[发明专利]上肢助力外骨骼机器人

说明书

本发明公开了一种上肢助力外骨骼机器人，包括伸缩模拟肌肉、液压动力机构、胸部支撑架、肩部支撑架和大臂连接套；伸缩模拟肌肉包括第一软管和多个液压缸，液压缸内设置有第一活塞、第一活塞杆、第二活塞和第二活塞杆，相邻液压缸的第一活塞杆和第二活塞杆连接，胸部支撑架固定在用户的胸部，肩部支撑架固定在用户的肩部，大臂连接套固定在用户的大臂上，伸缩模拟肌肉的两端的液压缸分别连接肩部支撑架和大臂连接套；本发明利用多个液压缸形成伸缩模拟肌肉，不但结构小质量轻，而且通过将伸缩模拟肌肉附着在大臂的不同位置可以助力大臂实现举臂、下垂、前摆和后摆等多种动作，帮助需要加强上肢力量的人群提高生活质量。

技术领域

本发明涉及人体仿真设备领域，尤其涉及一种上肢助力外骨骼机器人。

背景技术

人体助力设备是指能够为人体四肢动作提供助力的设备，可以用于军事领域来提高士兵的肢体力量，也可以用于医疗领域帮助患者进行康复训练，还可以用于肢体力量不足的病患或者老年人的日常生活，为他们的日常动作提供助力。现有技术的各种人体助力设备以仿真外骨骼为主，这些外骨骼带有硬质的框架，具有体积大、携带不便且动作类型单一的缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有技术中缺乏体积小、质量轻且方便穿戴的上肢助力外骨骼机器人。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种上肢助力外骨骼机器人，包括伸缩模拟肌肉、液压动力机构、胸部支撑架、肩部支撑架和大臂连接套；

所述伸缩模拟肌肉包括第一软管和多个液压缸，液压缸内设置有第一活塞、第一活塞杆、第二活塞和第二活塞杆，液压缸的两端均封闭，第一活塞杆的一端穿过液压缸和第二活塞并与第一活塞连接，第二活塞杆穿过液压缸和第一活塞并与第二活塞连接，第一活塞和第二活塞之间形成液压腔，两个活塞的外侧则形成空气腔；多个液压缸呈一字型排列，相邻液压缸的第一活塞杆和第二活塞杆连接，所有液压缸的液压腔与第一软管的一端连通，第一软管的另一端与液压动力机构连接；

所述胸部支撑架固定在用户的胸部，肩部支撑架固定在用户的肩部，液压动力机构安装在胸部支撑架上；由于人体肩部结构特点，单纯的肩部支撑架不容易固定，一般可以配置连接带将肩部支撑架与胸部支撑架连接；

所述大臂连接套固定在用户的大臂上，所述伸缩模拟肌肉的两端的液压缸分别连接肩部支撑架和大臂连接套；

当液压动力机构向液压缸的液压腔内充油时，第一活塞和第二活塞彼此分离并分别压缩两侧的空气腔，使得两个相邻的液压缸之间的距离增大，进而实现整个伸缩模拟肌肉的伸长；相应的，当液压动力机构泄压时，第一活塞和第二活塞受到空气腔内压缩空气的作用而重新彼此靠近，使得两个相邻的液压缸之间的距离减小，进而实现整个伸缩模拟肌肉的收缩；

将伸缩模拟肌肉安装在大臂的合适位置即可实现大臂的多种动作，例如，大臂的外表面、内表面、前表面和后表面各安装两条伸缩模拟肌肉，安装在大臂内表面的伸缩模拟肌肉的两端的液压缸分别连接胸部支撑架和大臂连接套；在这种安装方式中，大臂外表面和内表面的伸缩模拟肌肉配合可以实现大臂的上举动作和自然下垂，大臂前表面和后表面的伸缩模拟肌肉配合可以实现大臂的前摆动作和后摆动作。

进一步的，所述相邻液压缸的第一活塞杆和第二活塞杆之间通过万向节连接，万向节使得两个相邻的液压缸之间能够偏转一定的角度，这使得整个伸缩模拟肌肉既能进行伸缩动作也能进行一定程度的弯曲，让伸缩模拟肌肉更加灵活。

进一步的，所述伸缩模拟肌肉还包括由弹性材料制成的伸缩板，所有液压缸均固定在伸缩板上，伸缩板本身能够伸缩，不影响伸缩模拟肌肉的正常伸缩；另一方面，伸缩板本身具有一定的强度，可以使所有的液压缸处于同一平面内，避免伸缩模拟肌肉发生不可控的扭转和弯曲。