[发明专利]具备载荷传导功能的上肢多关节主动助力外骨骼

说明书

本发明提供一种具备载荷传导功能的上肢多关节主动助力外骨骼，其包括：上肢助力模块以及载荷传导下肢模块；上肢助力模块包括：左臂模组、右臂模组以及背部模组；左、右臂模组均具有多个活动关节，各活动关节与人体手臂活动关节对应设置；且左、右臂模组之间的间距能够通过背部模组进行调节；载荷传导下肢模块包括：左腿模组、右腿模组以及腰部模组；左、右腿模组均具有多个活动关节，各活动关节与人体腿部活动关腰部模组节对应设置；且左、右腿模组之间的间距能够通过进行调节。本发明的手臂模组和腿部模组均具有多个活动关节，且两个手臂模组以及两个腿部模组之间的间距可进行灵活调节，克服了现有外骨骼设备中关节各自由度助力不大等问题。

技术领域

本发明涉及外骨骼技术领域，尤其涉及一种具备载荷传导功能的上肢多关节主动助力外骨骼。

背景技术

外骨骼原来指生物学中保护生物内部柔软器官的一种坚硬外部结构，而现在外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置，穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。

其应用领域十分广泛，在军事领域上，可以提高士兵的运动灵活性、机动性、负重能力等；在医疗领域，可以帮助上肢肌无力或其他残疾患者进行康复训练；在民用领域，可以帮助穿戴者提高搬运重物能力，提高行走耐久性等；

在民用或军用领域上，现有上肢助力外骨骼按照助力方式可分为主动式助力和被动式助力两大类。

被动式依靠储能元件如CN305516455S中使用弹簧作为储能元件，其为穿戴者提供一定的助力，但由于缺乏主动控制，人机交互体验不足，且助力大小往往较小。

主动助力外骨骼如CN11284731327中，仅仅提供肩关节屈伸方向在托举过程中主动助力，在托举姿态维持时，因其电机驱动问题，无法提供较大助力，不具备抱闸锁紧功能，且其人机交互方式或人体意图识别能力较为困难。

同时，现有上肢外骨骼，其大多重量不轻，穿戴者需要承受外骨骼本身的重量，长时间背负，穿戴者会感到疲劳。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具备载荷传导功能的上肢多关节主动助力外骨骼，以克服现有技术中存在的：

1）、上肢肩关节和肘关节各自由度助力不大、不全面的问题；

2）、上肢内旋外旋也即如扩胸运动时自由度不足问题；

3）、身高或胖瘦适应性不高，尺寸调节复杂或无法调节的问题；

4）、系统无交互力检测机构或人机交互困难，难以快速并精确识别人体运动意图的问题；

5）、现有上肢外骨骼重量全由人体背负承担，长时间易疲劳的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供一种具备载荷传导功能的上肢多关节主动助力外骨骼，其包括：上肢助力模块以及载荷传导下肢模块；

所述上肢助力模块包括：左臂模组、右臂模组以及背部模组；

所述左臂模组和右臂模组均具有多个第一活动关节，所述多个第一活动关节与人体手臂活动关节对应设置；且所述左臂模组、右臂模组之间的间距能够通过所述背部模组进行调节；

所述载荷传导下肢模块包括：左腿模组、右腿模组以及腰部模组；

所述左腿模组和右腿模组均具有多个第二活动关节，所述多个第二活动关节与人体腿部活动关腰部模组节对应设置；且所述左腿模组、右腿模组之间的间距能够通过所述腰部模组进行调节。

作为本发明具备载荷传导功能的上肢多关节主动助力外骨骼的改进，所述背部模组包括：背部横杆导轨、旋内旋外底座滑块以及背部支杆；

所述背部支杆的上端与所述背部横杆导轨相连接，两个所述旋内旋外底座滑块间隔地滑动设置于所述背部横杆导轨上，所述左臂模组、右臂模组分别通过旋转与收摆转接法兰与对应的所述旋内旋外底座滑块相连接，且所述左臂模组、右臂模组能够围绕肩旋内旋外轴线进行枢转。