[发明专利]一种用于检测人体上肢肩关节旋转中心位置信息的穿戴外骨骼机构

摘要

本发明涉及一种用于检测人体上肢肩关节旋转中心位置信息的穿戴外骨骼机构，包括五自由度依次串联的三移动检测机构、T型连接板和两转动穿戴机构。所述三移动检测机构包括支撑支架，第一、第二和第三导轨移动副装置；所述两转动穿戴机构包括第一关节机构、连接弯板、第二关节机构和穿戴装置。所述三移动检测机构、T型连接板与两转动穿戴机构的连接方式T型连接板一端固连于三移动检测机构第一转动关节固定板一支撑板上，T型连接板另一端通过螺栓组连接两转动穿戴机构。在人体上臂紧致穿戴外骨骼机构后，上臂带动外骨骼机构作随动运动，通过三移动检测机构的位移传感器，可直接获得人体肩关节旋转中心位置信息。

主权项

一种用于检测人体上肢肩关节旋转中心位置信息的穿戴外骨骼机构，其特征在于：由三移动检测机构、T型连接板(5)和二转动穿戴机构构成，三移动检测机构包括支撑支架(1)、第一导轨移动副装置(2)、第二导轨移动副装置(3)和第三导轨移动副装置(4)，二转动穿戴机构包括第一关节机构(6)、连接弯板(7)、第二关节机构(8)和穿戴装置(9)；支撑支架(1)，由蹄脚(51)、蹄脚支撑件(52)、支架第一型材(53)、角件(54)、支架第二型材(55)、支架第三型材(56)、端盖(57)、支架第四型材(58)和支架第五型材(59)构成，其中四根蹄脚支撑件(52)连接四个蹄脚(51)支撑于地面，四根蹄脚支撑件(52)、三根支架第一型材(53)、四根支架第二型材(55)、两根支架第三型材(56)、支架第四型材(58)和支架第五型材(59)通过角件(54)互相拼接成一体，并把两根支架第三型材(56)、支架第四型材(58)和支架第五型材(59)两端端面用端盖(57)盖上，构成支撑支架；第一导轨移动副装置(2)，由导轨右一(601)、滑块右一(602)、滑块右二(603)、第一位移传感器(604)、位移传感器压板(605)、位移传感器压板固定板(606)、位移传感器安全限位装置(607)、滑块锁死装置(608)、导轨左一(609)、滑块左一(610)和滑块左二(611)构成，导轨右一(601)、滑块右一(602)和滑块右二(603)构成右导轨移动副，导轨左一(609)、滑块左一(610)和滑块左二(611)构成左导轨移动副，右导轨移动副和左导轨移动副底面在一个平面内，两端端面互相对齐，间隔距离以安置的支撑支架距离而定，在第一位移传感器(604)导杆伸出长度为标准长度时，第一位移传感器(604)导杆一端端面和导轨右一(601)端面平齐，第一位移传感器(604)导杆另一端端面和滑块右二(603)接触，第一位移传感器(604)通过位移传感器压板(605)连接在位移传感器压板固定板(606)上，其中位移传感器压板固定板(606)和导轨右一(601)上部移动面贴合，位移传感器安全限位装置(607)在和导轨右一(601)上部移动面贴合并紧贴第一位移传感器(604)侧面，滑块锁死装置(608)在保持第一位移传感器(604)导杆伸出长度为标准长度的情况下，可锁死滑块右二(603)，从而构成第一导轨移动副装置；第二导轨移动副装置(3)，由第二导轨支撑件一(701)、第二导轨固定板一(702)、第二导轨一(703)、第二滑块一(704)、位移传感器压板(705)、第二位移传感器压板固定板(706)、位移传感器安全限位装置(707)、滑块锁死装置一(708)、滑块锁死装置二(709)、第二位移传感器(710)、第二导轨支撑件二(711)、第二导轨二(712)、第二滑块二(713)、第二导轨固定板二(714)、第二导轨固定板三(715)和第二导轨固定板四(716) 构成，第二导轨支撑件一(701)和第二导轨支撑件二(711)通过螺栓组连接第二导轨固定板一(702)、第二导轨固定板二(714)、第二导轨固定板三(715)、第二导轨固定板四(716)，第二导轨一(703)和第二导轨二(712)通过螺栓组连接于第二导轨固定板一(702)、第二导轨固定板二(714)、第二导轨固定板三(715)和第二导轨固定板四(716)上，第二导轨一(703)和第二滑块一(704)组成移动副，第二导轨二(712)、第二滑块二(713)也组成移动副，在第二位移传感器(710)导杆伸出长度为标准长度时，第二位移传感器(710)导杆一端端面和第二滑块二(713)接触，第二位移传感器(710)导杆另一端端面和第二导轨一(703)端面对齐，在满足上述条件下通过位移传感器压板(705)把第二位移传感器(710)固定在第二位移传感器压板固定板(706)上，其中第二位移传感器压板固定板(706)通过螺钉安装于第二导轨固定板一(702)上，位移传感器安全限位装置(707)在一面紧贴第二位移传感器(710)侧面的情况下，通过螺钉连接于第二导轨固定板一(702)上，滑块锁死装置一(708)通过螺栓组连接于 第二导轨一(703)上，滑块锁死装置二(709)在卡住第二滑块一(704)的情况下，可通过螺钉固连在滑块锁死装置一(708)上，从而构成了第二导轨移动副装置；第三导轨移动副装置(4)，由第三导轨型材固定板(801)、第三导轨型材(802)、第三导轨(803)、第三导轨滑块一(804)、第三导轨滑块二(805)、第三位移传感器(806)、第三位移传感器固定板(807)、第三滑块锁死装置一(808)、第三滑块锁死装置二(809)、第一转动关节固定板一支撑板(810)、平衡装置一(811)、平衡钢丝绳(812)、平衡装置二(813)、平衡装置三(814)、平衡块(815)和第三位移传感压板(816)构成，第三导轨型材(802)通过螺栓组固定在第三导轨型材固定板(801)上，长度能在松开第三导轨型材(802)连接螺栓的情况下进行调节，第三导轨(803)通过螺栓组固定在第三导轨型材(802)上，第三导轨滑块一(804)和第三导轨滑块二(805)通过螺钉和第一转动关节固定板一支撑板(810)固连，在第三位移传感器(806)导杆伸出长度为标准长度且第三位移传感器(806)导杆端面和第三导轨滑块一(804)接触的情况下，第三位移传感器(806)通过第三位移传感器压板(816)以螺钉连接的形式固定在第三位移传感器固定板(807)上，第三滑块锁死装置一(808)在可卡住第三导轨滑块一(804)和第三滑块锁死装置二(809)通过螺栓组固连，第三滑块锁死装置二(809)通过螺钉固连在第三位移传感器固定板(807)上，且第三滑块锁死装置一(808)螺钉连接处是槽孔连接，以利于在第三位移传感器(806)导杆伸出长度为标准长度时，第三滑块锁死装置一(808)和第三滑块锁死装置二(809)能通过螺栓组固定，平衡钢丝绳(812)一端通过螺栓组连接的形式固连在第一转动关节固定板一支撑板(810)上，另一端经过平衡装置一(811)、平衡装置二(813)和平衡装置三(814)连接平衡块(815)，其中平衡装置一(811)、平衡装置二(813)和平衡装置三(814)分别通过螺栓组固定连接在第三导轨型材(802)上，使第三导轨型材(802)在整体外骨骼装配完成的情况下，能在自然状态下保持平衡，从而构成第三导轨移动副装置；三移动检测机构，由支撑支架(1)、第一导轨移动副装置(2)、第二导轨移动副装置(3)和第三导轨移动副装置(4)构成，导轨右一(601)和导轨左一(609)通过螺栓组连接于支架第四型材(58)、支架第五型材(59)上，并且导轨右一(601)、导轨左一(609)两端和支架第四型材(58)、支架第五型材(59)的两端对齐，其中位移传感器压板固定板(606)通过螺栓组连接于支架第四型材(58)上，位移传感器安全限位装置(607)通过螺栓组连接于支架第四型材(58)上，滑块锁死装置(608)一面紧贴支架第四型材(58)并通过螺栓组连接于支架第四型材(58)上，第二导轨支撑件一(701)和第二导轨支撑件二(711)通过螺钉连接于第一导轨移动副装置的滑块右一(602)、滑块右二(603)和滑块左一(610)、滑块左二(611)上，第三导轨型材固定板(801)通过连接螺钉固定在第二滑块一(704)、第二滑块二(713)上，从而构成了能在三维空间检测人体上肢肩关节旋转中心位置信息的三移动检测机构，该三移动检测机构在三维空间的移动方向两两互相垂直；T型连接板(5)和连接弯板(7)，T型连接板(5)的一端开有T型连接板通孔(1101)，另一端开有T型连接板通孔(1102)、T型连接板槽孔(1103)，连接弯板(7)一端开有连接弯板通孔(1201)，另一端开有连接弯板槽孔(1202)；第一关节机构(6)，由第一关节侧板一(1301)、第一关节侧板二(1302)、第一关节初始位型锁紧螺钉(1303)和第一关节固定板(1304)构成，第一关节侧板一(1301)、第一关节侧板二(1302)和第一关节固定板(1304)构成第一关节，第一关节初始位型锁紧螺钉(1303)可锁定第一关节在初始位型，从而构成第一关节机构；第二关节机构(8)，由第二关节侧板一(1401)、第二关节侧板二(1402)、第二关节初始位型锁紧螺钉(1403)和第二关节板(1404)构成，第二关节侧板一(1401)、第二关节侧板二(1402)和第二关节板(1404)构成第二关节，第二关节初始位型锁紧螺钉(1403)可固定第二关节在初始位型，从而构成第二关节机构；穿戴装置(9)，由穿戴具(1501)、穿戴垫块(1502)和穿戴绷带孔(1503)构成，穿戴垫块(1502)嵌入在穿戴具(1501)内，穿戴绷带孔(1503)可用绷带将人体上臂和二转动穿戴机构固连，从而构成穿戴装置；二转动穿戴机构，由第一关节机构(6)、连接弯板(7)、第二关节机构(8)和穿戴装置(9)构成，连接弯板(7)一端开有连接弯板通孔(1201)和第一关节机构中第一关节侧板一(1301)、第一关节侧板二(1302)用螺栓组固连，连接弯板(7)另一端开有连接弯板槽孔(1202)和第二关节机构第二关节侧板一(1401)、第二关节侧板二(1402)用螺栓组固连，穿戴装置(9)中穿戴具(1501)用螺栓组固定在第二关节机构(8)中第二关节板(1404)上，调整穿戴装置(9)中穿戴具(1501)相对于第二关节机构(8)中第二关节板(1404)的不同固定位置，以适应不同臂长的人们，从而构成二转动穿戴机构，该二转动穿戴机构中第一关节机构和第二关节机构二转动副轴线在空间交与一点，对应与人体肩关节内收/外展、前屈/后伸的二个旋转运动，并且二转动穿戴机构中第一关节机构轴线和第二关节机构轴线在锁定在标准位置时能在水平面内相互垂直；