一种可调节无源助力上肢外骨骼的制作方法

本发明涉及可穿戴设备，尤其涉及一种可调节无源助力外骨骼。

背景技术：

1、无源上肢外骨骼作为一种可穿戴设备，在无附加动力源的情况下，通过特定的弹性元件为人体上肢提供助力。

2、目前无源上肢外骨骼在民用市场中主要用于医疗康复和工业生产，作为辅助性设备帮助残障人士进行四肢或身体其他部位的康复治疗或运动助力，以及帮助工人减轻工件施加的负荷、缓解肌肉疲劳。

3、现有的可穿戴肩部助力外骨骼是由穿戴部分、与穿戴部分相接的对称设置的支撑部分、连接在每个支撑部分上端的对称设置的手臂机构、与手臂机构相接的卷簧式驱动机构构成的，但在调节助力大小时，由于棘轮位于卷簧壳内，无法徒手转动棘轮，需使用额外工具，操作不便。

4、有鉴于此，如何提出一种可调节无源助力上肢外骨骼，提高外骨骼的可调节性，成为亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种可调节无源助力上肢外骨骼，用以至少解决现有技术中由于棘轮位于卷簧壳内，无法徒手转动棘轮，从而无法实现调节外骨骼的问题。

2、根据本发明实施例的第一方面，提供一种可调节无源助力上肢外骨骼，所述可调节无源助力上肢外骨骼包括：穿戴机构；与所述穿戴机构连接的肩宽调节机构；与所述肩宽调节机构连接，且对称设置的肩部助力机构；与所述肩宽调节机构连接的仿生脊柱机构；以及与所述仿生脊柱机构连接的背部长度调节机构，其中，

3、所述肩宽调节机构，设置有背板、连接杆、凸轮拨杆和压块，其中，所述背板前侧设有凸起结构，用于固定所述凸轮拨杆，所述背板两侧与所述凸起结构之间设有穿孔，用于将所述凸轮拨杆作用于所述压块上，调节所述连接杆的伸缩程度；

4、所述肩部助力机构，设置有卷簧座和棘轮座，其中，所述卷簧座一端与臂托连接杆连接，另一端设有容纳涡卷弹簧的卷簧槽，所述棘轮座通过连接轴与所述肩宽调节机构的连接杆连接；

5、所述仿生脊柱机构的上端通过铰链与所述肩宽调节机构的背板连接，下端与所述背部长度调节机构连接；

6、所述背部长度调节机构，设置有腰托、螺杆和螺杆管套，其中，所述螺杆固定于所述腰托的下端，所述螺杆管套固定于所述仿生脊柱机构的末端。

7、在一个实施方式中，所述肩宽调节机构的所述压块的底部为弧形结构，所述压块顶部设有凸块，用于所述凸轮拨杆作用于所述压块，调节所述连接杆的伸缩程度；

8、所述压块的两端设有限位柱，通过所述背板的限位孔，固定所述压块的位置。

9、在一个实施方式中，所述肩宽调节机构的所述背板两侧设有通孔，通过所述通孔，将所述连接杆固定于所述背板上。

10、所述连接杆，包括左侧连接杆和右侧连接杆，所述左侧连接杆和所述右侧连接杆的一端，通过孔轴与所述肩部助力机构的棘轮座连接；

11、所述左侧连接杆和所述右侧连接杆的另一端，设有压块槽，用于将所述压块的底部固定于所述压块槽中。

12、在一个实施方式中，所述肩宽调节机构的所述凸轮拨杆与所述背板，通过凸轮轴和凸起结构连接，其中，所述凸轮拨杆能绕所述凸起结构做圆周运动。

13、在一个实施方式中，所述肩部助力机构的所述卷簧座一端与臂托连接杆连接，所述臂托连接杆在连接杆套中可进行伸缩调节，用于调节上臂长度，其中，所述连接杆套末端固定有臂托。

14、在一个实施方式中，所述肩部助力机构的所述卷簧座外侧设有开口，用于固定所述涡卷弹簧的外钩；

15、所述肩部助力机构的所述卷簧座中心设有卷簧座中心孔，用于通过轴端挡圈固定中心轴的一端，其中，所述卷簧座中心孔的直径与所述中心轴的直径相匹配，且所述卷簧座中心孔未贯穿所述卷簧座；

16、所述中心轴一端为卷簧轴，设有沟槽，用于固定所述涡卷弹簧的中心。

17、在一个实施方式中，所述肩部助力机构的所述棘轮座通过连接轴，以孔轴的方式，与所述肩宽调节机构的连接杆连接；

18、所述棘轮座中心设有棘轮座中心孔，其中，所述棘轮座中心孔的直径与中心轴的直径相匹配；

19、所述中心轴另一端为棘轮中心轴，设有键槽，用于通过所述键槽，与棘轮连接。

20、在一个实施方式中，所述棘轮座设有棘轮槽，用于容纳棘轮和止回棘爪，所述棘轮座外壳盖内侧的中心，设有调节手柄，其中，所述调节手柄，可绕中心轴做圆周运动；

21、所述调节手柄上，设有棘爪，其中，所述棘爪可绕中心轴做圆周运动所述止回棘爪，设有拨动手柄，用于控制所述止回棘爪与棘轮的固定。

22、在一个实施方式中，所述棘轮座的外壳盖上设有弧形孔，用于通过所述调节手柄进行预紧力的调节；

23、所述棘轮座的外壳盖上设有椭圆孔，用于通过所述拨动手柄控制所述止回棘爪。

24、在一个实施方式中，所述仿生脊柱机构由五个仿脊柱骨骼形状的模块和五个铰链并行排列组成；

25、所述仿生脊柱机构与所述肩宽调节机构进行连接的位置，设有与所述铰链形状相同的凹槽。

26、本说明书实施例提供的可调节无源助力上肢外骨骼，与现有技术相比，将助力元件设置于肩部可以减少力传递过程中的能量损耗，仿生脊柱机构在实现传递力的功能的同时，还能满足穿戴者弯腰的需求，外骨骼背部呈“工”字形，兼顾稳定性的同时可以减少刚性部分的体积，达到轻量化的目的，且本说明书实施例中对于该无源助力上肢外骨骼的创新性调节方式包括调节助力大小、肩宽以及背部长度，在提高外骨骼的可调节性的同时，简化调节操作，从而提高穿戴者的工作效率和穿戴舒适性。

27、上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

技术特征：

1.一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述可调节无源助力上肢外骨骼包括：穿戴机构；与所述穿戴机构连接的肩宽调节机构；与所述肩宽调节机构连接，且对称设置的肩部助力机构；与所述肩宽调节机构连接的仿生脊柱机构；以及与所述仿生脊柱机构连接的背部长度调节机构，其中，

2.根据权利要求1所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述肩宽调节机构的所述压块的底部为弧形结构，所述压块顶部设有凸块，用于所述凸轮拨杆作用于所述压块，调节所述连接杆的伸缩程度；

3.根据权利要求1所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述肩宽调节机构的所述背板两侧设有通孔，通过所述通孔，将所述连接杆固定于所述背板上。

4.根据权利要求1所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述肩宽调节机构的所述凸轮拨杆与所述背板，通过凸轮轴和凸起结构连接，其中，所述凸轮拨杆能绕所述凸起结构做圆周运动。

5.根据权利要求1所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述肩部助力机构的所述卷簧座一端与臂托连接杆连接，所述臂托连接杆在连接杆套中可进行伸缩调节，用于调节上臂长度，其中，所述连接杆套末端固定有臂托。

6.根据权利要求1所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述肩部助力机构的所述卷簧座外侧设有开口，用于固定所述涡卷弹簧的外钩；

7.根据权利要求1所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述肩部助力机构的所述棘轮座通过连接轴，以孔轴的方式，与所述肩宽调节机构的连接杆连接；

8.根据权利要求1或7所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述棘轮座设有棘轮槽，用于容纳棘轮和止回棘爪，所述棘轮座外壳盖内侧的中心，设有调节手柄，其中，所述调节手柄，可绕中心轴做圆周运动；

9.根据权利要求8所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述棘轮座的外壳盖上设有弧形孔，用于通过所述调节手柄进行预紧力的调节；

10.根据权利要求1所述的一种可调节无源助力上肢外骨骼，其特征在于，所述仿生脊柱机构由五个仿脊柱骨骼形状的模块和五个铰链并行排列组成；

技术总结
本发明涉及可穿戴设备技术领域，公开了一种可调节无源助力外骨骼，具体包括：穿戴机构；与所述穿戴机构连接的肩宽调节机构；与所述肩宽调节机构连接，且对称设置的肩部助力机构；与所述肩宽调节机构连接的仿生脊柱机构；以及与所述仿生脊柱机构连接的背部长度调节机构，通过将助力元件设置于肩部可以减少力传递过程中的能量损耗，仿生脊柱机构在实现传递力的功能的同时，还能满足穿戴者弯腰的需求，外骨骼背部呈“工”字形，兼顾稳定性的同时可以减少刚性部分的体积，达到轻量化的目的，有利益提高穿戴者的工作效率和穿戴舒适性。

技术研发人员：韩钟剑,刘嘉玲,杨延璞,宋奖利,范昱,汪婕,赵宇博,徐鹏卓,李鹏程
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17