本发明专利技术涉及一种外骨骼穿戴式肩部助力装置，其包括穿戴组件、助力组件和手臂支撑组件，穿戴组件包含设有腰部固定板的腰带，助力组件包括空心式的支撑杆、压簧和拉绳，支撑杆一端活动连接固定于腰部固定板上的底座，支撑杆另一端与转接块支点转动相连，压簧远离支撑杆内底部的一端与齿条抵触相连，齿条与支撑杆上的齿轮相啮合，且齿轮一端和槽轮同轴相连，拉绳缠绕在槽轮和调节块上做闭环运动，调节块通过设于转接块一端的第一调节器的调节滑动于转接块内滑槽一，转接块将助力组件产生的助力传递给另一端连接的手臂支撑组件。本发明专利技术利用压簧为人体手臂提供恒定向上的支撑力，不需要任何动力源，可实现外骨骼灵活、舒适以及实用性。舒适以及实用性。舒适以及实用性。
【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼穿戴式肩部助力装置
[0001]本专利技术涉及外骨骼
，具体说是一种外骨骼穿戴式肩部助力装置。
技术介绍
[0002]随着社会发展，社会开始逐渐步入老龄化，在一些如建筑、装修等行业自动化程度不高，需要大量体力劳动参与的场景里，又或者需要长时间保持托举姿势作业的场景里，中老年劳动者比例仍然占较高水平。这些劳动者由于年龄较大，体力有限，参与的工作体力又消耗较大，容易出现体力透支等现象，长时间工作后影响身体健康，轻则降低工作效率，严重则威胁生命安全。
[0003]机械外骨骼是一种在体外的辅助人体助力的设备。目前，外骨骼逐渐从医疗康复领域往工业领域发展。外骨骼根据功能分类可分为肩部助力外骨骼、腰部助力外骨骼以及负重外骨骼等。根据动力源分类可分为动力外骨骼和无源外骨骼，动力外骨骼通过设计电机或气缸等可实现较大的助力，但体积较大，舒适性较差，在上述场景不适用；无源外骨骼使用储能元件如弹簧、弹力带等元件实现助力。由于人体身体构造的原因，在抬升手臂时，不管手臂处于任何位置都是费力的，当手臂抬起尤其在手臂上有工具或者重物时，长时间后肩部肌肉容易出现疲劳。
技术实现思路
[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种无需外部动力驱动、穿戴方便、通过简单机械结构实现对人体手臂提供恒定向上的支撑力的外骨骼穿戴式肩部助力装置。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种外骨骼穿戴式肩部助力装置，包括穿戴组件、助力组件和手臂支撑组件，所述穿戴组件包含设有腰部固定板的腰带，所述助力组件包括空心式的支撑杆、设于支撑杆内底部的压簧和拉绳，所述支撑杆一端活动连接固定于腰部固定板上的底座，所述支撑杆另一端与转接块支点转动相连，所述压簧远离支撑杆内底部的一端与齿条抵触相连，所述齿条与支撑杆上的齿轮相啮合，且所述齿轮一端和槽轮同轴相连，所述拉绳缠绕在槽轮和调节块上做闭环运动，所述调节块通过设于转接块一端的第一调节器的调节滑动于转接块内滑槽一，所述转接块将助力组件产生的助力传递给另一端连接的手臂支撑组件。
[0006]作为优选，所述手臂支撑组件包括连接杆，所述连接杆一端与连接于转接块的链节或钢弹片固定，所述连接杆另一端通过支撑环固定于穿戴者的手臂。
[0007]作为优选，所述链节包括数个H型关节和数个I型关节，每个H型关节和每个I型关节交错串联并通过销钉固定。
[0008]作为优选，所述转接块包括拼接的两个镜像零件，所述滑槽一设有两个，且两个滑槽一呈对称设置设于两个镜像零件相对一侧。
[0009]作为优选，所述穿戴组件还包含有两个肩带，所述肩带的首端和尾端分别连接于腰带的前部和后部，所述肩带和腰带上均设有至少一组卡扣。
[0010]作为优选，所述滑槽一与转接块支点的连线和手臂支撑组件平移至转接块支点处与转接块支点的连线成夹角设置，且所述转接块上沿滑槽一方向设有助力刻度。
[0011]作为优选，所述腰带后部设有供底座滑动的滑槽二，所述底座通过紧固件固定于滑槽二内。
[0012]作为优选，所述支撑杆一端通过球头关节或铰链与底座活动连接，所述支撑杆另一端通过关节轴承与转接块转动相连，所述压簧初始状态长度和齿条长度之和等于或小于支撑杆长度。
[0013]作为优选，所述支撑杆为圆柱形空心伸缩杆,且齿条贴合支撑杆面对应为圆形，所述拉绳为钢丝绳，所述第一调节器为调节螺栓。
[0014]作为优选，所述助力组件和手臂支撑组件均均设为两组，且均以脊椎为中线对称设于两侧。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0016]1、本专利技术利用压簧作为储能元件为人体手臂提供恒定支撑力，不需要任何动力源，通过简单的机械结构实现对人体手臂提供恒定向上的支撑力，降低工人劳动强度，同时结构采用仿生学，本方案可满足人体手臂在任何范围内都能自由活动不产生束缚感且不影响助力效果，实现外骨骼灵活、舒适以及实用性；
[0017]2、本专利技术链节或钢弹片特殊的结构设计可以跟随手臂任意角度摆动，实现水平方向任意弯曲，且竖直方向受力不变形并对压簧压力进行传递，持续保持受到向上的支撑力。
[0018]3、本专利技术穿戴组件通过多组卡扣进行连接，可根据不同人体体型进行调节，满足不同身高体型穿戴，分别对穿戴者腰部、肩部及胸部进行贴合，并通过与支撑杆相连的底座在滑槽二上的滑动，使助力组件进一步贴合穿戴者，有利于稳定提供助力；
[0019]4、本专利技术调节块通过第一调节器的调节滑动于转接块内滑槽一，从而调节压簧端力臂距离，并通过助力刻度的设置，可以精准为对应手臂提供不同大小的助力；
[0020]5、本专利技术通过手臂运动带动钢丝绳动，从而带动同轴相连的槽轮与齿轮保持同步旋转运动，旋转的齿轮与齿条啮合使得齿条进行上下运动，实现压簧助力的传递。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的穿戴示意图；
[0022]图2为本专利技术的部分结构示意图；
[0023]图3为本专利技术助力组件部分结构示意图；
[0024]图4为本专利技术转接块与链节的连接示意图；
[0025]图5为压簧提供助力示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合图1
‑
5详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例以及说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0027]一种外骨骼穿戴式肩部助力装置，其包括穿戴组件、均以脊椎为中线对称设于两侧的两组助力组件5和两组手臂支撑组件3，所述穿戴组件包含设有腰部固定板6的腰带2，所述助力组件包括空心式的支撑杆13、设于支撑杆内底部的压簧17和拉绳20，所述支撑杆
一端通过球头关节16或铰链活动连接固定于腰部固定板上的底座14，所述支撑杆另一端与转接块支点26通过关节轴承转动相连，具体的支撑杆为可以调节高度的圆柱形空心伸缩杆，所述压簧远离支撑杆内底部的一端与齿条19抵触相连，所述齿条与支撑杆上的齿轮15相啮合，且所述齿轮一端和槽轮28同轴相连，所述拉绳缠绕在槽轮和调节块25上做闭环运动，齿条贴合支撑杆面对应为圆形，可以实现齿条在支撑杆内的导向，且压簧初始状态长度和齿条长度之和等于或小于支撑杆长度，齿轮始终不和压簧相抵触，本方案中的拉绳采用钢丝绳，所述调节块通过设于转接块7一端的第一调节器18的调节滑动于转接块内滑槽一24，所述滑槽一与转接块支点的连线和手臂支撑组件平移至转接块支点处与转接块支点的连线成夹角设置，夹角设计的目的是使手臂完全放下时，压簧力臂为0，且所述转接块上沿滑槽一方向设有助力刻度，第一调节器为调节螺栓，本方案利用杠杆原理F1*L1＝F2*L2，以支撑杆为轴，在无任何动力源的情况下利用压簧作为储能元件为人体手臂提供恒定支撑力，转接块将助力组件产生的助力传递给另一端连接的手臂支撑组件，支撑手臂臂长固定，第一调节器通过调节块在滑槽一的滑动调节压簧端力臂距离，并通过助力刻度的设置，可以精准进行助力大小的调节，从而为对应手臂提供不同大小的助力。
[0028]手臂支撑组件包括连接杆2本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种外骨骼穿戴式肩部助力装置，其特征在于：包括穿戴组件、助力组件(5)和手臂支撑组件(3)，所述穿戴组件包含设有腰部固定板(6)的腰带(2)，所述助力组件包括空心式的支撑杆(13)、设于支撑杆内底部的压簧(17)和拉绳(20)，所述支撑杆一端活动连接固定于腰部固定板上的底座(14)，所述支撑杆另一端与转接块支点(26)转动相连，所述压簧远离支撑杆内底部的一端与齿条(19)抵触相连，所述齿条与支撑杆上的齿轮(15)相啮合，且所述齿轮一端和槽轮(28)同轴相连，所述拉绳缠绕在槽轮和调节块(25)上做闭环运动，所述调节块通过设于转接块(7)一端的第一调节器(18)的调节滑动于转接块内滑槽一(24)，所述转接块将助力组件产生的助力传递给另一端连接的手臂支撑组件。2.根据权利要求1所述外骨骼穿戴式肩部助力装置，其特征在于：所述手臂支撑组件包括连接杆(21)，所述连接杆一端与连接于转接块的链节(8)或钢弹片(22)固定，所述连接杆另一端通过支撑环(9)固定于穿戴者(1)的手臂(4)。3.根据权利要求2所述外骨骼穿戴式肩部助力装置，其特征在于：所述链节包括数个H型关节(10)和数个I型关节(11)，每个H型关节和每个I型关节交错串联并通过销钉(12)固定。4.根据权利要求1所述外骨骼穿戴式肩部助力装置，其特征在于：所述转接...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾贤根，刘紫敬，王锋利，黎领，
申请(专利权)人：湖南固工机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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