一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，具有這樣的特征，包括：背部模塊，所述背部模塊用于承載控制系統(tǒng)、電池動力部件，同時用于實現(xiàn)背負(fù)功能；兩肩部模塊，兩所述肩部模塊分別設(shè)于所述背部模塊的左右兩側(cè)，每一所述肩部模塊用于實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收，以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功能；兩肘部模塊，兩所述肘部模塊分別與兩所述肩部模塊相連，每一所述肘部模塊用于實現(xiàn)人體肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。使用本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，能夠有效降低成本、提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性、降低康復(fù)醫(yī)師的工作強(qiáng)度以及提高工作效率，進(jìn)而保證設(shè)備的可靠性。
【專利說明】
一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]各類腦血管病已成為危害我國公民身體健康和生命的主要疾病之一，約有75%的腦血管病人有不同程度的上肢功能障礙。傳統(tǒng)的依靠康復(fù)醫(yī)師對患者進(jìn)行一對一的手工操作和醫(yī)師主觀臨床經(jīng)驗對康復(fù)狀況進(jìn)行評估。各種高強(qiáng)度重體力勞動嚴(yán)重危害著人們的健康狀況，嚴(yán)重影響著工作效率的提高和工作條件的改善。傳統(tǒng)技術(shù)方案主要是通過自動化改造，以及采用工業(yè)機(jī)器人技術(shù)來代替人工完成作業(yè)，
[0003]現(xiàn)有的技術(shù)方案存在以下問題:
[0004]1.康復(fù)醫(yī)師的工作強(qiáng)度大、效率低、康復(fù)過程嚴(yán)重依賴醫(yī)師操作與經(jīng)驗，無法對康復(fù)結(jié)果進(jìn)行量化評估，且對不同患者適應(yīng)性差；
[0005]2.裝置簡單單一，只有簡單重復(fù)的動作，參與主動性不足，無法在日常生活中進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，效果不夠理想。
[0006]3.裝置龐大，不便于移動和攜帶，不具有開放性，且采用專屬設(shè)備與系統(tǒng)，只能在專屬場地使用，成本較大，且對重體力勞動場合進(jìn)行自動化改造，成本高，環(huán)境適應(yīng)性不足；自動化改造具有一定的局限性，部分工作場合無法進(jìn)行自動化改造。
[0007]故現(xiàn)亟需一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，旨在解決傳統(tǒng)技術(shù)方案成本高、環(huán)境適應(yīng)性不足、康復(fù)醫(yī)師工作強(qiáng)度大、康復(fù)效率低、康復(fù)過程與結(jié)果無法量化評估、患者參與治療主動性不足等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，現(xiàn)提供一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，旨在有效降低成本、提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性、降低康復(fù)醫(yī)師的工作強(qiáng)度以及提高工作效率，進(jìn)而保證設(shè)備的可靠性。
[0009]具體技術(shù)方案如下:
[0010]一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，具有這樣的特征，包括:
[0011]背部模塊，所述背部模塊用于承載控制系統(tǒng)、電池動力部件，同時用于實現(xiàn)背負(fù)功會K;
[0012]兩肩部模塊，兩所述肩部模塊分別設(shè)于所述背部模塊的左右兩側(cè)，每一所述肩部模塊用于實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收，以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功能；
[0013]兩肘部模塊，兩所述肘部模塊分別與兩所述肩部模塊相連，每一所述肘部模塊用于實現(xiàn)人體肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。
[0014]上述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其中，所述肩部模塊包括:
[0015]背架板；
[0016]背負(fù)帶，所述背負(fù)帶包括兩根縱向設(shè)置的第一背負(fù)帶以及一根橫向設(shè)置的第二背負(fù)帶，所述第二背負(fù)帶設(shè)于兩所述第一背負(fù)帶的下方，所述背負(fù)帶固定安裝于所述背架板前側(cè)；
[0017]背撐板，所述背撐板設(shè)于所述背架板的前端面；
[0018]兩肩背彎板，兩所述肩背彎板分別自所述背架板的左右兩側(cè)的上端，呈一弧度逐漸延伸至所述背架板的前上方；
[0019]肩垂軸以及肩垂軸墊，所述肩垂軸墊設(shè)于所述肩垂軸下方；
[0020]每一所述肩部模塊通過所述肩垂軸與一所述肩背彎板連接，且實現(xiàn)所述肩部模塊水平面一定角度的外展或內(nèi)收；
[0021]電氣支架，所述電氣支架設(shè)于所述背架板的背面，所述電氣支架用于將控制器件以及電池固定在所述背架板上；
[0022]動力部件，所述動力部件設(shè)于所述背架板的背面。
[0023]上述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其中，每一所述肩部模塊包括:
[0024]肩拐板，所述肩拐板通過所述肩垂軸與所述肩背彎板連接，所述肩拐板可繞所述肩垂軸轉(zhuǎn)動；
[0025]上臂接板，所述上臂接板通過一柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)與所述肩拐板連接，所述上臂接板可相對所述肩拐板轉(zhuǎn)動。
[0026]上述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其中，每一所述肘部模塊包括:
[0027]上臂板，所述上臂板通過一上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與所述上臂接板連接；
[0028]前臂接板，所述前臂接板通過一柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)與所述上臂板連接，所述前臂接板可相對所述上臂板轉(zhuǎn)動；
[0029]肘托板，所述肘托板與所述前臂接板固定連接。
[0030]上述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其中，所述肘托板與所述上臂板分別設(shè)有綁帶。
[0031]上述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其中，所述上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括:
[0032]至少兩個沿所述上臂板的長度方向開設(shè)的槽；
[0033]至少兩定位螺栓，每一所述定位螺栓可依次穿過所述上臂接板以及所述槽，并與一螺母緊固。
[0034]上述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其中，所述動力部件通過柔索與所述柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)連接。
[0035]上述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其中，所述柔索設(shè)于所述柔索套管內(nèi)。
[0036]上述技術(shù)方案的積極效果是:
[0037]便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，通過設(shè)置背部模塊，實現(xiàn)控制系統(tǒng)、電池動力部件的承載，以及實現(xiàn)背負(fù)功能。通過設(shè)置肩部模塊，實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收，以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功能。通過設(shè)置肘部模塊實現(xiàn)人體肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。且通過設(shè)置上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而能夠調(diào)節(jié)肩部模塊與肘部模塊之間的長度以適應(yīng)上臂長度不同的人。從而有效降低成本、提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性、降低康復(fù)醫(yī)師的工作強(qiáng)度以及提高工作效率，進(jìn)而保證設(shè)備的可靠性。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的主視圖。
[0039]圖2為本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的左視圖。
[0040]圖3為本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的穿戴狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0041]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，以下實施例結(jié)合附圖1至圖3對本發(fā)明提供的技術(shù)方案作具體闡述。
[0042]圖1為本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的主視圖。圖2為本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的左視圖。圖3為本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的穿戴狀態(tài)示意圖。請參照圖1至圖3所示，示出了一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，具有這樣的特征，包括:背部模塊1、肩部模塊2以及肘部模塊3。
[0043]具體的，所述背部模塊I用于承載控制系統(tǒng)、電池動力部件，同時用于實現(xiàn)背負(fù)功會K。
[0044]兩所述肩部模塊2分別設(shè)于所述背部模塊I的左右兩側(cè)，每一所述肩部模塊2用于實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收，以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功會K。
[0045]兩所述肘部模塊3分別與兩所述肩部模塊2相連，每一所述肘部模塊3用于實現(xiàn)人體肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。
[0046]進(jìn)一步的，作為較佳的實施例中，所述背部模塊I包括:背架板11、背負(fù)帶12、背撐板13、肩背彎板14、肩垂軸15以及肩垂軸墊16。
[0047]其中，所述背負(fù)帶12包括兩根縱向設(shè)置的第一背負(fù)帶121以及一根橫向設(shè)置的第二背負(fù)帶122，所述第二背負(fù)帶122設(shè)于兩所述第一背負(fù)帶121的下方，所述背負(fù)帶12固定安裝于所述背架板11的前側(cè)。所述背撐板13設(shè)于所述背架板11的前側(cè)。兩所述肩背彎板14分別自所述背架板11的左右兩側(cè)的上端，呈一弧度逐漸延伸至所述背架板11的前上方。所述肩垂軸墊16設(shè)于所述肩垂軸15的下方。
[0048]另外，每一所述肩部模塊2通過所述肩垂軸15與一所述肩背彎板14連接，實現(xiàn)所述肩部模塊2水平面一定角度的外展或內(nèi)收。
[0049]同時，作為較佳的實施例中，所述背部模塊還包括:電氣支架(圖中未示出)和動力部件(圖中未示出)，所述電氣支架設(shè)于所述背架板11的背面，所述電氣支架用于將控制器件以及電池固定在所述背架板11上。所述動力部件設(shè)于所述背架板11的背面。
[0050]上述實施例中，兩所述第一背負(fù)帶用于將所述背部模塊背負(fù)于使用者的肩部，所述第二背負(fù)帶則用于環(huán)繞于使用者的腰部，從而進(jìn)一步將所述背部模塊與使用者的身體之間保持相對固定。
[0051]同樣，在上述的實施例中，所述背撐板設(shè)于所述背架板的前端面，從而所述背撐板能夠與使用者的背部貼合，從而增加了背部模塊背負(fù)的舒適性。
[0052]設(shè)置所述肩垂軸的作用在于，能夠通過所述肩垂軸將所述肩部模塊與所述背部模塊連接，并且實現(xiàn)所述肩部模塊在水平面的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)使用者的肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收。
[0053]設(shè)置所述肩垂軸墊的作用在于，能夠避免所述肩垂軸等剛性部件直接與使用者的肩部接觸，造成損傷。同時，設(shè)置所述肩垂軸墊也進(jìn)一步增加了所述背部模塊背負(fù)的舒適性。
[0054]另外，作為較佳的實施例中，每一所述肩部模塊2包括:肩拐板21、上臂接板22以及柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)23。
[0055]其中，所述肩拐板21通過所述肩垂軸15與所述肩背彎板14連接，所述肩拐板21可繞所述肩垂軸15轉(zhuǎn)動。
[0056]所述上臂接板22通過一柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)23與所述肩拐板21連接，所述上臂接板22可相對所述肩拐板21轉(zhuǎn)動。
[0057]上述實施例中，通過所述柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)所述上臂接板與所述肩拐板之間的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功能。
[0058]同時，作為較佳的實施例中，每一所述肘部模塊3包括:上臂板31、前臂接板32、柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)23以及肘托板33
[0059]其中，所述上臂板31通過一上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34與所述上臂接板22連接。
[0060]所述前臂接板32通過一柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)23與所述上臂板31連接，所述前臂接板可相對所述上臂板31轉(zhuǎn)動。
[0061 ]所述肘托板33與所述前臂接板32固定連接。
[0062]上述實施例中，通過所述柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)實現(xiàn)所述前臂接板與所述上臂板之間的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)使用者的肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。
[0063]所述肘托板的作用在于能夠從下至上托起使用者的前臂，從而幫助使用者完成重體力勞動。
[0064]進(jìn)一步的，作為較佳的實施例中，所述肘托板33與所述上臂板31分別設(shè)有綁帶35。
[0065]通過設(shè)置上述實施例中的綁帶，能夠使所述肩部模塊與所述肘部模塊更加貼合使用者的手臂。
[0066]另外，作為較佳的實施例中，所述上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34包括:至少兩個沿所述上臂板的長度方向開設(shè)的槽341以及至少兩定位螺栓342。
[0067]其中，每一所述定位螺栓342可依次穿過所述上臂接板22以及所述槽341，并與一螺母緊固。
[0068]通過設(shè)置所述上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)⑺龆ㄎ宦菟ㄓ谒霾鄣牟煌恢镁o固，從而調(diào)節(jié)所述肩部模塊與所述肘部模塊之間的長度，從而適應(yīng)不同上臂長度的使用者。
[0069]此外，作為較佳的實施例中，所述動力部件通過柔索(圖中未示出)與所述柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)23連接。
[0070]同時，作為較佳的實施例中，所述柔索設(shè)于所述柔索套管內(nèi)。
[0071]上述實施例中，所述動力部件通過拉緊所述柔索，從而帶動對應(yīng)的所述柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，從而帶動對應(yīng)的所述肩部模塊或所述肘部模塊轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收，以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功能或者人體肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。
[0072]圖2為本發(fā)明的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人的左視圖。請參照圖2所示，本發(fā)明的使用方法以及原理大致如下:
[0073]首先，使用者將第一背負(fù)121帶背負(fù)于肩部，同時將肩垂軸墊16調(diào)整至肩部上方，再將第二綁帶122環(huán)繞腰部，完成背部模塊I的初步背負(fù)。
[0074]完成背部模塊I的背負(fù)后，根據(jù)使用者的上臂的長度，通過上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)34將肩部模塊2與肘部模塊3之間的長度調(diào)整至能夠適應(yīng)使用者的上臂長度，再將設(shè)于上臂板31的綁帶35綁至使用者的上臂。
[0075]完成上述步驟后，再將前臂置入肘托板33，使用綁帶35將前臂綁固，便完成穿戴。
[0076]完成穿戴后，通過驅(qū)動電動機(jī)，帶動柔索驅(qū)動相應(yīng)的柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)23，從而實現(xiàn)肩關(guān)節(jié)以及肘關(guān)節(jié)的運(yùn)動。
[0077]本實施例提供的便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，通過設(shè)置背部模塊，實現(xiàn)控制系統(tǒng)、電池動力部件的承載，以及實現(xiàn)背負(fù)功能。通過設(shè)置肩部模塊，實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收，以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功能。通過設(shè)置肘部模塊實現(xiàn)人體肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。且通過設(shè)置上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而能夠調(diào)節(jié)肩部模塊與肘部模塊之間的長度以適應(yīng)上臂長度不同的人。從而有效降低成本、提高設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性、降低康復(fù)醫(yī)師的工作強(qiáng)度以及提高工作效率，進(jìn)而保證設(shè)備的可靠性。
[0078]以上僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的實施方式及保護(hù)范圍，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，應(yīng)當(dāng)能夠意識到凡運(yùn)用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應(yīng)當(dāng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，包括: 背部模塊，所述背部模塊用于承載控制系統(tǒng)、電池動力部件，同時用于實現(xiàn)背負(fù)功能； 兩肩部模塊，兩所述肩部模塊分別設(shè)于所述背部模塊的左右兩側(cè)，每一所述肩部模塊用于實現(xiàn)人體肩關(guān)節(jié)水平面一定角度的外展或內(nèi)收，以及矢狀面一定角度的屈曲或伸展的功能； 兩肘部模塊，兩所述肘部模塊分別與兩所述肩部模塊相連，每一所述肘部模塊用于實現(xiàn)人體肘關(guān)節(jié)一定角度的屈曲或伸展。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，所述背部模塊包括: 背架板； 背負(fù)帶，所述背負(fù)帶包括兩根縱向設(shè)置的第一背負(fù)帶以及一根橫向設(shè)置的第二背負(fù)帶，所述第二背負(fù)帶設(shè)于兩所述第一背負(fù)帶的下方，所述背負(fù)帶固定安裝于所述背架板的前側(cè)； 背撐板，所述背撐板設(shè)于所述背架板的前側(cè)； 兩肩背彎板，兩所述肩背彎板分別自所述背架板的左右兩側(cè)的上端，呈一弧度逐漸延伸至所述背架板的前上方； 肩垂軸以及肩垂軸墊，所述肩垂軸墊設(shè)于所述肩垂軸的下方； 每一所述肩部模塊通過所述肩垂軸與一所述肩背彎板連接，實現(xiàn)所述肩部模塊水平面一定角度的外展或內(nèi)收。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，所述背部模塊還包括: 電氣支架，所述電氣支架設(shè)于所述背架板的背面，所述電氣支架用于將控制器件以及電池固定在所述背架板上； 動力部件，所述動力部件設(shè)于所述背架板的背面。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，每一所述肩部豐旲塊包括: 肩拐板，所述肩拐板通過所述肩垂軸與所述肩背彎板連接，所述肩拐板可繞所述肩垂軸轉(zhuǎn)動； 上臂接板，所述上臂接板通過一柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)與所述肩拐板連接，所述上臂接板可相對所述肩拐板轉(zhuǎn)動。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，每一所述肘部豐旲塊包括: 上臂板，所述上臂板通過一上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與所述上臂接板連接； 前臂接板，所述前臂接板通過一柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)與所述上臂板連接，所述前臂接板可相對所述上臂板轉(zhuǎn)動； 肘托板，所述肘托板與所述前臂接板固定連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，所述肘托板與所述上臂板分別設(shè)有綁帶。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，所述上臂長度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括: 至少兩個沿所述上臂板的長度方向開設(shè)的槽； 至少兩定位螺栓，每一所述定位螺栓可依次穿過所述上臂接板以及所述槽，并與一螺母緊固。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，所述動力部件通過柔索與所述柔索回轉(zhuǎn)傳動機(jī)構(gòu)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種便攜穿戴式外骨骼上肢機(jī)器人，其特征在于，所述柔索設(shè)于所述柔索套管內(nèi)。
【文檔編號】A61H1/02GK105963103SQ201610405845
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月8日
【發(fā)明人】尹孟征, 薛卉, 黃蓉, 樂珺, 申純太, 沈麗云, 劉鵬
【申請人】上海電氣集團(tuán)股份有限公司