[发明专利]可穿戴式U型肢体助力气囊及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于助老助残机器人技术领域，是将U型肢体助力气囊穿戴在人体关节处(肘关节、肩关节、腰部、膝关节)，通过调节气囊里的气压来为人体关节提供助力，适用于因肌肉无力而导致运动困难的患者(多为老年人)。

背景技术

目前助老助残机器人技术领域，为人体肢体提供助力的技术方案中主要有电动系统和气动系统两大类。其中电动系统因为难以克服机构复杂、机械传动链长、输出力的控制不易、以及安全性差等诸多缺点，难以商品化。而气动系统，虽然结构简单、安全性好，但是工业用铝制气缸，冰冷刚硬，并不适于穿戴在人的身上。近来也有利用各向异性材料来制造软式弯曲气缸的研究，但是其制造工艺复杂，各向异性材料造价高，气缸的弯曲角度也不够大，难以满足使用上的要求。此外，还有一些利用可穿戴气囊制作防护服的报道，但仅能作为充气防护使用，不能用于为人体肢体助力的用途。

发明内容

本发明提出了可穿戴式U型肢体助力气囊的设计，提出了具有反向回复功能的U型气囊的设计，给出了制作U型气囊的工艺步骤。本发明还给出了可穿戴式U型气囊的具体的穿戴方法。通过将U型肢体助力气囊穿戴在外衣的不同部位，能够实现肩关节的屈/伸、肩关节的外展/内收、肘关节的屈/伸、肘关节的旋内/旋外、膝关节的屈/伸，腰部的屈/伸，共计6组动作的气动助力。

本发明的技术方案如下：

可穿戴式U型肢体助力气囊的构造如图1所示。包括U型气囊1、气囊固定带2和气嘴3。U型气囊1由前U型筒4、左U型筒5、右U型筒6和后U型筒7热合粘结而成。前U型筒4的两端分别与左U型筒5、右U型筒6的接触端呈90度对接热合连接，后U型筒7的两端也分别与左U型筒5、右U型筒6的接触端呈90度对接热合连接。每个U型筒由两个平面裁剪的U型单片沿两侧热合粘结形成。U型气囊1上还热合粘结有多条气囊固定带2，以便与衣服进行绑定。在后U型筒7的顶部设有气嘴3。使用时，松紧带10穿过衣服上的固定套9和U型气囊1上的气囊固定带2，通过松紧带10上的魔术贴固定。

所述的U型气囊采用厚塑料布制成。

U型气囊的构造呈现出空间立体造型。其中前、后U型筒部分可以在下方托住肢体，便于承担肢体的重量；而左、右U型筒部分位于肢体两侧，可以夹持住肢体并防止气囊与肢体发生相对滚动。

气囊放气后如图2所示，U型气囊瘪气后呈现柔软无力的平铺状态，对肢体不产生支撑或约束作用。

具有反向回复功能的U型气囊的构造如图3所示。在所述的U型气囊1的两端设有反向两端密封的反向U型筒8，并且反向U型筒8设有气嘴3，反向U型筒8与所述的U型气囊1相互密闭不连通。当反向U型筒8充气，而U型气囊1放气时，整个U型气囊装置将可以向U型气囊1预制方向的相反方向弯曲。这有助于U型气囊1的强制快速排气及快速复位，适用于穿戴在肘部或膝部。

U型气囊1与身体的绑定方法如图4所示。松紧带10穿过缝在衣服上的固定套9和U型气囊1上的固定带2，通过松紧带10上的魔术贴11固定。用此方法可用三条松紧带。

前述U型气囊可以用厚塑料布分片裁剪热合得到，制作步骤如图16所示。首先，将厚塑料布剪裁成U型单片23，然后热合上气囊固定带2；然后将两个U型单片热合为一个右U型筒5；之后用上述工艺制成的四个U型筒，即前U型筒4、右U型筒5、左U型筒6、后U型筒7。将前U型筒4的两端分别与右U型筒5与左U型筒6呈空间角度对接热合粘结，右U型筒5与左U型筒6的另外两端分别与后U型筒7呈空间角度对接热合粘结，同时将气嘴3热合上，制成U型气囊的完成品1。其构造呈现出空间立体造型。

附图说明

图1是可穿戴式U型肢体助力气囊的基本构造图。

图2是可穿戴式U型肢体助力气囊瘪气状态示意图。

图3是具有反向回复功能的U型气囊的构造图。

图4是U型气囊与身体的绑定方法示意图。

图5是未充气U型气囊穿戴正面示意图。

图6是未充气U型气囊穿戴侧面示意图。

图7是充气后U型气囊穿戴正面示意图。

图8是充气后U型气囊穿戴侧面示意图。

图9是腰部屈/伸助力气囊未充气弯腰状态图。

图10是腰部屈/伸助力气囊充气后直腰状态图。

图11是肩部屈/伸气囊充气后状态侧面示意图。

图12是肩部屈/伸气囊充气后状态正面示意图。

图13是肘关节内/外旋气囊的穿戴方法示意图。

图14是上肢肘关节外旋助力气囊穿戴效果图。