[发明专利]一种串并混联的可穿戴上肢康复外骨骼

说明书

本发明涉及机构学领域，特别涉及一种串并混联的可穿戴上肢康复外骨骼的设计。它的构件包括三大部分：大臂并联机构组件，肘部四杆机构组件，腕部柔性组件。本发明通过采用串并混联机构构型，满足了人体上肢所有的7自由度需求，且相比于目前已有的单一串联式康复外骨骼，具有了更好的刚度与控制精度。相比于固定式的康复外骨骼，它具有轻便性、易穿戴性和可移动性，同时引入了柔性杆件，使得手腕部分的运动舒适自如，增强了穿戴的舒适度。

技术领域

本发明涉及机构学领域，特别涉及一种串并混联的可穿戴上肢康复外骨骼 的设计。

背景技术

我国的老龄化呈现出基数大，增速快等特点，而老年群体面临着生理机能 衰退和四肢灵活性下降等诸多问题，并且存在患心脑血管、神经系统等疾病的 极大风险。与此同时，在国家经济高速发展的进程中，高强度的工作导致我国 劳动力人口的身体状况不容乐观，颈椎、肩肘等关节疾病的发病人群呈现出低 龄化、密集化的趋势。传统的治疗采用医护人员手把手一对一的康复训练方式， 其训练效率低，训练强度不足，训练效果难以保证。而目前已有的上肢康复外 骨骼大多体型巨大移动不便，无法穿戴行走，病患长期处于固定地点，训练过 程冗长乏味，这会使得患者参与积极性受影响。因此有必要结合机构学设计一种满足上肢所有 7 个自由度，并且易于穿戴的轻巧型上肢康复外骨骼。

发明内容

本发明要解决的问题是研制一种满足上肢所有 7 个自由度，并且易于穿戴 的轻巧型上肢康复外骨骼。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是： 一种串并混联的可穿戴上肢康复外骨骼，它的构件包括三大部分：大臂并

联机构组件，肘部四杆机构组件，腕部柔性组件。

大臂并联机构组件采用 2UPS-UP 并联机构作为机构本体，它包括三条支链， 其中第一、第二支链组件的结构和组成完全一样。大臂并联机构组件包括肩部 固定支架，第一、第二支链组件，第二底座，第二十字连接轴，第二液压缸上 缸体、第二液压缸下缸体、连接件、大臂上滑环。

肩部固定支架安装在人体肩部区域，手从中部穿出。第一、第二支链组件的一边分别安装在 U 型槽的两侧壁上，另一边通过第一、第二球铰与大臂上滑 环连接；对于第三条支链，第二底座安装在肩部固定支架 U 型槽的槽底部，第 二十字连接轴的一条轴穿过第二底座的贯通孔，另一轴穿过第二液压缸上缸体 一端的贯通孔，形成虎克铰连接；第二液压缸上缸体与第二液压缸下缸体组成 液压系统，第二液压缸下缸体一端在第二液压缸上缸体内作活塞直线运动，另 一端通过连接件固定在大臂上滑环上。第一支链组件包括如下构件：第一底座， 第一十字连接轴，第一液压缸上缸体，第一液压缸下缸体，第一球铰；第一底 座安装在肩部固定支架 U 型槽的一侧侧壁上，第一十字连接轴的一条轴穿过第 一底座的贯通孔，另一轴穿过第一液压缸上缸体一端的贯通孔，形成虎克铰连 接；第一液压缸上缸体与第一液压缸下缸体组成液压系统，第一液压缸下缸体 一端在第一液压缸上缸体内作活塞直线运动，另一端与第一球铰固连，第一球 铰同时固定在大臂上滑环上。

第二支链组件与第一支链组件完全相同，连接方式也一致，关于 U 型槽呈 对称分布。

肘部四杆机构组件为中部过渡机构，它与大臂并联机构组件通过大臂下滑 环与大臂上滑环之间的滑道连接，相互之间允许同轴转动。

它包括如下构件：第一、第二长杆，第一、第二短杆，肘部底座，肘部液 压缸上缸，肘部液压缸下缸，连缸底座，滑环连架杆，肘部上滑环。