[发明专利]一种可折叠上肢助力外骨骼装置

说明书

本发明公开了一种可折叠上肢助力外骨骼装置，包括腰部组件、背部组件、肩部组件和肘部组件，肩部组件与背部组件和肘部组件转动连接，肘部组件包括大臂杆和小臂杆，小臂杆能够转动到与大臂杆平行的位置并伸入到大臂杆与所述肩部组件形成的空间内；肩部组件包括肩部过渡件，肩部过渡件处设有肩部圆周件，大臂杆为空心结构状，肩部圆周件上开设有凹槽和连接孔，凹槽处绕设有第一拉索，大臂杆的空心结构内设有第一弹簧，第一拉索另一端通过所述连接孔伸入到所述大臂杆的空心结构内并与所述第一弹簧连接，本方案省去了动力源件，能有效提供腰部、肩部和肘部助力，增强上肢搬运能力，且整体结构设计巧妙，轻便可靠，在不使用时易于收纳存放。

技术领域

本发明涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种可折叠上肢助力外骨骼装置。

背景技术

随着现代生活水平的提高及社会生产力的发展，货物运输搬运已成为人们生产生活的重要活动，搬运作业的便捷、迅速及安全成为提高效益及可靠服务的必要条件。

搬运动作对于人体是个复杂的全身协调工作，包括脚、腿、腰、背和手臂等部分的参与。人体在搬运物品时，双手一般抱住重物最下端，腰部弯曲，小臂及上臂主要为持紧上抬，肘关节向上托住重物，大臂向身体收，腰部向上挺，共同发力相互协调实现搬运。在移动物品时，主要体现为肘关节动作和腰部动作的保持，而物品的重量大小和搬运的时间直接导致腰部和肘部更容易产生疲劳；货物越重，搬运时间越长，对于搬运者的力量和耐力要求就高，而肌肉的收缩长度和发力时间有限，长时间的负荷会造成乳酸堆积从而引起肌肉酸痛。对于腰背部分，腰背肌肉为一对拮抗肌肉，搬运对其力量及耐力要求高，在完成搬运的动作中，腰背肌肉不仅起到用力作用，还要调节搬运时整体的重心变化，维持身体平衡。怀抱重物时，髋关节支撑身体，腰肌受到牵拉，所以长期高负荷工作易导致腰肌劳损，使得人体在未搬运物品时的日常活动受到影响。

外骨骼作为一种可穿戴辅助装置，是将人的智慧和外骨骼的“体能”有机结合在一起，起到增强人体机能的作用，上肢外骨骼主要为人体上肢作业提供辅助。外骨骼的机械结构是整个系统的基础，它与人体结合，既起到重力平衡作用，又具有传递运动和力的功能，人机之间存在运动耦合作用，其机构设计的合理性将直接影响功能效果。

现今多数上肢外骨骼助力产品为有源动力形式，即主动外骨骼，通过电机、液压、气压缸等动力源提供动力，增强力量达到辅助效果。这种主动外骨骼在实际使用过程中却存在两个方面的问题：1、由于有外源动力输出辅助，虽然能显著提升人抬举重物的能力，但对于由于电机、液压缸等动力源部件的增加，需要解决重量大、成本高、设计复杂等一系列的问题，且佩戴者的行动能力可能会因为能源储备而受限，而在能源耗尽时会对搬运者造成巨大负担。2、主动外骨骼装置由于结构复杂、零部件多、没有折叠功能，导致在不使用时收纳存放不方便。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种既能有效的为人体搬运货物提供助力，同时还具有设计巧妙且在不使用时易于收纳存放的可折叠上肢助力外骨骼装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种可折叠上肢助力外骨骼装置，包括腰部组件和背部组件，所述腰部组件用于缠绕在人体的腰部，所述背部组件用于穿戴在人体上肢，所述背部组件的下端与所述腰部组件连接，所述背部组件的两侧对称设有肩部组件和肘部组件，所述肩部组件呈L型结构，所述肩部组件L型结构的长边与所述背部组件转动连接，所述肩部组件L型结构的短边与所述肘部组件转动连接，所述肘部组件包括相对转动连接的大臂杆和小臂杆，所述大臂杆与所述小臂杆转动连接的另一端与所述肩部组件转动连接，所述小臂杆能够转动到与所述大臂杆平行的位置并伸入到所述大臂杆与所述肩部组件形成的空间内；