[发明专利]电磁制动式手臂助力柔性外骨骼

说明书

电磁制动式手臂助力柔性外骨骼，包括背负支架、手腕环带和控制开关，背负支架通过肩带绑扎在人体的背部，背负支架后侧设有一个控制盒和两个助力盒，每个助力盒内均设有机械卷线器和用于制动机械卷线器的电磁铁，机械卷线器上缠绕的牵引绳的活动端穿过助力盒上端并向前支撑在肩部的肩带上与手腕环带连接，控制开关设置在手部，控制盒内设有可充电电池和控制器，电源为控制器和电磁铁供电，控制开关通过控制器控制两个电磁铁同步开闭。本发明原理科学、结构简单、易于操作、可靠性强，在长距离搬运重物过程中可提高手臂的耐力，由于手部仍然抓握重物，因此本发明的承载力仍然在手腕部的承载力之内，仅仅是减轻手臂的受力。

技术领域

本发明属于机械外骨骼技术领域，具体涉及一种电磁制动式手臂助力柔性外骨骼。

背景技术

柔性外骨骼是指一种能够增强人体肢体的可穿戴系统，在穿戴者的控制下能够辅助肢体完成一定的功能和任务，给人提供保护、额外的动力和能力。在人们搬运重物时,手部抓紧重物,前臂与上臂之间保持一定角度,若搬运距离较长,上臂和前臂需要有较强的耐力才能承受。申请号 201811434518.0的中国发明专利公开了一种单向离合器及柔性外骨骼，其虽然能够减轻搬运重物时上臂和前臂的受力，但因其结构复杂、操作繁琐、可靠性不高等缺陷难以推广应用。因此亟需设计一种结构简单、易于操作的手臂柔性助力外骨骼来减轻在进行长距离搬运重物时手臂的受力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、操作方便、可靠性强的电磁制动式手臂助力柔性外骨骼。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：电磁制动式手臂助力柔性外骨骼，包括背负支架、手腕环带和控制开关，背负支架通过肩带绑扎在人体的背部，背负支架后侧设有一个控制盒和两个助力盒，两个助力盒左右对称设置在背负支架的左右两侧，每个助力盒内均设有机械卷线器和用于制动机械卷线器的电磁铁，手腕环带设有两个，每个手腕环带均对应套设在人体的一个手腕部，机械卷线器上缠绕的牵引绳的活动端穿过助力盒上端并向前支撑在肩部的肩带上与手腕环带连接，控制开关设置在手部，控制盒内设有可充电电池和控制器，电源为控制器和电磁铁供电，控制开关通过控制器控制两个电磁铁同步开闭。

助力盒为中心线沿前后方向设置的圆柱状盒体结构，助力盒包括前后对应并通过螺栓连接的前盒体和后盒体，前盒体前侧固定连接在背负支架上，电磁铁设置在前盒体内，机械卷线器设置在后盒体，后盒体圆周顶部沿切向方向开设有出线口。

出线口连接有柔性线管，牵引绳穿设在柔性线管内，柔性线管沿肩带上部设置，肩带上设有用于防止柔性线管从肩带上偏移的限位扣。

机械卷线器包括中心轴、绕线盘、卷簧和衔铁盘，中心轴沿前后方向设置，中心轴后端固定连接在后盒体的中心处，绕线盘同轴线转动连接在中心轴上，绕线盘前侧设有螺纹连接在中心轴前端内部用于限定绕线盘轴向位置的限位螺钉，绕线盘后侧开设有环形槽，卷簧设置在环形槽内，卷簧的两个簧腿分别与绕线盘和中心轴连接，绕线盘的外圆设有绕线槽，绕线盘前侧面沿圆周方向设有花键，衔铁盘后侧面设有与花键对应装配的花键槽，花键与花键槽间隙配合，衔铁盘前侧面与电磁铁具有平面间隙，平面间隙的大小尺寸小于花键与花键槽在前后方向的装配尺寸。

采用上述技术方案，本发明的工作原理为：双手搬起重物到一定高度，卷簧驱动绕线盘逆时针转动，牵引绳缩回到助力盒内缠绕到绕线盘上，当双手固定到某一高度时，启动手部的控制开关，电磁铁得电产生磁力，吸附衔铁盘向后移动，衔铁盘被吸附到电磁铁上，衔铁盘轴向移动的距离小于花键与花键槽的轴向配合尺寸，由于绕线盘前侧的花键仍然卡接在衔铁盘后侧的花键槽内，这样就限定了绕线盘不会转动，从而固定手臂的位置，牵引绳牵拉重物，上臂基本不再受力，在长距离搬运重物时，减轻了手臂的受力，确保搬运作业的安全性。当搬运到位后，需要将重物放下，此时再启动控制开关，电磁铁失电，衔铁盘与电磁铁脱离，绕线盘可以转动，手部即可向下移动，拉动牵引绳，将重物放置到位。