[发明专利]基于正压阻塞和间歇啮合机构的二自由度上肢姿态保持外骨骼

说明书

本发明公开一种基于正压阻塞和间歇啮合机构的上肢姿态保持外骨骼，包括正压阻塞机构以及与正压阻塞机构转动连接的间歇啮合机构，正压阻塞结构由C形管、外套筒和管状气囊组成，利用气囊膨胀带动C形管和外套筒之间产生外展、内收方向上的锁紧力，并能通过控制进行状态切换；间歇啮合机构利用齿状结构啮合分离产生屈伸运动方向上的锁紧力。本发明可以实现固定人体肩关节位置、支撑双臂的作用，而且体积小、重量轻，可穿戴性和便携性强，在缓解执行甲状腺穿刺检查的医生身体疲劳方面，具有很高的应用潜力。

技术领域

本发明涉及外骨骼机器技术领域，特别是涉及基于正压阻塞和间歇啮合机构的二自由度上肢姿态保持外骨骼。

背景技术

甲状腺穿刺活检术是辅助医生判断甲状腺结节良、恶性的一种成熟外科技术，在甲状腺疾病的检查和诊断上经常被使用。然而，细针穿刺检查的过程需要医生双手持有检查工具，双臂抬起一定角度，上肢的肩关节至肘关节保持不动，持续十几分钟，直至完成检查任务。显然，长期的、多次执行该任务将会给医生带来肩部酸痛，甚至存在患病风险。

外骨骼机器人是一种可穿戴设备，具备增强穿戴者能力，辅助人体运动、减少身体疲劳等功能。因为具有可穿戴性强、柔顺性高、辅助支撑效果明显等优势，外骨骼技术被广泛应用在医疗康复、工业物流和军事救援等领域。

发明内容

本发明的目的是针对长期操作甲状腺穿刺活检术的医生出现肩部疲劳或存在患病隐患的问题，而提供一种基于正压阻塞和间歇啮合机构的上肢姿态保持外骨骼机器人，为医生的双臂提供支撑，减缓上肢疲劳，降低患病风险。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于正压阻塞和间歇啮合机构的上肢姿态保持外骨骼，包括正压阻塞机构以及与所述正压阻塞机构转动连接的间歇啮合机构；

所述正压阻塞机构包括一个外套筒、保持充气口外露而同轴心置于所述外套筒中的管状气囊，所述管状气囊与外套筒之间设置一个C形管，所述C形管包在所述管状气囊的外壁上且所述C形管的外壁在初始状态下与所述外套筒之间保留预定间隙；所述外套筒的两端分别布置止推轴承，所述C形管内两端设置挡板以对所述管状气囊在两端限位，所述C形管自所述止推轴承中穿过后向外伸出；所述外套筒与用于连接人体胳膊的胳膊连杆连接；

所述间歇啮合机构包括底部带环形状布置的上啮合齿的连接板，所述连接板与所述C形管由所述止推轴承穿过后显示在外部的露出部用螺钉连接；所述上啮合齿的下方布置有顶部带有与所述上啮合齿配合的下啮合齿的垂直旋转连杆；所述垂直旋转连杆上通过与所述下啮合齿同轴的安装孔可转动地设置有弹簧连杆；所述弹簧连杆的上端伸出所述安装孔外与所述连接板用杆状连接件连接、下端外露于所述安装孔外且下端扩径形成限位部对套装于所述弹簧连杆上的弹簧限位；所述垂直旋转连杆与用于连接人体腰部的腰部连杆连接。

优选的，所述弹簧连杆与所述安装孔之间设置有滚动轴承以形成转动连接。

优选的，所述弹簧的上端与所述的滚动轴承的下端面之间布置有定位套筒，所述定位套筒套装在所述的弹簧连杆上。

优选的，所述连接板的底部形成外凸部，所述上啮合齿形成在所述外凸部的底部。

优选的，所述垂直旋转连杆通过自其安装所述弹簧连杆的基础部的一侧向下延伸形成的板状连接部与用于连接人体腰部的腰部连杆固定连接。

优选的，所述板状连接部包括自上而下依次连接的第一竖直部、水平部以及第二竖直部，所述第二竖直部与用于连接人体腰部的腰部连杆固定连接。

优选的，所述外套筒通过其侧壁上沿切线方向向外延伸的连接部与用于连接人体胳膊的胳膊连杆连接。

优选的，初始状态下，所述胳膊连杆的轴线与腰部连杆的轴线在相交呈预定的锐角角度。