[发明专利]一种基于张拉整体结构的仿生上肢可穿戴设备

说明书

本发明公开了一种基于张拉整体结构的仿生上肢可穿戴设备，包括从前至后依次连接为一体的前臂四杆张拉平台机构和大臂两杆张拉机构。本发明将张拉结构与仿生上肢结构相结合，通过仿生分析建立肘关节的张拉整体结构映射，张拉整体结构具有能够依靠自身结构适应环境保持自平衡的特点，可以通过改变整体的几何构型来实现机构的各种角度变化的运动，从而可以很好的解决可穿戴肘部关节设计的问题，据此设计出能满足作为刚性结构具有较强的人体肘关节运动适应性，可以较好的与人体肘关节在运动过程中贴合，同时在人体肘关节运动中够提供随工作角度变化的助力能力。

技术领域

本发明涉及上肢可穿戴设备技术领域，更具体的说是涉及一种基于张拉整体结构的仿生上肢可穿戴设备。

背景技术

近些年来，仿生机械手臂被广泛应用在自然探索、国防航空、物流运输、维修维护、娱乐休闲以及康复护理等众多领域。机械手臂的研究成果在生活的方方面面都带来了便利。例如，在工业生产中，机械手臂常用来代替人手进行重复性工作，尤其在高危险性，高精度要求的工作中具有绝对的优势，在康复医疗中，手部助力外骨骼帮助脑卒中患者，偏瘫患者进行上肢康复训练，比传统的康复训练更具趣味性，在假肢领域，假肢手臂在表面肌电信号的控制下，模拟人上肢做出挥手，喝水，拾取鸡蛋等动作。

但是，现有的上肢可穿戴设备具有自身的局限性：首先，具有主动驱动装置的上肢可穿戴设备不可避免的需要设置庞大且沉重的电机、电池设备，如果使用液压或气压驱动，则需要外接液压泵或气泵等难以携带的设备；另外，在外骨骼的结构设计中，肘关节可穿戴设备在很多情况下被视为简单的刚性旋转结构，且驱动往往被设计在旋转轴位置，对结构进行直接驱动，对可穿戴设备工作条件而言，复杂的工作情况存在面对冲击的可能，刚性的结构设计面对冲击时，应力大多集中在如铰链连接点等结构的薄弱处，使可穿戴设备具有损坏的风险，并且由于机械关节的刚性运动副原因，无法与人体肘关节完全适配，会导致佩戴者肘关节活动困难或感到不适，而柔性结构在工作环境中无法给佩戴者提供较为精准的助力，且控制系统复杂，操控不便。

因此，提供一种基于张拉整体结构的仿生上肢可穿戴设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于张拉整体结构的仿生上肢可穿戴设备，运动灵活，结构轻量化、同时面对冲击具有自稳定与自恢复性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于张拉整体结构的仿生上肢可穿戴设备，包括从前至后依次连接为一体的前臂四杆张拉平台机构和大臂两杆张拉机构。

进一步的，所述前臂四杆张拉平台机构包括前臂第一支撑板、前臂第二支撑板、四个前臂弹性件和四个前臂旋转支杆，所述前臂第一支撑板和所述前臂第二支撑板从前到后对称布置；每个所述前臂弹性件的一端与所述前臂第一支撑板侧面外端缘铰接，每个所述前臂弹性件的另一端与所述前臂第二支撑板侧面外端缘铰接；每个所述前臂旋转支杆的一端与所述前臂第一支撑板侧面外端缘铰接，每个所述前臂旋转支杆的另一端与与所述前臂第二支撑板侧面外端缘铰接，且每个所述前臂旋转支杆均与相邻两个所述前臂弹性件交错分布。