一种有源上肢运动康复助力外骨骼专利检索-外骨骼人工智能专利检索查询-专利查询网

一种有源上肢运动康复助力 外骨骼

阅读：893发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种有源上肢运动康复助力外骨骼专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种有源上肢运动康复助力外骨骼，由手臂外骨骼机构、安全束带机构、背肩支撑机构、动力传动机构组成，机械结构依照人体工学设计，适合穿戴式使用，并基于人体运动仿生学原理，考虑上肢的肩、肘和腕关节在运动过程中的关键自由度和所需有效关节力矩，仅用一台驱动电机，通过内嵌拉线实现了柔性传动，差速驱动人体左右上肢的肩、肘和腕关节在有效自由度下联动助力与独立运动，储能弹簧起到节能降耗的作用，兼顾美观性与力学特性，各构件设计为符合人体工学的‘柔’形外骨骼，有效减少人机间的无阻碍，可为上肢功能障碍患者提供人机交互体验感良好的运动康复训练，或为有上肢运动需求的使用者提供有效助力，减少体能消耗。，下面是一种有源上肢运动康复助力外骨骼专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种有源上肢运动康复助力外骨骼，其特征在于：包括：手臂外骨骼机构(1)、安全束带机构(2)、背肩支撑机构(3)、动力传动机构(4)，所述手臂外骨骼机构(1)固连于背肩支撑机构(3)上，并穿戴在使用者上肢各肢段的相应位置使用，所述安全束带机构(2)各端固定于背肩支撑机构(3)的相应位置，动力传动机构(4)内嵌于背肩支撑机构(3)内进行封装。
2.根据权利要求1所述的一种有源上肢运动康复助力外骨骼，其特征在于：所述手臂外骨骼机构(1)包括球头座(101)、球头关节(102)、大臂支撑片(103)、大臂束缚带(104)、轴(105)、卷曲弹簧(106)、小臂上撑片(107)、小臂上束缚带(108)、限位销(109)、小臂下撑片(110)、小臂下束缚带(111)、固定钉(112)、手部护具(113)，所述球头座(101)上端固定在背肩支撑机构(3)上相应位置，下端与球头关节(102)进行铰接，球头关节(102)下端与大臂支撑片(103)进行栓接固定，大臂束缚带(104)套在大臂支撑片(103)外侧，所述小臂上撑片(107)通过轴(105)与大臂支撑片(103)铰接在一起，两个卷曲弹簧(106)嵌套于轴(105)上，卷曲弹簧(106)两端分别固定在小臂上撑片(107)与大臂支撑片(103)上，可通过被动拉伸，进行储能或释能，助力使用者进行肘部曲臂动作，小臂上束缚带(108)套在小臂上撑片(107)外侧，小臂下撑片(110)通过限位销(109)固定于小臂上撑片(107)滑槽内，可实现在滑槽内部的弧形滑动，小臂下束缚带(111)套在小臂下撑片(110)外侧，手部护具(113)通过两个固定钉(112)固定于小臂下撑片(110)上。
3.根据权利要求1所述的一种有源上肢运动康复助力外骨骼，其特征在于：所述安全束带机构(2)包括身前束带(201)、腰部束带(202)、束带卡座(203)，所述身前束带(201)、腰部束带(202)的各终端均固定在背肩支撑机构(3)上的相应位置，并通过束带卡座(203)实现卡死固定。
4.根据权利要求1所述的所述一种有源上肢运动康复助力外骨骼，其特征在于：所述背肩支撑机构(3)包括背靠垫(301)、基板(302)、后封盖(303)，所述背靠垫(301)固定在基板(302)前面，并由柔软材料加工而成，提高使用者在使用设备过程中的舒适度，后封盖(303)固定在基板(302)后面，用于定位封装内部的所有器件。
5.根据权利要求1或2所述的一种有源上肢运动康复助力外骨骼，其特征在于：所述动力传动机构(4)的转动机构为左右对称设计，包括拉线(401)、差速器上盖(402)、销键(403)、线轮(404)、输出轴(405)、输出齿轮(406)、上行星齿轮(407)、下行星齿轮(408)、从动齿轮(409)、主动齿轮(410)、差速器下盖(411)、电机(412)，所述拉线(401)起始端缠绕在线轮(404)上，终端固定在大臂支撑片(103)上，线轮(404)套在输出轴(405)外端并用销键(403)固定，输出齿轮(406)套在输出轴(405)内端并固定，再与上行星齿轮(407)、下行星齿轮(408)啮合，上行星齿轮(407)、下行星齿轮(408)铰接在从动齿轮(409)上的伸长片上，从动齿轮(409)与主动齿轮(410)进行啮合，主动齿轮(410)固定在电机(412)主轴上，所述差速器上盖(402)与差速器下盖(411)通过螺栓固连成腔体，将输出轴(405)、输出齿轮(406)、上行星齿轮(407)、下行星齿轮(408)、从动齿轮(409)、主动齿轮(410)等零件按照相应的位置关系封装，可形成差速功能。

说明书全文

一种有源上肢运动康复助力 外骨骼

技术领域

[0001] 本发明涉及康复医疗器械领域的一种有源上肢运动康复助力外骨骼，适用于上肢功能障碍患者和老龄化人群，可为使用者提供上肢运动助力。

背景技术

[0002] 在老龄化问题日益严重的社会现状下，我国由于各种疾病和意外创伤导致的上肢运动功能障碍患者数量庞大，需要有效的运动康复辅助才能改善肢体运动功能。随着经济与社会的飞速发展，助老助残问题也得到了社会的广泛关注，运动康复设备可有效降低护理人员的工作强度，有着广泛的社会需求。

[0003] 经过对现有发明专利的检索发现，中国专利申请号：201611262888.1公开了一种穿戴式外骨骼助力装置，包括身体配戴件以及两个执行器件，通过采用气动肌腱驱动拉线带动使用者腰部运动，该发明只能实现对腰部运动姿态的辅助运动，无法完成对上肢的运动助力。另外，目前上肢运动康复助力设备领域，主要以运动辅助器械或康复机器人类的产品居多，要么功能简陋，只能做无源的被动运动辅助，要么机械结构与控制算法复杂，占用空间大，或成本高，仅仅适用于医院或养老机构等采购使用，不太适用于家庭化、个体化推广使用。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于依据特定人群对上肢运动康复过程中的助力需求，提供一种有源上肢运动康复助力外骨骼，机构简单，结构设计做尺寸优化轻量化处理，方便穿戴式使用，人机交互体验感良好，仅用一台电机驱动并使用拉线式动力传输，通过差速结构驱动人体左右上肢的肩、肘和腕关节在有效自由度下的联动助力与独立运动，可为上肢功能障碍患者提供有效的运动康复训练，或为有上肢运动需求的使用者提供有效助力，减少体能消耗。

[0005] 为达到上述目的，本发明通过如下技术方案予以实现：

[0006] 所述的一种有源上肢运动康复助力外骨骼包括：手臂外骨骼机构1、安全束带机构2、背肩支撑机构3、动力传动机构4，所述手臂外骨骼机构1固连于背肩支撑机构3上，并穿戴在使用者上肢各肢段的相应位置使用，所述安全束带机构2各端固定于背肩支撑机构3的相应位置，动力传动机构4内嵌于背肩支撑机构3内进行封装。

[0007] 所述手臂外骨骼机构1包括球头座101、球头关节102、大臂支撑片103、大臂束缚带104、轴105、卷曲弹簧106、小臂上撑片107、小臂上束缚带108、限位销109、小臂下撑片110、小臂下束缚带111、固定钉112、手部护具113，所述球头座101上端固定在背肩支撑机构3上相应位置，下端与球头关节102进行铰接，球头关节102下端与大臂支撑片103进行栓接固定，大臂束缚带104套在大臂支撑片103外侧，所述小臂上撑片107通过轴105与大臂支撑片
103铰接在一起，两个卷曲弹簧106嵌套于轴105上，卷曲弹簧106两端分别固定在小臂上撑片107与大臂支撑片103上，可通过被动拉伸，进行储能或释能，助力使用者进行肘部曲臂动作，小臂上束缚带108套在小臂上撑片107外侧，小臂下撑片110通过限位销109固定于小臂上撑片107滑槽内，可实现在滑槽内部的弧形滑动，小臂下束缚带111套在小臂下撑片110外侧，手部护具113通过两个固定钉112固定于小臂下撑片110上。

[0008] 所述安全束带机构2包括身前束带201、腰部束带202、束带卡座203，所述身前束带201、腰部束带202的各终端均固定在背肩支撑机构3上的相应位置，并通过束带卡座203实现卡死固定。

[0009] 所述背肩支撑机构3包括背靠垫301、基板302、后封盖303，所述背靠垫301固定在基板302前面，并由柔软材料加工而成，提高使用者在使用设备过程中的舒适度，后封盖303固定在基板302后面，用于定位封装内部的所有器件。

[0010] 所述动力传动机构4的转动机构为左右对称设计，包括拉线401、差速器上盖402、销键403、线轮404、输出轴405、输出齿轮406、上行星齿轮407、下行星齿轮408、从动齿轮409、主动齿轮410、差速器下盖411、电机412，所述拉线401起始端缠绕在线轮404上，终端固定在大臂支撑片103上，线轮404套在输出轴405外端并用销键403固定，输出齿轮406套在输出轴405内端并固定，再与上行星齿轮407、下行星齿轮408啮合，上行星齿轮407、下行星齿轮408铰接在从动齿轮409上的伸长片上，从动齿轮409与主动齿轮410进行啮合，主动齿轮
410固定在电机412主轴上，所述差速器上盖402与差速器下盖411通过螺栓固连成腔体，将输出轴405、输出齿轮406、上行星齿轮407、下行星齿轮408、从动齿轮409、主动齿轮410等零件按照相应的位置关系封装，可形成差速功能。

[0011] 本发明的有益效果在于：该有源上肢运动康复助力外骨骼使用方便，操作简单，机械结构依照人体工学设计，适合穿戴式使用，并基于人体运动仿生学原理，充分考虑人体上肢的肩、肘和腕关节在运动过程中的关键自由度和所需有效关节力矩，在对使用者进行上肢运动助力时有效减少人机间的无效阻碍力，仅使用一台驱动电机配合传动系统，通过差速可完成左右双臂间的相对独立运动和助力功能。通过内嵌拉线实现了柔性传动，通过储能弹簧，起到节能降耗的作用，兼顾美观性与力学特性，设计时充分考虑上肢各肢段的外形特征，各撑杆构件设计为符合人体工学的“柔型”曲线外骨骼，并做了尺寸优化与轻量化处理，填补了领域空白，利于商品化生产、家庭化使用普及和推广。附图说明

[0012] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0013] 图1为本发明的有源上肢运动康复助力外骨骼的等轴视图

[0014] 图2为本发明的手臂支撑机构的结构爆炸图

[0015] 图3为本发明的安全束带机构的结构示意图

[0016] 图4为本发明的背肩支撑机构的结构爆炸图

[0017] 图5为本发明的动力传输机构的结构爆炸图

具体实施方式

[0018] 下面结合附图进一步说明本发明的详细内容及其具体实施方式。

[0019] 如图1所示，所述的一种有源上肢运动康复助力外骨骼包括手臂外骨骼机构1、安全束带机构2、背肩支撑机构3、动力传动机构4，所述手臂外骨骼机构1固连于背肩支撑机构3上，并穿戴在使用者上肢各肢段的相应位置使用，所述安全束带机构2各端固定于背肩支撑机构3的相应位置，动力传动机构4内嵌于背肩支撑机构3内进行封装。

[0020] 如图2所示，本发明所述的手臂外骨骼机构1包括球头座101、球头关节102、大臂支撑片103、大臂束缚带104、轴105、卷曲弹簧106、小臂上撑片107、小臂上束缚带108、限位销109、小臂下撑片110、小臂下束缚带111、固定钉112、手部护具113，所述球头座101上端固定在背肩支撑机构3上相应位置，下端与球头关节102进行铰接，球头关节102下端与大臂支撑片103进行栓接固定，大臂束缚带104套在大臂支撑片103外侧；小臂上撑片107通过轴105与大臂支撑片103铰接在一起，两个卷曲弹簧106嵌套于轴105上，卷曲弹簧106两端分别固定在小臂上撑片107与大臂支撑片103上，可通过被动拉伸，进行储能或释能，助力使用者进行肘部曲臂动作，小臂上束缚带108套在小臂上撑片107外侧，小臂下撑片110通过限位销109固定于小臂上撑片107滑槽内，可实现在滑槽内部的弧形滑动，使得小臂骨骼在长骨方向上得到支撑并释放了内收外展自由度，小臂下束缚带111套在小臂下撑片110外侧，手部护具
113通过两个固定钉112固定于小臂下撑片110上。

[0021] 如图3所示，本发明所述的安全束带机构2包括身前束带201、腰部束带202、束带卡座203，所述身前束带201、腰部束带202的各终端均固定在背肩支撑机构3上的相应位置，并通过束带卡座203实现卡死固定。使用者通过安全束带机构2将该发明的一种有源上肢运动康复助力外骨骼安全稳定的绑缚于使用者上身使用。

[0022] 如图4所示，本发明所述的背肩支撑机构3包括背靠垫301、基板302、后封盖303，所述背靠垫301固定在基板302前面，由柔软材料加工而成，提高使用者在使用设备过程中的舒适度，后封盖303固定在基板302后面，用于定位封装内部的所有器件。

[0023] 如图5所示，本发明所述的动力传动机构4转动机构为左右对称设计，包括拉线401、差速器上盖402、销键403、线轮404、输出轴405、输出齿轮406、上行星齿轮407、下行星齿轮408、从动齿轮409、主动齿轮410、差速器下盖411、电机412，所述拉线401起始端缠绕在线轮404上，终端固定在大臂支撑片103上，线轮404套在输出轴405外端并用销键403固定，输出齿轮406套在输出轴405内端并固定，再与上行星齿轮407、下行星齿轮408啮合，上行星齿轮407、下行星齿轮408铰接在从动齿轮409上的伸长片上，从动齿轮409与主动齿轮410进行啮合，主动齿轮410固定在电机412主轴上，所述差速器上盖402与差速器下盖411通过螺栓固连成腔体，将输出轴405、输出齿轮406、上行星齿轮407、下行星齿轮408、从动齿轮409、主动齿轮410等零件按照相应的位置关系封装，可形成差速功能。

[0024] 作为一种优选实例，当使用者穿戴使用本发明的一种有源上肢运动康复助力外骨骼时，首先将背肩支撑机构3置于后背，通过安全束带机构2向前绕过肩部后在身上束缚紧固，再将手臂外骨骼机构1穿戴并绑缚在左右胳膊上，手臂外骨骼机构1的肘部曲展自由度释放，但可以通过卷曲弹簧106储能释能得到助力，小臂骨骼在长骨方向上得到支撑并释放了内收外展自由度，当所述的电机412按照使用者的主观意图进行调速转动时，主动齿轮410开始转动，带动啮合的从动齿轮409开始转动，同时上行星齿轮407、下行星齿轮408开始与从动齿轮409一起公转，带动所啮合的左右两片输出齿轮406转动，同时行星齿轮407、下行星齿轮408又可以产生自转形成左右两片输出齿轮406差速效果，进而带动左右两个输出轴405转动，从而带动相应的两个线轮404可实现差速的转动，并可通过正反转实现左右两根拉线401的差异化伸长与缩短，从而可拉动使用者左右上肢进行差异化的抬升或下放，从而助力左右胳膊实现不同的摆臂动作。

[0025] 以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡对本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
踝关节助力外骨骼	2020-05-08	388
一种有源上肢运动康复助力外骨骼	2020-05-11	893
一种自适应助力外骨骼机器人运动信息采集系统	2020-05-11	661
一种无驱动穿戴式助力机器人	2020-05-12	240
一种非对称下肢外骨骼机器人及控制方法	2020-05-12	712
一种下肢外骨骼康复训练机器人用腿托	2020-05-12	217
适用于穿戴式肩部助力外骨骼的上臂机构	2020-05-11	163
一种五自由度外骨骼式上肢康复机器人	2020-05-08	695
人体下肢外骨骼助行装置	2020-05-11	671
一种复合式外骨骼机器人	2020-05-11	49

一种有源上肢运动康复助力外骨骼

一种有源上肢运动康复助力外骨骼

技术领域

背景技术

发明内容

具体实施方式

该功能需要专业版企业版VIP权限，您可以：