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本發(fā)明涉及助力外骨骼機(jī)器人，尤其涉及一種上肢外骨骼。
背景技術(shù)：
1、外骨骼是一種可穿戴的機(jī)械裝置。目前，外骨骼主要作為醫(yī)療輔助器械用于運(yùn)動(dòng)康復(fù)和在工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中作為助力工具用于緩解肌肉疲勞或減輕搬運(yùn)重物的負(fù)擔(dān)。
2、現(xiàn)有的穿戴式上肢外骨骼背部大多數(shù)采用固定式結(jié)構(gòu)，用于支撐穿戴者背部，提高穿戴穩(wěn)定性，并采用有源助力的方式為相關(guān)部位提供一定的助力，以減輕穿戴者所承受的負(fù)擔(dān)，緩解肌肉疲勞。使用者在直立狀態(tài)下上肢外骨骼可以為背部提供支撐，但是常規(guī)的外骨骼無(wú)法完全貼合腰背部，使其在在彎腰狀態(tài)下反而會(huì)對(duì)使用者產(chǎn)生負(fù)擔(dān)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種仿人體脊椎的貼合腰部的可調(diào)節(jié)的上肢外骨骼。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種上肢外骨骼，包括腰部支撐單元，腰部支撐單元包括在豎直方向上排列的數(shù)個(gè)支撐模塊，相鄰的兩個(gè)支撐模塊可活動(dòng)連接配合，并且可活動(dòng)連接配合允許相鄰的兩個(gè)支撐模塊調(diào)整彼此的間距和/或角度，以實(shí)現(xiàn)腰部支撐單元在豎直方向上的長(zhǎng)度和曲度變化從而貼合人體的腰背部的彎曲和直立，
3、支撐模塊包括在水平方向上左右對(duì)稱的一對(duì)支撐件，支撐件被設(shè)置為可滑動(dòng)的以調(diào)整一對(duì)兩個(gè)支撐件的間距，支撐件面向人體的腰背部的一側(cè)固定設(shè)有傾斜部，傾斜部的斜面朝向人體，用于將人體屈身時(shí)抵向傾斜部的力轉(zhuǎn)化為使一對(duì)兩個(gè)支撐件相對(duì)滑動(dòng)打開(kāi)的驅(qū)動(dòng)力，
4、腰部支撐單元在豎直方向上相對(duì)的兩端分別連接背部穿戴單元和髖部穿戴單元。
5、優(yōu)選的，所述支撐模塊還包括設(shè)于一對(duì)兩個(gè)支撐件之間的第一連接件，所述第一連接件相背的兩側(cè)分別與兩個(gè)支撐件滑動(dòng)連接，所述第一連接件向其相背的兩側(cè)伸出至少一對(duì)兩個(gè)插桿，所述支撐件對(duì)應(yīng)于所述第一連接件的插桿的位置設(shè)有插槽，所述插桿和插槽插接。
6、優(yōu)選的，還包括彈性件，彈性件的兩端分別作用在第一連接件與所述支撐件上，用于在支撐件朝遠(yuǎn)離所述第一連接件的方向滑動(dòng)時(shí)為支撐件提供彈性回復(fù)力。
7、優(yōu)選的，還包括第二連接件，第二連接件設(shè)置在除首尾兩端的支撐模塊之外的其他相鄰的所述支撐模塊之間，所述第二連接件包括轉(zhuǎn)向柱和固定柱，所述固定柱與轉(zhuǎn)向柱為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其中一個(gè)支撐模塊與所述固定柱固定連接，其中另一個(gè)支撐模塊與轉(zhuǎn)向柱滑動(dòng)連接。
8、優(yōu)選的，所述固定柱設(shè)有一開(kāi)口朝向轉(zhuǎn)向柱的安裝腔，所述轉(zhuǎn)向柱部分伸入固定柱中，所述安裝腔的上端為一個(gè)c型的結(jié)構(gòu)，僅在面向人體的方向設(shè)有一缺口，所述轉(zhuǎn)向柱能轉(zhuǎn)動(dòng)落入所述缺口中。
9、優(yōu)選的，所述缺口位置設(shè)有向上延伸的限位塊，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向角度做限位。
10、優(yōu)選的，與所述轉(zhuǎn)向柱滑動(dòng)連接的所述支撐模塊設(shè)有下插孔，轉(zhuǎn)向柱插接在下插孔中，在下插孔的側(cè)壁沿徑向開(kāi)設(shè)有安裝槽，在安裝槽中設(shè)有滑塊和彈簧，彈簧的兩端作用在滑動(dòng)和安裝槽上，在轉(zhuǎn)向柱表面設(shè)有滑槽，滑塊和/或轉(zhuǎn)向柱的插入端部設(shè)有傾斜引導(dǎo)面，在轉(zhuǎn)向柱插入的過(guò)程中通過(guò)傾斜引導(dǎo)面的引導(dǎo)使滑塊落入插入至滑槽中與滑槽滑動(dòng)連接。
11、優(yōu)選的，所述滑槽的兩端設(shè)有滑動(dòng)終止面，用于和滑塊抵接以使轉(zhuǎn)向柱無(wú)法滑動(dòng)脫出下插孔。
12、優(yōu)選的，腰部支撐單元與背部穿戴單元或髖部穿戴單元通過(guò)第三連接件連接，第三連接件包括固定連接于腰部支撐單元的固定部和可滑動(dòng)連接于背部穿戴單元或髖部穿戴單元的轉(zhuǎn)向部，轉(zhuǎn)向部和固定部可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在背部穿戴單元或髖部穿戴單元上設(shè)有階梯槽，所述轉(zhuǎn)向部上設(shè)有傾斜張開(kāi)的彈片，轉(zhuǎn)向部插入階梯槽以使彈片先壓縮后張開(kāi)以防脫限位在階梯槽內(nèi)，階梯槽在水平延伸以允許轉(zhuǎn)向部在水平方向滑動(dòng)。
13、優(yōu)選的，所述上肢外骨骼還包括助力單元，所述助力單元用于回縮在伸長(zhǎng)狀態(tài)下的腰部支撐單元，所述助力單元一端與背部穿戴單元固定連接，遠(yuǎn)離背部穿戴單元的另一端與髖部穿戴單元相連。
14、本發(fā)明的有益效果如下：
15、本發(fā)明設(shè)有可調(diào)節(jié)的腰部支撐單元，通過(guò)在豎直方向上排列的數(shù)個(gè)支撐模塊，相鄰的兩個(gè)支撐模塊采用活動(dòng)連接，用于在豎直方向上調(diào)節(jié)腰部支撐單元的長(zhǎng)度。腰部支撐單元可以在直立狀態(tài)下為使用者提供腰部支撐，在彎腰狀態(tài)下使用者的背部肌肉被拉長(zhǎng)，相鄰的兩個(gè)支撐模塊調(diào)整彼此的間距和/或角度實(shí)現(xiàn)腰部支撐單元在豎直方向上的長(zhǎng)度和曲度變化從而貼合人體的腰背部的彎曲和直立，可以更加貼合背部。
16、支撐模塊在水平方向上設(shè)有左右對(duì)撐的一對(duì)支撐件，左右對(duì)稱的兩個(gè)支撐件之間能夠發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，用于調(diào)整一對(duì)兩個(gè)支撐件之間的間距。支撐件朝向人體腰背部的一側(cè)固定設(shè)有傾斜部，傾斜部的斜面朝向人體，用于將人體屈身時(shí)抵向傾斜部的力轉(zhuǎn)化為使一對(duì)兩個(gè)支撐件相對(duì)滑動(dòng)打開(kāi)的驅(qū)動(dòng)力，在使用狀態(tài)下，當(dāng)使用者彎腰時(shí)，支撐模塊的兩個(gè)支撐件之間會(huì)貼合使用者的腰部發(fā)生自適應(yīng)的滑動(dòng)，起到貼合背部的作用。
1.一種上肢外骨骼，其特征在于，包括腰部支撐單元，所述腰部支撐單元包括在豎直方向上排列的數(shù)個(gè)支撐模塊，相鄰的兩個(gè)支撐模塊可活動(dòng)連接配合，并且所述可活動(dòng)連接配合允許相鄰的兩個(gè)支撐模塊調(diào)整彼此的間距和/或角度，以實(shí)現(xiàn)腰部支撐單元在豎直方向上的長(zhǎng)度和曲度變化從而貼合人體的腰背部的彎曲和直立，
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的上肢外骨骼，其特征在于，所述支撐模塊還包括設(shè)于一對(duì)兩個(gè)支撐件之間的第一連接件，所述第一連接件相背的兩側(cè)分別與兩個(gè)支撐件滑動(dòng)連接，所述第一連接件向其相背的兩側(cè)伸出至少一對(duì)兩個(gè)插桿，所述支撐件對(duì)應(yīng)于所述第一連接件的插桿的位置設(shè)有插槽，所述插桿和插槽插接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的上肢外骨骼，其特征在于，還包括彈性件，彈性件的兩端分別作用在第一連接件與所述支撐件上，用于在支撐件朝遠(yuǎn)離所述第一連接件的方向滑動(dòng)時(shí)為支撐件提供彈性回復(fù)力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的上肢外骨骼，其特征在于，還包括第二連接件，第二連接件設(shè)置在除首尾兩端的支撐模塊之外的其他相鄰的所述支撐模塊之間，所述第二連接件包括轉(zhuǎn)向柱和固定柱，所述固定柱與轉(zhuǎn)向柱為可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，其中一個(gè)支撐模塊與所述固定柱固定連接，其中另一個(gè)支撐模塊與轉(zhuǎn)向柱滑動(dòng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的上肢外骨骼，其特征在于，所述固定柱設(shè)有一開(kāi)口朝向轉(zhuǎn)向柱的安裝腔，所述轉(zhuǎn)向柱部分伸入固定柱中，所述安裝腔的上端為一個(gè)c型的結(jié)構(gòu)，僅在面向人體的方向設(shè)有一缺口，所述轉(zhuǎn)向柱能轉(zhuǎn)動(dòng)落入所述缺口中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的上肢外骨骼，其特征在于，所述缺口位置設(shè)有向上延伸的限位塊，用于對(duì)所述轉(zhuǎn)向柱的轉(zhuǎn)向角度做限位。
7.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的上肢外骨骼，其特征在于，與所述轉(zhuǎn)向柱滑動(dòng)連接的所述支撐模塊設(shè)有下插孔，轉(zhuǎn)向柱插接在下插孔中，在下插孔的側(cè)壁沿徑向開(kāi)設(shè)有安裝槽，在安裝槽中設(shè)有滑塊和彈簧，彈簧的兩端作用在滑動(dòng)和安裝槽上，在轉(zhuǎn)向柱表面設(shè)有滑槽，滑塊和/或轉(zhuǎn)向柱的插入端部設(shè)有傾斜引導(dǎo)面，在轉(zhuǎn)向柱插入的過(guò)程中通過(guò)傾斜引導(dǎo)面的引導(dǎo)使滑塊落入插入至滑槽中與滑槽滑動(dòng)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的上肢外骨骼，其特征在于，所述滑槽的兩端設(shè)有滑動(dòng)終止面，用于和滑塊抵接以使轉(zhuǎn)向柱無(wú)法滑動(dòng)脫出下插孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的上肢外骨骼，其特征在于，腰部支撐單元與背部穿戴單元或髖部穿戴單元通過(guò)第三連接件連接，第三連接件包括固定連接于腰部支撐單元的固定部和可滑動(dòng)連接于背部穿戴單元或髖部穿戴單元的轉(zhuǎn)向部，轉(zhuǎn)向部和固定部可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在背部穿戴單元或髖部穿戴單元上設(shè)有階梯槽，所述轉(zhuǎn)向部上設(shè)有傾斜張開(kāi)的彈片，轉(zhuǎn)向部插入階梯槽以使彈片先壓縮后張開(kāi)以防脫限位在階梯槽內(nèi)，階梯槽在水平延伸以允許轉(zhuǎn)向部在水平方向滑動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的上肢外骨骼，其特征在于，所述上肢外骨骼還包括助力單元，所述助力單元用于回縮在伸長(zhǎng)狀態(tài)下的腰部支撐單元，所述助力單元一端與背部穿戴單元固定連接，遠(yuǎn)離背部穿戴單元的另一端與髖部穿戴單元相連。