本技术一种穿戴式无源上肢助力外骨骼假肢,属于可穿戴助力设备技术领域。外骨骼假肢包括穿戴于腰部的腰部支撑组件,穿戴于肩部、与腰部支撑组件通过绑带连接的肩部支撑组件,两个对称设于背部两侧、连接腰部支撑组件和肩部支撑组件的背部支撑组件,两个对称安装于两侧背部支撑组件上端部的助力装置,以及两个对称穿戴于双臂、与助力装置的支撑臂连接的臂部支撑组件。其中,背部支撑组件下端与腰部支撑组件的固定座铰接,增加了背部支撑组件的活动自由度。助力装置使用S形涡卷弹簧的预紧力提供支撑力,增加助力范围且调节省力。本发明结构简单、重量轻、佩戴舒适度好,特别是活动自由度高,助力大小调节无需要借助工具即可完成。
背景技术
在建筑装修、汽车装配、设配维修等众多作业领域,操作人员需要长时间保持双手抬举作业,会给他们的颈部、肩部、背部以及上肢肌肉和关节造成很大的负担,进而降低作业质量,影响作业效率,引发肌肉骨骼损伤相关疾病,疲劳作业甚至会出现重大事故。
无源上肢外骨骼假肢因其不需要外接动力源,在医疗康复、工业生产以及军事装配等领域被广泛应用,尤其是可穿戴式上肢外骨骼假肢不仅可以极大程度上帮助作业人员减少肌肉负荷,缓解上肢肌肉疲劳,还能保证操作人员很少受到外骨骼假肢限制,高自由度的完成相关工作。
现有可穿戴式无源上肢外骨骼假肢主要存在以下缺陷:1.结构较为复杂,特别是背部支撑及助力机构的结构比较复杂,质量重,穿戴不便,不同体型人穿戴时需要进行肩宽和高度等多步调节才能适配穿戴者,不支持多自由度穿戴调节,且结构复杂带来的重量问题增加了穿戴者的负荷,穿戴体验感不好;2.助力系统通常由驱动组件和相关的机械结构组成,驱动组件多为弹性元件,如拉伸弹簧、流体弹簧、涡卷弹簧和气体弹簧等,这些弹性驱动元件常与拉绳、拉带等部件相连接进行驱动,在力的传递过程中,由于组件间弹性接触传力或因部件间的摩擦也会导致能量损耗和衰减;3.助力调节较为困难,调节阻力大,多需要借助外界工具来调节弹簧的预紧力,调节操作复杂费力;4.助力机构多设置在腰部,力传导需要由腰部传递至臂部,增加了力传导过程中的消耗;5.背部支撑结构与人体的自然曲线贴合性不好,导致穿戴时不够舒适,较大限制穿戴者上肢活动自由度,影响人机关系和使用效果。
因此,有必要设计一款结构简单、调节方便、穿戴舒适、高自由度的穿戴式无源上肢助力外骨骼假肢。
实现思路