佩戴式上肢助力臂及其助力方法
2023-11-10 16:25:32 1
佩戴式上肢助力臂及其助力方法
【專利摘要】佩戴式上肢助力臂及其助力方法。目前，投入使用的助力臂種類少、數量低，且其機械結構較為複雜，控制系統與動力系統龐大。本發明方法包括：背部靠板（10）上端兩側分別固定安裝左護肩罩（9）和右護肩罩（12），左護肩罩和右護肩罩分別通過胸帶（11）連接於腰帶（3），右護肩罩上安裝右肩部關節座（13），右肩部關節座連接右電動推桿A（15）、右電動推桿B（23）和右大臂託板（14），右大臂託板連接右小臂託板（16），右小臂託板前端安裝控制臂（17）和右機械手（18），右大臂託板和右小臂託板分別具有一組託板（4），託板上安裝固定帶（5），背部靠板下端安裝中央處理器（19）。本發明用於上肢助力裝置。
【專利說明】佩戴式上肢助力臂及其助力方法
[0001]【技術領域】:
本發明涉及一種佩戴式上肢助力臂及其助力方法。
[0002]【背景技術】:
目前，公知的投入使用的助力臂種類少、數量低，主要原因是助力臂的機械結構較為複雜，控制系統與動力系統龐大。助力臂的控制系統多採用肌電傳感器進行控制信號的收集，對設備要求精度高，受限於現有設備的結構導致其所能完成的動作精度較差，只能完成簡單動作。另外，現有助力臂的動力系統多採用液壓或氣壓進行動力輸出，整個動力系統較為龐大，導致最終投入使用的助力臂較少。
[0003]
【發明內容】
:
本發明的目的是提供一種佩戴式上肢助力臂及其助力方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術方案實現:
一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:背部靠板，所述的背部靠板上端左右兩側分別固定安裝左護肩罩和右護肩罩，所述的左護肩罩和右護肩罩分別通過胸帶連接於腰帶，所述的腰帶連接於所述的背部靠板底部，所述的右護肩罩上安裝右肩部關節座，所述的右肩部關節座連接右電動推桿A、右電動推桿B和右大臂託板，所述的右大臂託板連接右小臂託板，所述的右小臂託板前端安裝控制臂和右機械手，所述的右大臂託板和右小臂託板分別具有一組託板，所述的託板上安裝固定帶；所述的左護肩罩上安裝左肩部關節座，所述的左肩部關節座連接左電動推桿A、左電動推桿B和左大臂託板，所述的左大臂託板連接左小臂託板，所述的左小臂託板前端安裝所述的控制臂和左機械手，所述的左大臂託板和左小臂託板分別具有一組託板，所述的託板上安裝固定帶；其中，所述的背部靠板下端安裝具有電池的中央處理器。
[0005]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂上還分別設置了控制臂座，所述的控制臂座上安裝肩部控制座和角速度位移傳感器，所述的肩部控制座上安裝大臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的大臂控制臂上安裝小臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的小臂控制臂上安裝機械手控制按鈕。
[0006]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂座與所述的肩部控制座之間通過肩部旋轉軸連接，所述的肩部控制座與所述的大臂控制臂之間通過大臂控制臂旋轉軸連接，所述的大臂控制臂與所述的小臂控制臂之間通過小臂控制臂旋轉軸連接。
[0007]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的右肩部關節座與右護肩罩、右大臂託板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的右大臂託板與所述的右小臂託板的連接處安裝角位移傳感器。
[0008]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的左肩部關節座與左護肩罩、左大臂託板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的左大臂託板與所述的左小臂託板的連接處安裝角位移傳感器。
[0009]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的背部靠板上還具有右銷釘座和左銷釘座，所述的右銷釘座和左銷釘座分別連接右電動推桿C和左電動推桿C。[0010]利用上述的佩戴式上肢助力臂的助力方法，
第一步，使用者將佩戴式上肢助力臂穿戴於身體上身，通過胸帶和腰帶使所述的佩戴式上肢助力臂固定在使用者身上，通過託板和固定帶將手臂固定在左大臂託板、右大臂託板與左小臂託板、右小臂託板上，使用者的手部分別放置在左小臂託板、右小臂託板的前端;
第二步，掰動控制臂時，控制臂各旋轉軸上安裝的角速度位移傳感器分別收集肩部旋轉軸、大臂控制臂旋轉軸和小臂控制臂旋轉軸的各旋轉軸動作信息，並把所採集的信息發送給中央處理器，通過中央處理器進行計算，將控制信號發送給與各旋轉軸相對應的電動推桿，各電動推桿驅動與所述的佩戴式上肢助力臂相對應的左肩部關節座、右肩部關節座；左大臂託板、右大臂託板；左小臂託板、右小臂託板。同時，所述的佩戴式上肢助力臂各旋轉軸上安裝的角位移傳感器對其動作進行收集，並將動作信息發送給中央處理器，使整個系統為閉環控制，從而保證佩戴式上肢助力臂的動作與控制臂的動作相一致；
第三步，左小臂控制臂和右小臂控制臂前端分別安裝左、右機械手控制按鈕，按下相應按鈕，與之對應的左機械手或右機械手抓緊並保持，再次按下相應機械手控制按鈕，機械手放鬆，完成機械手的抓取工作。
[0011]有益效果:
1.本發明設置背部靠板，並在背部靠板頂部左右兩側分別設置左護肩罩和右護肩罩，通過左護肩罩和右護肩罩延伸連接出能夠彎曲和抓取物品的大臂託板、小臂託板以及小臂託板上設置的控制臂和機械手，各個結構之間相互配合，通過掰動控制臂實現對整個佩戴式上肢助力臂的控制，使佩戴式上肢助力臂的控制變得簡單，同時採用電池供電的電動推桿對佩戴式上肢助力臂進行驅動，達到活動助力的目的。本發明結構緊湊，採用電動推桿驅動使控制原理更簡單。
[0012]2.本發明在左肩部關節座、右肩部關節座、左大臂託板、右大臂託板、左小臂託板、右小臂託板旋轉軸上分別安裝有角位移傳感器，對佩戴式上肢助力臂的動作進行反饋，實現對佩戴式上肢助力臂的閉環控制，保證佩戴式上肢助力臂動作的準確性，完成對佩戴式上肢助力臂的控制。
[0013]【專利附圖】
【附圖說明】:
附圖1是本發明的結構示意圖。
[0014]附圖2是本發明的左側局部結構示意圖。
[0015]附圖3是本發明的右側局部結構示意圖。
[0016]附圖4是本發明涉及的右小臂託板的局部結構示意圖。
[0017]附圖5是本發明涉及的背部靠板的局部結構示意圖。
[0018]附圖6是本發明涉及的控制臂的局部結構示意圖。
[0019]附圖7是附圖5的左視圖。
[0020]附圖8是附圖6的左視圖。
[0021]圖中，1.左機械手，2.左小臂託板，3.腰帶，4.託板，5.固定帶，6.左電動推桿A，7.左大臂託板，8.左肩部關節座，9.左護肩罩，10.背部靠板，11.胸帶，12.右護肩罩，13.右肩部關節座，14.右大臂託板，15.右電動推桿A，16.右小臂託板，17.控制臂，18.右機械手，19.中央處理器，20.左電動推桿B，21.左電動推桿C，22.右電動推桿C，23.右電動推桿B，24.肩部控制座，25.肩部旋轉軸，26.大臂控制臂旋轉軸，27.大臂控制臂，28.控制臂座，29.小臂控制臂旋轉軸，30.小臂控制臂，31.機械手控制按鈕。
[0022]【具體實施方式】:
實施例1:
一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:背部靠板10，所述的背部靠板上端左右兩側分別固定安裝左護肩罩9和右護肩罩12，所述的左護肩罩和右護肩罩分別通過胸帶11連接於腰帶3，所述的腰帶連接於所述的背部靠板底部，所述的右護肩罩上安裝右肩部關節座13，所述的右肩部關節座連接右電動推桿A (圖中件號為15)、右電動推桿B (圖中件號為23)和右大臂託板14，所述的右大臂託板連接右小臂託板16，所述的右小臂託板前端安裝控制臂17和右機械手18，所述的右大臂託板和右小臂託板分別具有一組託板4，所述的託板上安裝固定帶5 ;所述的左護肩罩上安裝左肩部關節座8，所述的左肩部關節座連接左電動推桿A (圖中件號為6)、左電動推桿B (圖中件號為20)和左大臂託板7，所述的左大臂託板連接左小臂託板2，所述的左小臂託板前端安裝所述的控制臂和左機械手I，所述的左大臂託板和左小臂託板分別具有一組託板，所述的託板上安裝固定帶；其中，所述的背部靠板下端安裝具有電池的中央處理器19。
[0023]實施例2:
根據實施例1所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂上還分別設置了控制臂座28，所述的控制臂座上安裝肩部控制座24和角速度位移傳感器，所述的肩部控制座上安裝大臂控制臂27和角速度位移傳感器，所述的大臂控制臂上安裝小臂控制臂30和角速度位移傳感器，所述的小臂控制臂上安裝機械手控制按鈕31。
[0024]實施例3:
根據實施例2所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂座與所述的肩部控制座之間通過肩部旋轉軸25連接，所述的肩部控制座與所述的大臂控制臂之間通過大臂控制臂旋轉軸26連接，所述的大臂控制臂與所述的小臂控制臂之間通過小臂控制臂旋轉軸29連接。
[0025]實施例4:
根據實施例1或2或3所述的佩戴式上肢助力臂，所述的右肩部關節座與右護肩罩、右大臂託板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的右大臂託板與所述的右小臂託板的連接處安裝角位移傳感器。
[0026]實施例5:
根據實施例1或2或3或4所述的佩戴式上肢助力臂，所述的左肩部關節座與左護肩罩、左大臂託板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的左大臂託板與所述的左小臂託板的連接處安裝角位移傳感器。
[0027]實施例6:
根據實施例1或2或3或4或5所述的佩戴式上肢助力臂，所述的背部靠板上還具有右銷釘座和左銷釘座，所述的右銷釘座和左銷釘座分別連接右電動推桿C (圖中件號為22)和左電動推桿C (圖中件號為21)。
[0028]實施例7:
利用上述實施例1-6所述的佩戴式上肢助力臂的助力方法:
第一步，使用者將佩戴式上肢助力臂穿戴於身體上身，通過胸帶和腰帶使所述的佩戴式上肢助力臂固定在使用者身上，通過託板和固定帶將手臂固定在左大臂託板、右大臂託板與左小臂託板、右小臂託板上，使用者的手部分別放置在左小臂託板、右小臂託板的前端;
第二步，掰動控制臂時，控制臂各旋轉軸上安裝的角速度位移傳感器分別收集肩部旋轉軸、大臂控制臂旋轉軸和小臂控制臂旋轉軸的各旋轉軸動作信息，並把所採集的信息發送給中央處理器，通過中央處理器進行計算，將控制信號發送給與各旋轉軸相對應的電動推桿，各電動推桿驅動與所述的佩戴式上肢助力臂相對應的左肩部關節座、右肩部關節座；左大臂託板、右大臂託板；左小臂託板、右小臂託板。同時，所述的佩戴式上肢助力臂各旋轉軸上安裝的角位移傳感器對其動作進行收集，並將動作信息發送給中央處理器，使整個系統為閉環控制，從而保證佩戴式上肢助力臂的動作與控制臂的動作相一致；
第三步，左小臂控制臂和右小臂控制臂前端分別安裝左、右機械手控制按鈕，按下相應按鈕，與之對應的左機械手或右機械手抓緊並保持，再次按下相應機械手控制按鈕，機械手放鬆，完成機械手的抓取工作。
【權利要求】
1.一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:背部靠板，其特徵是:所述的背部靠板上端左右兩側分別固定安裝左護肩罩和右護肩罩，所述的左護肩罩和右護肩罩分別通過胸帶連接於腰帶，所述的腰帶連接於所述的背部靠板底部，所述的右護肩罩上安裝右肩部關節座，所述的右肩部關節座連接右電動推桿A、右電動推桿B和右大臂託板,所述的右大臂託板連接右小臂託板，所述的右小臂託板前端安裝控制臂和右機械手，所述的右大臂託板和右小臂託板分別具有一組託板，所述的託板上安裝固定帶；所述的左護肩罩上安裝左肩部關節座，所述的左肩部關節座連接左電動推桿A、左電動推桿B和左大臂託板，所述的左大臂託板連接左小臂託板，所述的左小臂託板前端安裝所述的控制臂和左機械手，所述的左大臂託板和左小臂託板分別具有一組託板，所述的託板上安裝固定帶；其中，所述的背部靠板下端安裝具有電池的中央處理器。
2.根據權利要求1所述的佩戴式上肢助力臂，其特徵是:所述的控制臂上還分別設置了控制臂座，所述的控制臂座上安裝肩部控制座和角速度位移傳感器，所述的肩部控制座上安裝大臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的大臂控制臂上安裝小臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的小臂控制臂上安裝機械手控制按鈕。
3.根據權利要求2所述的佩戴式上肢助力臂，其特徵是:所述的控制臂座與所述的肩部控制座之間通過肩部旋轉軸連接，所述的肩部控制座與所述的大臂控制臂之間通過大臂控制臂旋轉軸連接，所述的大臂控制臂與所述的小臂控制臂之間通過小臂控制臂旋轉軸連接。
4.根據權利要求1或2或3所述的佩戴式上肢助力臂，其特徵是:所述的右肩部關節座與右護肩罩、右大臂託板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的右大臂託板與所述的右小臂託板的連接處安裝角位移傳感器。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的佩戴式上肢助力臂，其特徵是:所述的左肩部關節座與左護肩罩、左大臂託板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的左大臂託板與所述的左小臂託板的連接處安裝角位移傳感器。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的佩戴式上肢助力臂，其特徵是:所述的背部罪板上還具有右銷釘座和左銷釘座，所述的右銷釘座和左銷釘座分別連接右電動推桿C和左電動推桿C。
7.利用權利要求1-6之一所述的佩戴式上肢助力臂的助力方法，其特徵是:第一步，使用者將佩戴式上肢助力臂穿戴於身體上身，通過胸帶和腰帶使所述的佩戴式上肢助力臂固定在使用者身上，通過託板和固定帶將手臂固定在左大臂託板、右大臂託板與左小臂託板、右小臂託板上，使用者的手部分別放置在左小臂託板、右小臂託板的前端； 第二步，掰動控制臂時，控制臂各旋轉軸上安裝的角速度位移傳感器分別收集肩部旋轉軸、大臂控制臂旋轉軸和小臂控制臂旋轉軸的各旋轉軸動作信息，並把所採集的信息發送給中央處理器，通過中央處理器進行計算，將控制信號發送給與各旋轉軸相對應的電動推桿，各電動推桿驅動與所述的佩戴式上肢助力臂相對應的左肩部關節座、右肩部關節座；左大臂託板、右大臂託板；左小臂託板、右小臂託板；同時，所述的佩戴式上肢助力臂各旋轉軸上安裝的角位移傳感器對其動作進行收集，並將動作信息發送給中央處理器，使整個系統為閉環控制，從而保證佩戴式上肢助力臂的動作與控制臂的動作相一致； 第三步，左小臂控制臂和右小臂控制臂前端分別安裝左、右機械手控制按鈕，按下相應按鈕，與之對應的左機械手或右機械手抓緊並保持，再次按下相應機械手控制按鈕，機械手放鬆，完成機械手的抓取工作·。
【文檔編號】B25J9/00GK103707284SQ201310736257
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月29日 優先權日:2013年12月29日
【發明者】張元 , 劉強, 李錕 申請人:哈爾濱理工大學