CN106378767A - 一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置 - Google Patents

一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置 Download PDF

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张伟
张武翔
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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Abstract

本发明公开了一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，包括气囊、外金属环、气阀与外安装件。在外金属环内部周向上安装气囊。所述气囊为环带状结构，外表面与外金属环内壁周向上配合固定；气囊内表面周向上安装有衬垫；气囊外壁上安装有气阀A与气阀B；气阀A用于向气囊内部充气，气阀B用来控制气囊内气体压力。上述外金属环通过外安装件实现与外骨骼机器人间的安装。本发明的优点为：使用气囊将人体与外骨骼机器人相关联，避免人体受到较大的瞬时冲击力；且气囊在充气时安全使用，并且可以使用自动检测信号控制进气阀阀口压力。且外安装间可实现气囊位置和姿态固定，方便外骨骼机器人和绑缚装置间的快速拆卸，并且满足多种规格人体使用。

Description

一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置
技术领域
本发明涉及一种绑缚装置，具体来说，是一种人体穿戴的带有压力传感器的气囊绑带，可以绑缚并压紧在人体相应位置，用以配合外骨骼机器人的使用。
背景技术
随着中国社会老龄化的加剧及人类身体受到意外的问题，可穿戴式助力设备以及康复设备的应用尤为受到重视。目前可穿戴设备与人体相接触的位置多是使用普通绑带，影响了人体舒适度，也不利于可穿戴式助力设备以及康复设备与人体间相对稳定的位置。
为了满足外骨骼机器人以及相关设备的穿戴问题，外骨骼机器人与人体的肢体、躯干的连接方式应该带有一定的柔韧性并且可以与人体紧密接触而防止松动，这样不仅避免机械部分刚性过大伤害到人体躯干，又可以使得人体与外骨骼有较好的力交互。
发明内容
为了解决现有技术中外骨骼机器人与人体的接触方式不合理，本发明提出一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，应用于外骨骼机器人与人体交互作用力位置处，采用带有稳压气阀与机械定位环的气囊结构，具有透气性、与人体皮肤压力稳定，能够快速而稳定与外骨骼机器人定位，并且实现力交互的功能。
本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，包括气囊、外金属环、气阀与外安装件。所述气囊为环带状结构，外表面与外金属环内壁周向上配合固定。气囊内表面周向上安装有衬垫；气囊外壁上安装有气阀A与气阀B；气阀A用于向气囊内部充气，气阀B用来控制气囊内气体压力。上述外金属环通过外安装件实现与外骨骼机器人间的安装。
使用时，先将外安装件与外骨骼机器人通过螺栓固连；用户在每次使用气囊时，应首先将肢体穿过环带状气囊，将气囊拉起至合适的位置，然后将气囊与外骨骼通过外安装件相连；待连接好人体各个位置气囊后，打开两个气阀，由气阀A为气囊充气，当气囊内多余压力的气体通过气囊B泄出时，停止为气囊充气；至此即可开始与外骨骼相连进行工作。
本发明的优点在于
1、本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，使用气囊将人体与外骨骼机器人相关联，避免人体受到较大的瞬时冲击力，同时可以使外骨骼机器人能够较稳定的与柔性人体绑缚固定。
2、本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，在气囊外侧使用两个气阀，其中一个气阀用于方便用户充气并且连接自动充气装置；另一个气阀用于维持人体绑缚压力，可以使气囊在充气时安全使用，并且可以使用自动检测信号控制进气口加压。
3、本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，在气囊外环设计有固定位置和姿态的机械结构，方便外骨骼机器人和气囊装置快速拆卸，并且满足多种规格人体使用。
附图说明
图1为本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置整体结构示意图；
图2为本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置整体结构剖视图；
图3为本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置中用于压力控制的气阀结构示意图；
图4为本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置中外安装件结构示意图；
图5为本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置中外金属环上定位卡槽开设方式示意图；
图6为本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置中外安装件与外金属环安装方式示意图。
图中：
1-气囊 2-外金属环 3-气阀
4-外安装件 5-衬垫 6-通气孔A
7-通气孔B 8-通气孔C 201-卡槽
202-定位板 203-定位槽 301-阀体
302-阀芯 303-弹簧 304-堵盖
305-气帽 401-顶杆 402-底杆
403-侧杆 404-连接头 405-柱状凸起
406-卡头 407-定位突台
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，包括气囊1、外金属环2、气阀3与外安装件4，如图1所示。
所述气囊1为环带状结构，气囊分为软织布以及乙烯基两种材质,不含乳胶成分。如图2所示，气囊1外表面与外金属环2内壁周向上配合固定；内表面周向上安装有软材料衬垫5，用于缓冲外骨骼机器人传到气囊1上的压力和扭矩对人体皮肤造成的压力，本发明中衬垫5材料采用聚氨酯。上述气囊1周向上等间隔设计有贯通气囊内外表面的通气孔A6，该通气孔A6与气囊1内部不连通，使气囊1不会漏气。同时外金属环2和衬垫5上，在与气囊1的通气孔A6位置对应处，分别设计有贯通外金属环的通气孔B7与通气孔C8，保证相互对应的通气孔A6、通气孔B7与通气孔C8连通，实现人体皮肤的呼吸透汗。
所述气阀3为两个，分别穿过外金属环2外壁上开设的气阀安装孔，安装于气囊1外表面上。令两个气阀3分别为气阀A与气阀B；其中，气阀A的阀口用来连接外部充气机构或打气筒等，实现为气囊1内部充气。气阀B用来控制气囊压力，包括阀体301、阀芯302、弹簧303与堵盖304，如图3所示。其中，阀体301为筒状结构，底面具有进气口，顶面具有阀口。阀芯302同轴安装于阀体301内部，堵盖304固定安装于阀口处，将阀口封堵；堵盖304上还开设有排气口。阀芯302顶端与堵盖304底端之间由弹簧303同轴相连；通过弹簧303弹力作用，阀芯302底端将进气口封堵。由此，将阀体B底面固定于气囊1外壁，并使排气口与气囊1内部连通；进而当气囊1充气至内部压力到达气囊1设计充气压力时，进一步对气囊充气，则多余气体会挤压阀芯302，向上推动阀芯302移动，压缩弹簧303，此时进气口打开；使多余气体经进气口进入阀体301内，最后由堵盖304上的排气口泄出。当多余气体泄出后，阀芯处压力减小，最终受弹簧弹力作用，下移将进气口封堵。通过上述气阀B，实现对充入气囊的气体压力进行控制，防止气囊内压力过大压迫人体血管。本发明中在衬垫5内侧可安装有压力传感器，由外部设备实时接收压力传感器测得的压力值，使佩戴后用来实时检测气囊对人体皮肤施加的压力大小，进而控制气阀A的阀口压力。
上述两个气阀3的阀体外壁上设计有螺纹，与气帽305螺纹配合连接，由气帽305罩住阀口，将阀口密封，防止气体慢泄。
所述外安装件4安装于外骨骼机器人上，用于实现本发明绑缚装置与外骨骼机器人间的连接，如图4所示，整体为U型框架结构，具有顶杆401、底杆402、侧杆403与连接头404。其中，顶杆401末端与侧杆403顶端间铰接，底杆402末端与侧杆403底端间固定。顶杆401前端通过伸缩轴安装有连接头404，使得连接头404可拉出和收回；且当连接头404处于收回状态时，连接头404与顶杆401间相对固定，且此时连接头404与顶杆401的长度等于底杆402的长度。上述连接头404与低杆402相对侧面对称设计有柱状凸起405，柱状凸起405端部周向设计有环形台肩，作为卡头406。侧杆403内侧沿侧杆403轴向设计有三角形截面的条形定位突台407。同时，在外金属环2外壁相对位置设计有卡槽201，且在外金属环2外壁上还安装有定位板202，定位板202的定位面上设计有贯通定位板202上下两侧的V型结构定位槽203，该定位槽203的安装位置位于两个卡槽201安装位置连线的垂直平分线上，如图5、图6所示。由此，在外骨骼机器人与绑缚装置间连接时，首先，向上转动顶杆401，并拉出连接头404；然后将侧杆403上定位突台407与定位槽203配合插接，进一步将底杆402上的卡头406插入卡槽201；随后向下转动顶杆401，并将连接头404推回至收回状态，此过程中，连接头404上的卡头406插入至卡槽201内；最终实现了外安装件4与外金属环2间的相对固定。通过上述结构的外安装件可实现气囊1位置和姿态固定，方便外骨骼机器人和绑缚装置间的快速拆卸。

Claims (5)

1.一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，其特征在于：包括气囊、外金属环、气阀与外安装件；
所述气囊为环带状结构，外表面与外金属环内壁周向上配合固定；气囊内表面周向上安装有衬垫；气囊外壁上安装有气阀A与气阀B；气阀A用于向气囊内部充气，气阀B用来控制气囊内气体压力；
上述外金属环通过外安装件实现与外骨骼机器人间的安装。
2.如权利要求1所述一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，其特征在于：气囊、外金属环与衬垫上对周向上对应位置开有通气孔。
3.如权利要求1所述一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，其特征在于：气阀B包括阀体、阀芯、弹簧与堵盖；其中，阀体底面具有进气口，顶面具有阀口；阀芯同轴安装于阀体内部，堵盖固定安装于阀口处，将阀口封堵；堵盖上还开设有排气口；阀芯顶端与堵盖底端之间由弹簧同轴相连；通过弹簧弹力作用，阀芯底端将进气口封堵。
4.如权利要求1所述一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，其特征在于：气阀A与气阀B的阀口处安装有气帽。
5.如权利要求1所述一种用于可穿戴式助力设备的绑缚装置，其特征在于：外安装件为U型框架结构，具有顶杆、底杆、侧杆与连接头；其中，顶杆与侧杆间铰接；顶杆安装有可伸缩连接头；连接头与低杆相对侧面对称设计有卡头；侧杆内侧沿侧杆轴向设计有定位突台；同时，在外金属环外壁相对位置设计有卡槽，与卡头配合；且在外金属环外壁上设计定位槽，与定位凸台配合。
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