CN108582017A - 一种可伸缩抓持机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩抓持机械臂，包括第一面板和第二面板，第二面板设有齿轮、齿板和抓持组件，齿轮受第一面板对面侧的旋转手柄传动，可调节第二面板中齿板的伸缩长度；第一面板设有回拉手柄，经回拉钢丝连接至抓持组件，可实现中心聚拢抓持。本发明可实现单手控制抓握，单手调节伸缩长度、拇指打开照明开关等功能，适用于骨损伤或关节损伤型患者，以及行动不便的老人。该装置可用于拿取高处或夹取掉落缝隙中的物品，其计基于高密度的骨架结构，尽可能降低产品重量，并通过最有效的固定方式，将该产品绑定在使用者前臂桡骨侧，方便使用者在尺骨侧正常进行其他日常操作。该机械臂同时添加了照明灯和荧光标签，适用于使用者起夜行走。

Description

一种可伸缩抓持机械臂

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，具体地说涉及临床护理或康复医疗领域的一种可伸缩抓持机械臂。

背景技术

机械臂往往用于吊装搬运、焊接等工作场合。在自动化控制领域，机械臂汇集了诸多高科技技术，取代人工操作，实现全自动流水线生产。在医疗护理行业中，现有的机械臂常为进行微创伤手术的手术机器人、放射诊断用医疗设备的重要结构，并不适宜患者日常使用。医疗护理领域的机械臂主针对下肢骨折等石膏外固定患者、术后恢复期患者；及在人口老龄化社会背景下，亦可作为一项老年照护用物，满足行动不便的居家老人日常生活自理需求。其主要作用是方便使用者抓持物品，或实现特定的康复治疗，及提高老年人自主性日常生活照顾，因此不需要过于复杂的传感器和电路设置。故应当结合使用者日常起居，尽可能提供一种易于操作、轻便舒适的机械臂产品。

但实现前述的日常起居，涉及到如何提供一种有效的抓持手段，如何能抓持不同距离的物品，如何提高佩带舒适性、降低产品重量，目前没有相对应的产品能实现上述要求。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种用于单手佩带实现不同距离的稳定抓持的机械臂。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明的一种可伸缩抓持机械臂，包括第一面板、设于第一面板左侧的旋转手柄，以及与第一面板前端活动连接的回拉手柄，所述旋转手柄包括与第一面板固定连接的固定部，以及可相对于固定部同轴旋转的活动部，所述活动部的中心穿过固定部和第一面板并于第一面板的右侧连接有一个齿轮，第一面板的右侧设有第二面板，所述第二面板包括与所述齿轮啮合的齿板、以及与齿板相对滑动的导轨板，所述导轨板固定于第一面板的右侧面；所述第一面板后端连接有用于将该机械臂固定于人体前臂的固定架；所述齿板前端设有若干可在一定角度内来回摆动的抓持组件，所述第一面板内设有与回拉手柄基部连接的回拉钢丝，回拉钢丝的另一端连接至抓持组件；当回拉手柄与第一面板之间的角度减小时，所述回拉钢丝的张紧程度增加，所述若干抓持组件向中心聚拢。

本发明所述的机械臂在使用时，以右利手为例，使用者手背向上，从上方握住旋转手柄，此时第一面板在使用者桡骨侧，使用者可用手指将回拉手柄往回拉动，在回拉钢丝的作用下，实现若干抓持组建想中心聚拢，从而实现抓持。而为了保证该装置能灵活抓持不同距离的物品，被发明采用旋转手柄调节、齿轮-齿条配合的方式实现。上述内容中，所述的第一面板、第二面板其形状包括但不限于传统的板型件，可以是中空的或不中空的柱形、条形、不规则形的任意一种；所述齿板可以是齿条，或包含齿条结构的呈平板形、条形、柱形以及其他形状的结构。通过优化齿轮的大小与啮合齿数，可以获得最有效的伸缩传动方式；本发明可在第二面板上设置上盖，以使本产品更加美观。另外，在本发明的基础上，可将手动旋转手柄搭配控制器和步进电机，实现按钮操控旋转手柄旋转，实现自动调节机械臂的伸缩长度。

作为本发明的一种优选方案，所述若干抓持组件为三至四根具有弯折部的指型杆，作为本发明的另一种优选方案，所述若干抓持组件为2个相互铰接或不铰接的钳型杆。所述指型杆是指，该杆状结构具有模拟人指关节弯折的部分；所述钳型杆与指型杆原理相同，同样具有弯折部，抓持组件聚拢后，前端相互聚拢碰触，而弯折部向外隆起，形成内部的中空容纳空间，用于抓持物品。所述抓持组件的数量越多，控制精度虽然会受到影响，但抓持效果越好。

进一步地，所述第一面板内设有持续施力并使回拉手柄与第一面板之间的角度变大的第一复位弹簧，从而保证该装置在静止状态下时抓持组件保持展开状态，需要抓持时，用手指拉动回拉手柄，使回拉手柄和第一面板之间的角度变小，经回拉钢丝传动至抓持组件，实现多个抓持组件向中心聚合。

进一步地，所述抓持组件与齿板前端相铰接，所述回拉钢丝与抓持组件的连接处位于铰接点的靠内侧方向。此处的靠内侧方向是指，多个抓持组件中心对称排列时，抓持组件与回拉钢丝的连接处相对于铰接点而言，更靠近中心，当回拉钢丝张紧程度变大时，以铰接点为支点，形成一个杠杆关系，使抓持组件前端向中心聚合。

作为本发明的优选方案，所述抓持组件为三根具有弯折部的指型杆，所述回拉钢丝从第一面板后端穿出后，分成3股分支钢丝，分别与三根指型杆连接。

作为本发明的进一步优化，所述弯折件前端设有固定的或可拆卸的磁石。利于使用者抓持常规金属文件，如钥匙、金属餐具等。

为了进一步拓展本产品的多功能性，所述旋转手柄的游离端设有一个照明开关按钮，第一面板或第二面板或固定架上设有与所述照明开关按钮电路连接的照明装置，从而方便使用者起夜行走。所述照明装置的电源优选为电池，电源部分实现拆分设计，从而保证该产品利于清洗和消毒。

对于本发明所述的固定架，其实现了增强绑固的作用，结合使用者对旋转手柄的握持，实现该产品穿戴使用时不会受到重力影响下坠，或角度偏移，从而影响到该产品的实用。所述固定架包括用于固定腕部的第一弧形板、用于固定前臂后端的第二弧形板、以及连接所述第一弧形板和第二弧形板的若干连接杆。所述第一弧形板或第二弧形板采用包括但不限于金属、碳素纤维、陶瓷、塑料材料制成，其可以是一块弧形板，也可以是闭合的环形板，也可以从降低产品重量的角度出发，在其表面进行多孔设计。

更进一步地，所述弧形板的侧面两端连接有固定带，所述固定带上设有绑定件和长度调节件；本发明优选用半闭合的弧形板实现一定强度的固定，再配合固定带实现绑定，保证使用者穿戴舒适的同时，实现可靠、稳固的固定。其中，所述绑定件包括但不限于魔术贴、按扣、按钮、拉链的任意一种；所述长度调节件包括但不限于日字扣、弹性带的任意一种或多种的组合。

进一步地，使用者如在为穿戴本装置的时候，在黑暗环境下无法辨识其方位，为了解决该问题，在该机械臂外表面设有一处或多处荧光标签。

有益效果：本发明的机械臂其可实现单手控制抓握，单手调节伸缩长度、拇指打开照明开关等技术，适用于股骨干骨折、强直性脊髓炎等关节僵硬与活动受限患者，以及行动不便的居家老人，提高其自理能力。也可在日常工作生活中，用于拿取高处或夹取掉落缝隙中的物品。该产品设计基于高密度的骨架结构，尽可能降低产品重量，并通过最有效的固定方式，将该产品绑定在使用者前臂桡骨侧，方便使用者在尺骨侧正常进行其他日常操作。该机械臂同时添加了照明灯和荧光标签，适用于使用者起夜行走。

附图说明

图1是本发明的结构俯视示意图；

图2是图1中第二面板和机械指结构的侧面示意图；

图3是图1中旋转手柄、回拉手柄和第一面板的侧面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

如图1至图3所示，一种可伸缩抓持机械臂，包括第一面板100、第二面板200、旋转手柄110、回拉手柄120、齿轮111、抓持组件300、回拉钢丝、固定架500。

本实施例以右利手为例，该装置佩带在使用者桡骨侧，第一面板100的外侧面为平面，用于与第二面板200连接，内侧面具有一定内凹弧面，与使用者前臂形状相适应。旋转手柄110设于第一面板100左侧，回拉手柄120斜侧方铰接于第一面板100前端，旋转手柄110包括固定于第一面板100内侧面的固定部112，以及可相对于固定部112同轴旋转的活动部113，活动部113的中心的轴部穿过固定部112和第一面板100并于第一面板100的右侧连接有齿轮111。第一面板100的右侧设有第二面板200，第二面板200包括与齿轮111啮合的齿板210、与齿板210相对滑动的导轨板220、以及设于导轨板220上表面的上盖230。导轨板220固定于第一面板100的右侧平面。

第一面板100内设有持续施力并使回拉手柄120与第一面板100之间的角度变大的第一复位弹簧，从而保证该装置在静止状态下时抓持组件300保持展开状态，需要抓持时，用手指拉动回拉手柄120，使回拉手柄120和第一面板100之间的角度变小，经回拉钢丝传动至抓持组件300，实现多个抓持组件300向中心聚合。

抓持组件300为三根具有弯折部的指型杆，或者，抓持组件300为2个相互靠接的钳型杆。指型杆和钳型杆都具有弯折部，抓持组件300聚拢后，前端相互聚拢碰触，而弯折部向外隆起，形成内部的中空容纳空间，用于抓持物品。

第一面板100后端连接有用于将该机械臂固定于人体前臂的固定架500；固定架500包括用于固定腕部的第一弧形板510、用于固定前臂后端的第二弧形板520、以及连接第一弧形板510和第二弧形板520的若干连接杆530，优选采用高强度的碳纤维或高分子材料制成，其表面设有用于降低针体重量的多孔结构。弧形板的侧面两端连接有固定带540，固定带540上设有魔术贴和日字扣，方便进行长度调节并实施绑定。

齿板210前端设有若干可在一定角度内来回摆动的抓持组件300，第一面板100内设有与回拉手柄120基部连接的回拉钢丝，回拉钢丝的另一端连接至抓持组件300；当回拉手柄120与第一面板100之间的角度减小时，回拉钢丝的张紧程度增加，若干抓持组件300向中心聚拢。

旋转手柄110的游离端设有一个照明开关按钮114，第二面板200的上盖230安装有照明灯231，与照明开关按钮114电路连接。同时上盖230为可拆卸，内表面安装有为照明灯231提供电力的电池。在第一面板100和固定架500第一弧形板510、第二弧形板520表面设有多处荧光标签600。如图3所示，本发明还可在第一弧形板510上安装具有可拆卸的功能性支架700，该功能性支架可以是手机支架、储纳容器、或者是其他必要功能性物件的用于摆放、或储纳、或支撑的支架。

实施例2

请参考图1、图2所示，本实施例在实施例1的基础上，提供了一种优化的三根指型杆组成的抓持组件300。三根指型杆其形状与人指关节类似，其至少包含一个向外突起的弯折关节350，三根指型杆各自所在的平面相互之间夹角为120°，即，三者分布呈中心对称。其中，第一指型杆310和第二指型杆320分别铰接于齿板210前端的左右两侧，分别斜向两外侧伸展。齿板210前端下表面设有下沉支架240，下沉支架240端部铰接有第三指型杆330。

回拉钢丝从第一面板100后端穿出后，分成3股分支钢丝410，分别与三根指型杆连接。分支钢丝与指型杆的连接处位于指型杆铰接点的靠内侧方向。当回拉钢丝/分支钢丝410受力，张紧程度增加，会向后拉动分支钢丝410与指型杆的连接处，此时铰接点作为支点，其外侧的指型/钳形部分会向前端沿一定弧线运动，三个指型杆同时受力运动，向中心聚拢，实现抓持物品。弯折件前端设有可拆卸磁石360，便于抓持一些金属物件。

Claims (10)

1.一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：包括第一面板、设于第一面板左侧的旋转手柄，以及与第一面板前端活动连接的回拉手柄，所述旋转手柄包括与第一面板固定连接的固定部，以及可相对于固定部同轴旋转的活动部，所述活动部的中心穿过固定部和第一面板并于第一面板的右侧连接有一个齿轮，第一面板的右侧设有第二面板，所述第二面板包括与所述齿轮啮合的齿板、以及与齿板相对滑动的导轨板，所述导轨板固定于第一面板的右侧面；

所述第一面板后端连接有用于将该机械臂固定于人体前臂的固定架；

所述齿板前端设有若干可在一定角度内来回摆动的抓持组件，所述第一面板内设有与回拉手柄基部连接的回拉钢丝，回拉钢丝的另一端连接至抓持组件；当回拉手柄与第一面板之间的角度减小时，所述回拉钢丝的张紧程度增加，所述若干抓持组件向中心聚拢。

2.根据权利要求1所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述若干抓持组件为三至四根具有弯折部的指型杆，或2个相互铰接或不铰接的钳型杆。

3.根据权利要求2所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述第一面板内设有持续施力并使回拉手柄与第一面板之间的角度变大的第一复位弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述抓持组件与齿板前端相铰接，所述回拉钢丝与抓持组件的连接处位于铰接点的靠内侧方向。

5.根据权利要求4所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述抓持组件为三根具有弯折部的指型杆，所述回拉钢丝从第一面板后端穿出后，分成3股分支钢丝，分别与三根指型杆连接。

6.根据权利要求2所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述弯折件前端设有固定的或可拆卸的磁石。

7.根据权利要求1所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述旋转手柄的游离端设有一个照明开关按钮，第一面板或第二面板或固定架上设有与所述照明开关按钮电路连接的照明装置。

8.根据权利要求1所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述固定架包括用于固定腕部的第一弧形板、用于固定前臂后端的第二弧形板、以及连接所述第一弧形板和第二弧形板的若干连接杆。

9.根据权利要求8所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：所述弧形板的侧面两端连接有固定带，所述固定带上设有绑定件和长度调节件；

所述绑定件为魔术贴、按扣、按钮、拉链的任意一种；

所述长度调节件包括日字扣、弹性带的任意一种或多种的组合。

10.根据权利要求1所述的一种可伸缩抓持机械臂，其特征在于：该机械臂外表面设有一处或多处荧光标签。