CN110587580A - 减少振动冲击的上肢工业外骨骼 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，包括固定振动工具的夹具，与人体上肢穿戴耦合的穿戴件，所述的夹具的构成是：两个弧形夹的一端铰接，另一端通过蝶形螺母连接，弧形夹的内弧面上固定有弧形橡胶块；所述的穿戴件构成是：与人体上肢的前臂适配的柔性护套和多条绑带，所述的绑带的底端固定在柔性护套的表面；所述的夹具的两个弧形夹的外弧面通过鱼眼关节轴承一与可调连接杆连接，可调连接杆的另一端通过鱼眼关节轴承二与减振机构的前端连接；减振机构的中部通过连接片固定在穿戴件的柔性护套上。该种上肢工业外骨骼适用于使用振动工具的作业操作，其穿戴方便、舒适，人机耦合效果好，行走灵活，作业效率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种减少振动冲击的工业外骨骼。
背景技术
上肢外骨骼是一种可穿戴的机械设备，属于工业外骨骼。目前的工业生产流水线上存在大量的手工操作强振动的工具(振动工具)进行作业的情况，例如，工人使用冲击钻进行钻孔作业，使用铆枪进行铆接作业。操作过程中，这些振动工具会产生持续性或者间歇性的振动，产生的振动冲击力会作用于人体手臂；长时间处于这样的工作环境，会造成人的肌肉快速疲劳，增加工人罹患肌肉骨骼疾病的风险。
目前，可以通过穿戴减少振动冲击的工业外骨骼进行作业，以有效减少振动工具对人体的冲击，降低工人罹患肌肉骨骼疾病的风险。但现有的减少振动冲击的工业外骨骼多为全身穿戴式外骨骼，穿戴部位为腿部、腰部和肩部。其穿戴麻烦、不方便；且人腿部与外骨骼的穿戴耦合通过绑带实现，耦合效果差，加之整体重量高，会降低工人行走的灵活度，影响作业效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，该种上肢工业外骨骼适用于使用振动工具的作业操作，其穿戴方便、舒适，人机耦合效果好，行走灵活，作业效率高。
本发明实现其发明目的所采用的技术方案是，一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，包括固定振动工具的夹具、与人体上肢穿戴耦合的穿戴件，其特征在于：
所述的夹具的构成是：两个弧形夹的一端铰接，另一端通过蝶形螺栓连接，弧形夹的内弧面上固定有弧形橡胶块；
所述的穿戴件的构成是：与人体上肢的前臂适配的柔性护套和多条绑带，所述的绑带的底端固定在柔性护套的表面；
所述的夹具的两个弧形夹的外弧面均通过鱼眼关节轴承一与可调连接杆连接，可调连接杆的另一端通过鱼眼关节轴承二与减振机构的前端连接；减振机构的中部通过连接片固定在穿戴件的柔性护套上。
本发明的工作过程和原理是：
使用前，通过绑带将柔性护套与穿戴于人的手臂上，通过调节可调连接杆的长度，实现夹具及振动工具与手臂距离的调节；再通过夹具固定振动工具。
操作时，振动工具作业产生的横向、垂向振动冲击，依次通过夹具、鱼眼关节轴承一、可调连接杆、鱼眼关节轴承二转化为对减振机构的横向振动冲击；通过减振机构的阻尼、减缓作用，有效减少掉振动工具对人体的冲击，降低工人罹患肌肉骨骼疾病的风险。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明的夹具由两个弧形夹铰接形成，可以很方便的将多种类型的振动工具进行固定；更换不同尺寸的弧形夹，即可实现不同规格的振动工具的固定。配上弧形夹内弧面上固定的弧形橡胶块，使得夹具对振动工具的夹持更紧密，且不会损伤振动工具被夹持的部位，扩大了上肢减振工业外骨骼的适用范围。
二、本发明的两根可调连接杆的两端均连接的是鱼眼关节轴承，鱼眼关节轴承是一种球面滑动轴承，运动时可以在任意角度旋转。操作时，手部不仅可以正常的上下摆动，还可以左右摆动；给予手部一定的活动范围，能够适应不同工人的不同工作姿态。同时，关节轴承的承载能力大，抗冲击，抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好，能够很好的将振动工具作业产生的横向、垂向振动冲击，转化为对减振机构的横向振动冲击，而被减振机构减缓、吸收。
三、上肢工业外骨骼的穿戴部位仅为上肢，其穿戴方便；不需要在腿部进行穿戴，也提高了工人行走、作业的灵活度。且其结构简单，仅由夹具、连接杆、减振机构、护套构成，整体质量轻，减轻了工人作业时的负重感，进一步提高了工人行走、作业的灵活度，大大提高了作业效率。
四、本发明的上肢工业外骨骼与人体直接接触的是柔性护套，增加了上肢工业外骨骼与手臂的接触面积，能防止人机耦合出错的情况；柔性护套的柔韧性可以减少穿戴外骨骼产生的不适感，提高外骨骼的整体舒适度。
进一步,本发明的可调连接杆的具体构成是：外筒上设置有多个调节孔，锁紧螺杆穿过调节孔与内杆上的螺纹孔连接。
这样可以通过调整内杆与外筒的重合长度，方便的实现可调连接杆的长度调节，以适应不同操作者、不同振动工具的要求，提高了上肢工业外骨骼的工业适用性；且这种外筒与内杆的锁紧方式，牢固、可靠，能有效的传递振动工具的振动冲击。
进一步，本发明的减振机构为气压缸，气压缸的活塞杆为减振机构的前端，气压缸的缸体中部为减振机构的中部。
这种气压缸式减振机构，结构简单，能有效的减少、吸收振动工具传来的振动冲击。
进一步，本发明的减振机构为中间是X型铰接的双平行四边形减振机构，其具体构成是：
两根前连杆与两根中连杆形成前平行四边形机构，两根中连杆与两根后连杆形成后平行四边形机构；且两根中连杆的中部铰接形成X型铰接；前平行四边形机构的上下铰轴间连接前阻尼拉簧，后平行四边形机构的上下铰轴间连接后阻尼拉簧；X型铰接处的铰轴与连接片的中部固定连接，连接片的前部和后部分别开有前导向槽和后导向槽，前平行四边形的前端铰轴与前导向槽配合，后平行四边形的后端铰轴与后导向槽配合。
这样，当振动工具产生的振动通过可调连接杆横向传递到减振机构时，前、后两个平行四边形机构会产生相应的横向压缩或伸长，两个平行四边形机构产生同步的纵向伸长或压缩，使前、后两根阻尼拉簧的拉伸、压缩；进而通过阻尼拉簧实现对振动冲击的减缓和吸收作用，有效减少振动工具对人体的冲击。这种带阻尼拉簧的双平行四边形递进减振机构，其减振效果好，且结构简单，维护方便。
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明实施例1的立体结构示意图。
具体实施方式
实施例1
图1示出，本发明的一种具体实施方式是：一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，包括固定振动工具的夹具1、与人体上肢穿戴耦合的穿戴件5，其特征在于：
所述的夹具1的构成是：两个弧形夹1a的一端铰接，另一端通过蝶形螺栓1b连接，弧形夹1a的内弧面上固定有弧形橡胶块；
所述的穿戴件5的构成是：与人体上肢的前臂适配的柔性护套5a和多条绑带5b，所述的绑带5b的底端固定在柔性护套5a的表面；
所述的夹具1的两个弧形夹1a的外弧面均通过鱼眼关节轴承一2a与可调连接杆3连接，可调连接杆3的另一端通过鱼眼关节轴承二2b与减振机构4的前端连接；减振机构4的中部通过连接片4a固定在穿戴件5的柔性护套5a上。
本例的可调连接杆3的具体构成是：外筒3b上设置有多个调节孔3c，锁紧螺杆3d穿过调节孔3c与内杆3a上的螺纹孔连接。
本例的减振机构4为中间是X型铰接的双平行四边形减振机构，其具体构成是：
两根前连杆4b与两根中连杆4d形成前平行四边形机构，两根中连杆4d与两根后连杆4g形成后平行四边形机构；且两根中连杆4d的中部铰接形成X型铰接；前平行四边形机构的上下铰轴间连接前阻尼拉簧4c，后平行四边形机构的上下铰轴间连接后阻尼拉簧4f；X型铰接处的铰轴与连接片4e的中部固定连接，连接片4e的前部和后部分别开有前导向槽4a和后导向槽4h，前平行四边形的前端铰轴与前导向槽4a配合，后平行四边形的后端铰轴与后导向槽4h配合。
实施例2
本例的结构与实施例1的结构基本相同，不同的仅是减振机构4为气压缸，气压缸的活塞杆为减振机构4的前端，气压缸的缸体中部为减振机构4的中部。
Claims (4)
1.一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，包括固定振动工具的夹具(1)、与人体上肢穿戴耦合的穿戴件(5)，其特征在于：
所述的夹具(1)的构成是：两个弧形夹(1a)的一端铰接，另一端通过蝶形螺栓(1b)连接，弧形夹(1a)的内弧面上固定有弧形橡胶块；
所述的穿戴件(5)的构成是：与人体上肢的前臂适配的柔性护套(5a)和多条绑带(5b)，所述的绑带(5b)的底端固定在柔性护套(5a)的表面；
所述的夹具(1)的两个弧形夹(1a)的外弧面均通过鱼眼关节轴承一(2a)与可调连接杆(3)连接，可调连接杆(3)的另一端通过鱼眼关节轴承二(2b)与减振机构(4)的前端连接；减振机构(4)的中部通过连接片(4a)固定在穿戴件(5)的柔性护套(5a)上。
2.根据权利要求1所述的一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，其特征在于：所述的可调连接杆(3)的具体构成是：外筒(3b)上设置有多个调节孔(3c)，锁紧螺杆(3d)穿过调节孔(3c)与内杆(3a)上的螺纹孔连接。
3.根据权利要求1所述的一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，其特征在于：所述的减振机构(4)为气压缸，气压缸的活塞杆为减振机构(4)的前端，气压缸的缸体中部为减振机构(4)的中部。
4.根据权利要求1所述的一种减少振动冲击的上肢工业外骨骼，其特征在于：所述的减振机构(4)为中间是X型铰接的双平行四边形减振机构，其具体构成是：
两根前连杆(4b)与两根中连杆(4d)形成前平行四边形机构，两根中连杆(4d)与两根后连杆(4g)形成后平行四边形机构；且两根中连杆(4d)的中部铰接形成X型铰接；前平行四边形机构的上下铰轴间连接前阻尼拉簧(4c)，后平行四边形机构的上下铰轴间连接后阻尼拉簧(4f)；X型铰接处的铰轴与连接片(4e)的中部固定连接，连接片(4e)的前部和后部分别开有前导向槽(4a)和后导向槽(4h)，前平行四边形的前端铰轴与前导向槽(4a)配合，后平行四边形的后端铰轴与后导向槽(4h)配合。
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