CN210525089U - 一种背部可调上肢助力外骨骼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种背部可调上肢助力外骨骼装置，包括腰部组件、背部组件、肩部组件和肘部组件，其特征在于，所述肩部组件包括对称设置在所述背部组件两侧的肩斜杆，所述肩斜杆的下端与所述背部组件铰接，两个所述肩斜杆之间设有肩横杆，所述肩横杆的两端分别铰接在所述肩斜杆的上端，所述肩横杆包括可相对滑动连接的第一肩横杆和第二肩横杆，还包括连接件，所述连接件套设在所述第一肩横杆和所述第二肩横杆的外侧并与所述第一肩横杆和所述第二肩横杆可拆卸连接。本方案的上肢助力外骨骼装置能很好的与不同穿戴者的肩部尺寸相适应，从而大大提高穿戴者的舒适性和装置助力效果。

Description

一种背部可调上肢助力外骨骼装置

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种背部可调上肢助力外骨骼装置。

背景技术

外骨骼作为一种可穿戴辅助装置，是将人的智慧和外骨骼的“体能”有机结合在一起，起到增强人体机能的作用。外骨骼的机械结构是整个系统的基础，它与人体结合，既起到支撑承重作用，又具有传递运动和力的功能，人机之间存在运动耦合作用，其机构设计的合理性和人机尺寸的匹配性将直接影响功能效果。而上肢外骨骼主要用于穿戴在人体的上肢部分，用于对搬运过程中的上肢提供助力。

上肢外骨骼助力产品根据外部动力源的有无分为上肢主动外骨骼和上肢被动外骨骼，与上肢主动外骨骼相比，上肢被动外骨骼无需借助任何外部能源，仅利用人体上肢运动过程中被动存储的弹性势能来实现上肢的辅助运动，通过合理结构布置和弹性元件来降低能量消耗以达到对人体上肢运动助力的效果，具有结构简单可靠、重量轻和成本低的优点，更适合正常人的日常生活使用，应用前景也更加的广阔。

现有上肢被动外骨骼装置主要由腰部组件、背部组件、肩部组件和肘部组件组成，在进行穿戴时，一般通过腰部组件和肘部组件分别与人体的腰部和手臂进行连接，而背部组件和肩部组件的结构尺寸是一定的，这种上肢被动外骨骼在实际使用时就会存在下面的问题：当不同外形尺寸的人体在穿戴该外骨骼装置时，腰部组件和肘部组件可使用具有弹力的弹性带分别与人体的腰部和手臂进行连接，以实现与不同外形尺寸的人体相适应的目的，但肩部组件的结构尺寸是一定的，不同外形尺寸的人体在穿戴该外骨骼装置时，肩部组件的尺寸不能很好的与穿戴的人体的肩部尺寸进行适应，这样不仅降低了人体穿戴该外骨骼装置的舒适性，同时也降低了该外骨骼装置助力的效果。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能很好地与不同穿戴者的肩部尺寸相适应，从而大大提高穿戴者的舒适性和装置助力效果的背部可调上肢助力外骨骼装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种背部可调上肢助力外骨骼装置，包括腰部组件、背部组件、肩部组件和肘部组件，所述肩部组件包括对称设置在所述背部组件两侧的肩斜杆，所述肩斜杆的下端与所述背部组件铰接，两个所述肩斜杆之间设有肩横杆，所述肩横杆的两端分别铰接在所述肩斜杆的上端，所述肩横杆包括相对滑动连接的第一肩横杆和第二肩横杆，还包括连接件，所述连接件套设在所述第一肩横杆和所述第二肩横杆的外侧并与所述第一肩横杆和所述第二肩横杆可拆卸连接。

这样，当不同外形尺寸的人体穿戴该外骨骼装置时，先将连接件分别与第一肩横杆和第二肩横杆进行拆卸，然后使得第一肩横杆和第二肩横杆相对滑动，第一肩横杆和第二肩横杆相对滑动的同时，两侧的肩斜杆将相对背部组件进行转动，此时第一肩横杆和第二肩横杆之间的距离将伸长或缩短，从而使得该距离与穿戴该装置的人体的肩部尺寸相适应，调整好第一肩横杆和第二肩横杆之间的距离后，再将连接件分别与第一肩横杆和第二肩横杆连接，由此避免了第一肩横杆和第二肩横杆在使用过程中相对位置的稳定性。因此本方案的上肢助力外骨骼装置能很好的与不同穿戴者的肩部尺寸相适应，从而大大提高穿戴者的舒适性和装置助力效果。

优选的，所述第一肩横杆的一端与对应侧的所述肩斜杆铰接，所述第一肩横杆的另一端设有第一滑动导向条，所述第一滑动导向条远离所述第一肩横杆的一端滑动连接在所述第二肩横杆上，所述第二肩横杆的一端与对应侧的所述肩斜杆铰接，所述第二肩横杆的另一端设有第二滑动导向条，所述第二滑动导向条远离所述第二肩横杆的一端滑动连接在所述第一肩横杆上，在所述第一滑动导向条和所述第二滑动导向条之间设有空心状的齿轮，所述第一滑动导向条和所述第二滑动导向条上分别设有能够与所述齿轮啮合的第一轮齿和第二轮齿。

这样，在调节第一肩横杆和第二肩横杆之间的距离时，通过转动齿轮，齿轮带动与其啮合的第一轮齿和第二轮齿移动，进而使得第一滑动导向条和第二滑动导向条分别沿第二肩横杆和第一肩横杆滑动，由此实现了第一肩横杆和第二肩横杆之间的距离调整，同时第一肩横杆和第二肩横杆还分别为第二滑动导向条和第一滑动导向条的滑动提供导向作用，使得第一滑动导向条和第二滑动导向条分别带动第一肩横杆和第二肩横杆按既定的路线滑动。另外本方案只需要向不同方向旋转齿轮，就可以使得第一滑动导向条和第二滑动导向条向不同的方向滑动，从而实现第一肩横杆和第二肩横杆之间距离的伸长和缩短。

优选的，所述连接件包括连接大杆，所述连接大杆上与所述齿轮的空心状结构对应的位置设有与该空心状结构相通的调节孔，所述连接大杆的两端分别套设在所述第一肩横杆和所述第二肩横杆的外侧，所述第一滑动导向条和所述第二滑动导向条能够在所述连接大杆内滑动，所述连接大杆两端的外侧还分别设有第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的两端分别连接在所述连杆大杆和所述第一肩横杆上，所述第一套筒的内径分别与对应连接位置的所述连接大杆和所述第一肩横杆的外径相适应，所述第一套筒与所述第一肩横杆连接的端面上还对称设有两个垂直于所述第一套筒轴线方向的第一锁紧凸起，两个第一锁紧凸起之间具有间隙且两个所述第一锁紧凸起之间通过第一锁紧螺钉和第一锁紧螺母进行锁紧连接，所述第二套筒的两端分别连接在所述连杆大杆和所述第二肩横杆上，所述第二套筒的内径分别与对应连接位置的所述连接大杆和所述第二肩横杆的外径相适应，所述第二套筒与所述第二肩横杆连接的端面上还对称设有两个垂直于所述第二套筒轴线方向的第二锁紧凸起，两个第二锁紧凸起之间具有间隙且两个所述第二锁紧凸起之间通过第二锁紧螺钉和第二锁紧螺母进行锁紧连接。

这样，通过在连接大杆上设置调节孔，并使得调节孔与齿轮的空心状结构相通，方便通过调节孔转动齿轮；同时通过连接大杆、第一套筒和第二套筒将第一肩横杆和第二肩横杆连接为一个整体，当需要调节第一肩横杆和第二肩横杆之间的距离时，取下第一锁紧凸起和第二锁紧凸起上的各锁紧螺钉和锁紧螺母，使得第一套筒和第一肩横杆之间具有一定的活动间隙，第二套筒和第二肩横杆之间也具有一定的活动间隙，此时通过调节孔转动齿轮，齿轮通过第一滑动导向条和第二滑动导向条的滑动以实现第一肩横杆和第二肩横杆之间的距离调节；当调节完成后，安装上第一锁紧凸起和第二锁紧凸起上的各锁紧螺钉和锁紧螺母，利用各锁紧螺钉和锁紧螺母实现第一套筒和第一肩横杆之间的固定连接以及第二套筒和第二肩横杆之间的固定连接，由此可以方便的调节第一肩横杆和第二肩横杆之间的距离以适应不同外形尺寸人体的肩部尺寸。

优选的，所述肩斜杆呈L型结构，所述肩斜杆L型结构的长边与所述背部组件转动连接，所述肩斜杆L型结构的短边与所述肘部组件转动连接，所述肩斜杆L型结构的长边包括第一连接杆和空心状的第二连接杆，所述第一连接杆的一端与所述肩斜杆L型结构的短边相接，所述第一连接杆的另一端开设有贯穿所述第一连接杆的条形孔并滑动伸入到所述第二连接杆内，所述第二连接杆远离所述第一连接杆的一端与所述背部组件铰接，所述第二连接杆与所述条形孔对应的位置还开设有多个贯穿所述第二连接杆的安装孔，还包括连接螺钉和连接螺母，所述连接螺钉穿过所述安装孔和所述条形孔后与所述连接螺母进行连接。

这样，当需要调节肩斜杆的长度时，先取下安装孔处的连接螺钉和连接螺母，然后使得第一连接杆在第二连接杆的空心状结构内滑动，使得第二连接杆上的安装孔与第一连接杆上条形孔的不同位置对应，直到肩斜杆的长度满足需要，此时再将连接螺钉和连接螺母安装在安装孔处即可，因此本方案能方便的对肩斜杆的长度进行调节，以更好的使得该外骨骼装置与不同外形人体上肢尺寸相适应。

优选的，所述肘部组件包括相对转动连接的大臂杆和小臂杆，所述大臂杆与所述小臂杆转动连接的另一端与所述肩部组件转动连接，所述小臂杆能够转动到与所述大臂杆平行的位置并伸入到所述大臂杆与所述肩部组件形成的空间内；所述小臂杆包括与所述大臂杆转动连接的小臂连接部，所述小臂连接部与所述大臂杆转动连接的另一端面上设有支撑杆，还包括限位块和压簧块，所述支撑杆与所述小臂连接部连接的另一端固定连接在所述限位块上，所述压簧块套设在所述支撑杆上并能够沿所述所述支撑杆往复移动，所述支撑杆上套设有第二弹簧，所述第二弹簧的一端连接在所述压簧块上，所述第二弹簧的另一端连接在所述支撑杆或所述小臂连接部上，所述大臂杆上还固定连接有第二拉索，所述第二拉索与所述大臂杆连接的另一端固定在所述压簧块上。

这样，当该装置在不使用时，将大臂杆绕其与肩部组件转动连接处旋转，使其旋转到与肩斜杆L型结构的短边呈90°左右的位置；最后再将小臂杆绕大臂杆旋转，使得小臂杆伸入到大臂杆与肩部组件形成的空间内，由此实现了装置的折叠，当需要使得该装置时，按相反步骤将各部分结构依次展开，再将该装置穿戴在人体上肢即可；同时，在进行货物搬运时，人体手臂下垂以作用在货物的底部，人体的小臂与人体大臂之间具有较大的夹角，此时第二拉索将拉动第二弹簧在压簧块的作用下沿支撑杆移动，使得第二弹簧处于压缩状态，第二弹簧压缩蓄能，当人体手臂搬运货物上移时，人体小臂与人体大臂之间的夹角将变小，此时在第二弹簧弹力的作用下，压簧块将带动第二弹簧沿支撑杆反向移动，使得第二弹簧复位并释放能量为人体小臂助力。

这样，所述支撑杆的两侧对称设有固定在所述小臂连接部端面上的安装杆，所述安装杆与所述小臂连接部连接的另一端固定在所述限位块上，所述压簧块滑动套设在所述支撑杆和所述安装杆上，每侧的所述安装杆上均套设有第二弹簧，所述大臂杆上固定连接有两个第二拉索，每个所述第二拉索与所述大臂杆连接的另一端分别与所述压簧块的对应侧连接。

这样，通过在支撑杆两端设置安装杆，再在两侧的安装杆上分别设置第二弹簧，并利用两个第二拉索分别作用在压簧块上对两个第二弹簧进行压缩，这样，两个第二弹簧能对人体小臂提供更大的助力，减轻人体小臂搬运货物产生的疲劳。

优选的，所述肩斜杆L型结构的短边上设有肩部过渡件，所述肩部过渡件处设有肩部圆周件，所述肩部圆周件的一端与所述肩部过渡件转动连接，所述肩部圆周件的另一端与所述大臂杆固定连接，所述大臂杆为空心结构状，所述肩部圆周件的外轮廓面上开设有凹槽，所述肩部圆周件上还开设有连接孔，所述连接孔两侧分别与所述大臂杆的空心结构和所述凹槽相通，所述凹槽处绕设有第一拉索，所述大臂杆的空心结构内设有第一弹簧，所述第一拉索一端与所述肩部过渡件固定连接，所述第一拉索另一端通过所述连接孔伸入到所述大臂杆的空心结构内并与所述第一弹簧连接，所述第一弹簧另一端固定连接在所述大臂杆上。

这样，根据人体搬运货物的操作特点，人体手臂下垂以作用在货物的底部，人体手臂的肘部将通过大臂杆带动肩部圆周件绕肩部过渡件转动，此时大臂杆空心结构内的第一弹簧将在第一拉索的作用下发生拉伸变形；当人体手臂搬动货物上移时，人体手臂的肘部将通过大臂杆带动肩部圆周件绕肩部过渡件反方向转动，此时在第一拉索的作用下，第一弹簧复位，第一弹簧复位过程中释放能量、减少了前屈动作的肌肉，从而为人体手臂搬运货物提供运动助力，减轻手臂承受的重力。

优选的，所述肩部圆周件包括用于与所述肩部过渡件连接的肩部圆弧部和用于与所述大臂杆连接的肩部方形部，所述肩部过渡件用于与所述肩部圆弧部连接的一侧开设有用于容纳所述肩部圆弧部的第一开口，所述肩部圆弧部伸入所述第一开口内并与所述肩部过渡件转动连接；所述肩部过渡件的外周面上还设有第一凸钩，所述第一拉索与所述第一弹簧连接的另一端固定在所述第一凸钩上，所述大臂杆的外周面上设有第二凸钩，所述第二拉索用于与所述大臂杆连接的一端固定连接在所述第二凸钩上。

这样，可以方便实现肩部圆周件和肩部过渡件的转动连接，同时将第一拉索与第一弹簧连接的另一端固定在第一凸钩上，是为了方便第一拉索的安装和长度调节，同理，将第二拉索用于与大臂杆连接的一端固定在第二凸钩上，是为了方便第二拉索的安装和长度调节。

优选的，所述大臂杆包括大臂连接部和大臂杆件部，所述大臂连接部固定连接在所述大臂杆件部朝向所述小臂杆的一端，所述大臂连接部与所述大臂杆件部连接的另一端呈圆弧形结构，所述小臂连接部朝向所述大臂连接部的一侧开设有用于容纳所述大臂连接部圆弧形结构的第二开口，所述大臂连接部的圆弧形结构伸入到所述第二开口内并与所述小臂连接部转动连接。

这样，可以方便实现大臂杆和小臂杆的转动连接。

优选的，所述腰部组件和所述背部组件之间通过两个第三弹簧进行连接，两个所述第三弹簧的一端分别固定连接在所述背部组件的中部两侧，两个所述第三弹簧的另一端分别固定连接在所述腰部组件的中部两侧；所述背部组件包括轴向分布且相对固定连接的背贴板和贴背板，所述背贴板和所述贴背板之间形成能够供所述肩斜杆L型结构的长边伸入的容纳空间，所述肩斜杆L型结构的长边伸入到所述容纳空间内并与所述背贴板和所述贴背板转动连接。

这样，当人体进行货物搬运时，人体腰部向下弯曲，此时会带动第三弹簧拉伸蓄能，当人体将货物搬运起向上移动时，人体腰部也向上伸展，此时第三弹簧将收缩复位并释放能量，从而为人体的腰部助力，减轻人体腰部在货物搬运过程中带来的疲劳。

同时，将肩斜杆L型结构的长边伸入到容纳空间内，使得肩斜杆L型结构的长边和背部组件的背贴板和贴背板三者能有效的连接在一起，同时背贴板和贴背板还能从两侧对肩斜杆L型结构的长边的转动方向进行了限制，使得肩斜杆L型结构的长边只能按设定的方向进行转动。

附图说明

图1为本实用新型具体实施方式展开的立体结构示意图；

图2为本实用新型具体实施方式展开的背部结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式中第一肩横杆和第二肩横杆的连接结构示意图；

图4为本实用新型具体实施方式中第一肩横杆、第二肩横杆、连接大杆、第一套筒和第二套筒的连接结构示意图；

图5为本实用新型具体实施方式中肩部圆周件和肩部过渡件的结构示意图；

图6为本实用新型具体实施方式中肘部组件的结构示意图。

附图标记说明：腰部组件1、第三弹簧2、贴背板3、背贴板4、手部绑带5、肩斜杆6、第一连接杆61、第二连接杆62、肩部过渡件7、第一凸钩71、肩部圆周件8、大臂杆9、小臂杆10、支撑杆11、安装杆12、限位块13、第一拉索14、压簧块15、第二弹簧16、第二拉索17、小臂连接部18、大臂杆件部19、大臂连接部20、第二凸钩21、第一肩横杆22、第一滑动导向条221、第二肩横杆23、第二滑动导向条231、连接大杆24、调节孔241、第一套筒25、第一锁紧凸起251、第二套筒26、第二锁紧凸起261、齿轮27。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1到附图6所示，一种背部可调上肢助力外骨骼装置，包括腰部组件1、背部组件、肩部组件和肘部组件，肩部组件包括对称设置在背部组件两侧的肩斜杆6，肩斜杆6的下端与背部组件铰接，两个肩斜杆6之间设有肩横杆，肩横杆的两端分别铰接在肩斜杆6的上端，肩横杆包括相对滑动连接的第一肩横杆22和第二肩横杆23，还包括连接件，连接件套设在第一肩横杆22和第二肩横杆23的外侧并与第一肩横杆22和第二肩横杆23可拆卸连接。

这样，当不同外形尺寸的人体穿戴该外骨骼装置时，先将连接件分别与第一肩横杆22和第二肩横杆23进行拆卸，然后使得第一肩横杆22和第二肩横杆23相对滑动，第一肩横杆22和第二肩横杆23相对滑动的同时，两侧的肩斜杆6将相对背部组件进行转动，此时第一肩横杆22和第二肩横杆23之间的距离将伸长或缩短，从而使得该距离与穿戴该装置的人体的肩部尺寸相适应，调整好第一肩横杆22和第二肩横杆23之间的距离后，再将连接件分别与第一肩横杆22和第二肩横杆23连接，由此避免了第一肩横杆22和第二肩横杆23在使用过程中相对位置的稳定性。因此本方案的上肢助力外骨骼装置能很好的与不同穿戴者的肩部尺寸相适应，从而大大提高穿戴者的舒适性和装置助力效果。

在本具体实施例中，第一肩横杆22的一端与对应侧的肩斜杆6铰接，第一肩横杆22的另一端设有第一滑动导向条221，第一滑动导向条221远离第一肩横杆22的一端滑动连接在第二肩横杆23上，第二肩横杆23的一端与对应侧的肩斜杆6铰接，第二肩横杆23的另一端设有第二滑动导向条231，第二滑动导向条231远离第二肩横杆23的一端滑动连接在第一肩横杆22上，在第一滑动导向条221和第二滑动导向条231之间设有空心状的齿轮27，第一滑动导向条221和第二滑动导向条231上分别设有能够与齿轮27啮合的第一轮齿和第二轮齿。

这样，在调节第一肩横杆22和第二肩横杆23之间的距离时，通过转动齿轮27，齿轮27带动与其啮合的第一轮齿和第二轮齿移动，进而使得第一滑动导向条221和第二滑动导向条231分别沿第二肩横杆23和第一肩横杆22滑动，由此实现了第一肩横杆22和第二肩横杆23之间的距离调整，同时第一肩横杆22和第二肩横杆23还分别为第二滑动导向条231和第一滑动导向条221的滑动提供导向作用，使得第一滑动导向条221和第二滑动导向条231分别带动第一肩横杆22和第二肩横杆23按既定的路线滑动。另外本方案只需要向不同方向旋转齿轮27，就可以使得第一滑动导向条221和第二滑动导向条231向不同的方向滑动，从而实现第一肩横杆22和第二肩横杆23之间距离的伸长和缩短。

在本具体实施例中，连接件包括连接大杆24，连接大杆24上与齿轮27的空心状结构对应的位置设有与该空心状结构相通的调节孔241，连接大杆24的两端分别套设在第一肩横杆22和第二肩横杆23的外侧，第一滑动导向条221和第二滑动导向条231能够在连接大杆24内滑动，连接大杆24两端的外侧还分别设有第一套筒25和第二套筒26，第一套筒25的两端分别连接在连杆大杆和第一肩横杆22上，第一套筒25的内径分别与对应连接位置的连接大杆24和第一肩横杆22的外径相适应，第一套筒25与第一肩横杆22连接的端面上还对称设有两个垂直于第一套筒25轴线方向的第一锁紧凸起251，两个第一锁紧凸起251之间具有间隙且两个第一锁紧凸起251之间通过第一锁紧螺钉和第一锁紧螺母进行锁紧连接，第二套筒26的两端分别连接在连杆大杆和第二肩横杆23上，第二套筒26的内径分别与对应连接位置的连接大杆24和第二肩横杆23的外径相适应，第二套筒26与第二肩横杆23连接的端面上还对称设有两个垂直于第二套筒26轴线方向的第二锁紧凸起261，两个第二锁紧凸起261之间具有间隙且两个第二锁紧凸起261之间通过第二锁紧螺钉和第二锁紧螺母进行锁紧连接。

这样，通过在连接大杆24上设置调节孔241，并使得调节孔241与齿轮27的空心状结构相通，方便通过调节孔241转动齿轮27；同时通过连接大杆24、第一套筒25和第二套筒26将第一肩横杆22和第二肩横杆23连接为一个整体，当需要调节第一肩横杆22和第二肩横杆23之间的距离时，取下第一锁紧凸起251和第二锁紧凸起261上的各锁紧螺钉和锁紧螺母，使得第一套筒25和第一肩横杆22之间具有一定的活动间隙，第二套筒26和第二肩横杆23之间也具有一定的活动间隙，此时通过调节孔241转动齿轮27，齿轮27通过第一滑动导向条221和第二滑动导向条231的滑动以实现第一肩横杆22和第二肩横杆23之间的距离调节；当调节完成后，安装上第一锁紧凸起251和第二锁紧凸起261上的各锁紧螺钉和锁紧螺母，利用各锁紧螺钉和锁紧螺母实现第一套筒25和第一肩横杆22之间的固定连接以及第二套筒26和第二肩横杆23之间的固定连接，由此可以方便的调节第一肩横杆22和第二肩横杆23之间的距离以适应不同外形尺寸人体的肩部尺寸。

在本具体实施例中，肩斜杆6呈L型结构，肩斜杆6的L型结构的长边与背部组件转动连接，肩斜杆6的L型结构的短边与肘部组件转动连接，肩斜杆6的L型结构的长边包括第一连接杆61和空心状的第二连接杆62，第一连接杆61的一端与肩斜杆6的L型结构的短边相接，第一连接杆61的另一端开设有贯穿第一连接杆61的条形孔并滑动伸入到第二连接杆62内，第二连接杆62远离第一连接杆61的一端与背部组件铰接，第二连接杆62与条形孔对应的位置还开设有多个贯穿第二连接杆62的安装孔，还包括连接螺钉和连接螺母，连接螺钉穿过安装孔和条形孔后与连接螺母进行连接。

这样，当需要调节肩斜杆6的长度时，先取下安装孔处的连接螺钉和连接螺母，然后使得第一连接杆61在第二连接杆62的空心状结构内滑动，使得第二连接杆62上的安装孔与第一连接杆61上条形孔的不同位置对应，直到肩斜杆6的长度满足需要，此时再将连接螺钉和连接螺母安装在安装孔处即可，因此本方案能方便的对肩斜杆6的长度进行调节，由此当不同外形尺寸的人在穿戴该外骨骼装置时，两侧肩斜杆6的长度和肩横杆的长度均可以调整，即两侧肩斜杆和肩横杆形成的三角形结构的各边长度均可以调整，以此以更好的使得该外骨骼装置与不同外形人体上肢尺寸相适应。

在本具体实施例中，肘部组件包括相对转动连接的大臂杆9和小臂杆10，大臂杆9与小臂杆10转动连接的另一端与肩部组件转动连接，小臂杆10能够转动到与大臂杆9平行的位置并伸入到大臂杆9与肩部组件形成的空间内；小臂杆10包括与大臂杆9转动连接的小臂连接部18，小臂连接部18与大臂杆9转动连接的另一端面上设有支撑杆11，还包括限位块13和压簧块15，支撑杆11与小臂连接部18连接的另一端固定连接在限位块13上，压簧块15套设在支撑杆11上并能够沿支撑杆11往复移动，支撑杆11上套设有第二弹簧16，第二弹簧16的一端连接在压簧块15上，第二弹簧16的另一端连接在支撑杆11或小臂连接部18上，大臂杆9上还固定连接有第二拉索17，第二拉索17与大臂杆9连接的另一端固定在压簧块15上。

这样，当该装置在不使用时，将大臂杆9绕其与肩部组件转动连接处旋转，使其旋转到与肩斜杆6的L型结构的短边呈90°左右的位置；最后再将小臂杆10绕大臂杆9旋转，使得小臂杆10伸入到大臂杆9与肩部组件形成的空间内，由此实现了装置的折叠，当需要使得该装置时，按相反步骤将各部分结构依次展开，再将该装置穿戴在人体上肢即可；同时，在进行货物搬运时，人体手臂下垂以作用在货物的底部，人体的小臂与人体大臂之间具有较大的夹角，此时第二拉索17将拉动第二弹簧16在压簧块15的作用下沿支撑杆11移动，使得第二弹簧16处于压缩状态，第二弹簧16压缩蓄能，当人体手臂搬运货物上移时，人体小臂与人体大臂之间的夹角将变小，此时在第二弹簧16弹力的作用下，压簧块15将带动第二弹簧16沿支撑杆11反向移动，使得第二弹簧16复位并释放能量为人体小臂助力。

这样，支撑杆11的两侧对称设有固定在小臂连接部18端面上的安装杆12，安装杆12与小臂连接部18连接的另一端固定在限位块13上，压簧块15滑动套设在支撑杆11和安装杆12上，每侧的安装杆12上均套设有第二弹簧16，大臂杆9上固定连接有两个第二拉索17，每个第二拉索17与大臂杆9连接的另一端分别与压簧块15的对应侧连接。

这样，通过在支撑杆11两端设置安装杆12，再在两侧的安装杆12上分别设置第二弹簧16，并利用两个第二拉索17分别作用在压簧块15上对两个第二弹簧16进行压缩，这样，两个第二弹簧16能对人体小臂提供更大的助力，减轻人体小臂搬运货物产生的疲劳。

在本具体实施例中，肩斜杆6的L型结构的短边上设有肩部过渡件7，肩部过渡件7处设有肩部圆周件8，肩部圆周件8的一端与肩部过渡件7转动连接，肩部圆周件8的另一端与大臂杆9固定连接，大臂杆9为空心结构状，肩部圆周件8的外轮廓面上开设有凹槽，肩部圆周件8上还开设有连接孔，连接孔两侧分别与大臂杆9的空心结构和凹槽相通，凹槽处绕设有第一拉索14，大臂杆9的空心结构内设有第一弹簧，第一拉索14一端与肩部过渡件7固定连接，第一拉索14另一端通过连接孔伸入到大臂杆9的空心结构内并与第一弹簧连接，第一弹簧另一端固定连接在大臂杆9上。

这样，根据人体搬运货物的操作特点，人体手臂下垂以作用在货物的底部，人体手臂的肘部将通过大臂杆9带动肩部圆周件8绕肩部过渡件7转动，此时大臂杆9空心结构内的第一弹簧将在第一拉索14的作用下发生拉伸变形；当人体手臂搬动货物上移时，人体手臂的肘部将通过大臂杆9带动肩部圆周件8绕肩部过渡件7反方向转动，此时在第一拉索14的作用下，第一弹簧复位，第一弹簧复位过程中释放能量、减少了前屈动作的肌肉，从而为人体手臂搬运货物提供运动助力，减轻手臂承受的重力。

在本具体实施例中，肩部圆周件8包括用于与肩部过渡件7连接的肩部圆弧部和用于与大臂杆9连接的肩部方形部，肩部过渡件7用于与肩部圆弧部连接的一侧开设有用于容纳肩部圆弧部的第一开口，肩部圆弧部伸入第一开口内并与肩部过渡件7转动连接；肩部过渡件7的外周面上还设有第一凸钩71，第一拉索14与第一弹簧连接的另一端固定在第一凸钩71上，大臂杆9的外周面上设有第二凸钩21，第二拉索17用于与大臂杆9连接的一端固定连接在第二凸钩21上。

这样，可以方便实现肩部圆周件8和肩部过渡件7的转动连接，同时将第一拉索14与第一弹簧连接的另一端固定在第一凸钩71上，是为了方便第一拉索14的安装和长度调节，同理，将第二拉索17用于与大臂杆9连接的一端固定在第二凸钩21上，是为了方便第二拉索17的安装和长度调节。

在本具体实施例中，大臂杆9包括大臂连接部20和大臂杆件部19，大臂连接部20固定连接在大臂杆件部19朝向小臂杆10的一端，大臂连接部20与大臂杆件部19连接的另一端呈圆弧形结构，小臂连接部18朝向大臂连接部20的一侧开设有用于容纳大臂连接部20圆弧形结构的第二开口，大臂连接部20的圆弧形结构伸入到第二开口内并与小臂连接部18转动连接。

这样，可以方便实现大臂杆9和小臂杆10的转动连接。

在本具体实施例中，腰部组件1和背部组件之间通过两个第三弹簧2进行连接，两个第三弹簧2的一端分别固定连接在背部组件的中部两侧，两个第三弹簧2的另一端分别固定连接在腰部组件1的中部两侧；背部组件包括轴向分布且相对固定连接的背贴板4和贴背板3，背贴板4和贴背板3之间形成能够供肩斜杆6的L型结构的长边伸入的容纳空间，肩斜杆6L型结构的长边伸入到容纳空间内并与背贴板4和贴背板3转动连接。

这样，当人体进行货物搬运时，人体腰部向下弯曲，此时会带动第三弹簧2拉伸蓄能，当人体将货物搬运起向上移动时，人体腰部也向上伸展，此时第三弹簧2将收缩复位并释放能量，从而为人体的腰部助力，减轻人体腰部在货物搬运过程中带来的疲劳。

同时，将肩斜杆6的L型结构的长边伸入到容纳空间内，使得肩斜杆6的L型结构的长边和背部组件的背贴板4和贴背板3三者能有效的连接在一起，同时背贴板4和贴背板3还能从两侧对肩斜杆6的L型结构的长边的转动方向进行了限制，使得肩斜杆6的L型结构的长边只能按设定的方向进行转动。

在本实施例中，腰部组件1包括腰板以及套设在腰板两侧的腰带，在进行穿戴时，利用腰带将腰部组件1穿戴在人体的腰部，同时在背部组件的贴背板3上也开设有四个用于套设背部绑带的安装孔，利用背部绑带可将该装置穿戴在人体上肢；同时，大臂杆9和小臂杆10也分别通过手部绑带5固定在人体手臂，由此实现了将该装置穿戴在人体上肢的目的。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种背部可调上肢助力外骨骼装置，包括腰部组件、背部组件、肩部组件和肘部组件，其特征在于，所述肩部组件包括对称设置在所述背部组件两侧的肩斜杆，所述肩斜杆的下端与所述背部组件铰接，两个所述肩斜杆之间设有肩横杆，所述肩横杆的两端分别铰接在所述肩斜杆的上端，所述肩横杆包括相对滑动连接的第一肩横杆和第二肩横杆，还包括连接件，所述连接件套设在所述第一肩横杆和所述第二肩横杆的外侧并与所述第一肩横杆和所述第二肩横杆可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述第一肩横杆的一端与对应侧的所述肩斜杆铰接，所述第一肩横杆的另一端设有第一滑动导向条，所述第一滑动导向条远离所述第一肩横杆的一端滑动连接在所述第二肩横杆上，所述第二肩横杆的一端与对应侧的所述肩斜杆铰接，所述第二肩横杆的另一端设有第二滑动导向条，所述第二滑动导向条远离所述第二肩横杆的一端滑动连接在所述第一肩横杆上，在所述第一滑动导向条和所述第二滑动导向条之间设有空心状的齿轮，所述第一滑动导向条和所述第二滑动导向条上分别设有能够与所述齿轮啮合的第一轮齿和第二轮齿。

3.根据权利要求2所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述连接件包括连接大杆，所述连接大杆上与所述齿轮的空心状结构对应的位置设有与该空心状结构相通的调节孔，所述连接大杆的两端分别套设在所述第一肩横杆和所述第二肩横杆的外侧，所述第一滑动导向条和所述第二滑动导向条能够在所述连接大杆内滑动，所述连接大杆两端的外侧还分别设有第一套筒和第二套筒，所述第一套筒的两端分别连接在所述连接大杆和所述第一肩横杆上，所述第一套筒的内径分别与对应连接位置的所述连接大杆和所述第一肩横杆的外径相适应，所述第一套筒与所述第一肩横杆连接的端面上还对称设有两个垂直于所述第一套筒轴线方向的第一锁紧凸起，两个第一锁紧凸起之间具有间隙且两个所述第一锁紧凸起之间通过第一锁紧螺钉和第一锁紧螺母进行锁紧连接，所述第二套筒的两端分别连接在所述连接大杆和所述第二肩横杆上，所述第二套筒的内径分别与对应连接位置的所述连接大杆和所述第二肩横杆的外径相适应，所述第二套筒与所述第二肩横杆连接的端面上还对称设有两个垂直于所述第二套筒轴线方向的第二锁紧凸起，两个第二锁紧凸起之间具有间隙且两个所述第二锁紧凸起之间通过第二锁紧螺钉和第二锁紧螺母进行锁紧连接。

4.根据权利要求1所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述肩斜杆呈L型结构，所述肩斜杆L型结构的长边与所述背部组件转动连接，所述肩斜杆L型结构的短边与所述肘部组件转动连接，所述肩斜杆L型结构的长边包括第一连接杆和空心状的第二连接杆，所述第一连接杆的一端与所述肩斜杆L型结构的短边相接，所述第一连接杆的另一端开设有贯穿所述第一连接杆的条形孔并滑动伸入到所述第二连接杆内，所述第二连接杆远离所述第一连接杆的一端与所述背部组件铰接，所述第二连接杆与所述条形孔对应的位置还开设有多个贯穿所述第二连接杆的安装孔，还包括连接螺钉和连接螺母，所述连接螺钉穿过所述安装孔和所述条形孔后与所述连接螺母进行连接。

5.根据权利要求1所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述肘部组件包括相对转动连接的大臂杆和小臂杆，所述大臂杆与所述小臂杆转动连接的另一端与所述肩部组件转动连接，所述小臂杆能够转动到与所述大臂杆平行的位置并伸入到所述大臂杆与所述肩部组件形成的空间内；所述小臂杆包括与所述大臂杆转动连接的小臂连接部，所述小臂连接部与所述大臂杆转动连接的另一端面上设有支撑杆，还包括限位块和压簧块，所述支撑杆与所述小臂连接部连接的另一端固定连接在所述限位块上，所述压簧块套设在所述支撑杆上并能够沿所述支撑杆往复移动，所述支撑杆上套设有第二弹簧，所述第二弹簧的一端连接在所述压簧块上，所述第二弹簧的另一端连接在所述支撑杆或所述小臂连接部上，所述大臂杆上还固定连接有第二拉索，所述第二拉索与所述大臂杆连接的另一端固定在所述压簧块上。

6.根据权利要求5所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述支撑杆的两侧对称设有固定在所述小臂连接部端面上的安装杆，所述安装杆与所述小臂连接部连接的另一端固定在所述限位块上，所述压簧块滑动套设在所述支撑杆和所述安装杆上，每侧的所述安装杆上均套设有第二弹簧，所述大臂杆上固定连接有两个第二拉索，每个所述第二拉索与所述大臂杆连接的另一端分别与所述压簧块的对应侧连接。

7.根据权利要求5所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述肩斜杆L型结构的短边上设有肩部过渡件，所述肩部过渡件处设有肩部圆周件，所述肩部圆周件的一端与所述肩部过渡件转动连接，所述肩部圆周件的另一端与所述大臂杆固定连接，所述大臂杆为空心结构状，所述肩部圆周件的外轮廓面上开设有凹槽，所述肩部圆周件上还开设有连接孔，所述连接孔两侧分别与所述大臂杆的空心结构和所述凹槽相通，所述凹槽处绕设有第一拉索，所述大臂杆的空心结构内设有第一弹簧，所述第一拉索一端与所述肩部过渡件固定连接，所述第一拉索另一端通过所述连接孔伸入到所述大臂杆的空心结构内并与所述第一弹簧连接，所述第一弹簧另一端固定连接在所述大臂杆上。

8.根据权利要求7所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述肩部圆周件包括用于与所述肩部过渡件连接的肩部圆弧部和用于与所述大臂杆连接的肩部方形部，所述肩部过渡件用于与所述肩部圆弧部连接的一侧开设有用于容纳所述肩部圆弧部的第一开口，所述肩部圆弧部伸入所述第一开口内并与所述肩部过渡件转动连接；所述肩部过渡件的外周面上还设有第一凸钩，所述第一拉索与所述第一弹簧连接的另一端固定在所述第一凸钩上，所述大臂杆的外周面上设有第二凸钩，所述第二拉索用于与所述大臂杆连接的一端固定连接在所述第二凸钩上。

9.根据权利要求5所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述大臂杆包括大臂连接部和大臂杆件部，所述大臂连接部固定连接在所述大臂杆件部朝向所述小臂杆的一端，所述大臂连接部与所述大臂杆件部连接的另一端呈圆弧形结构，所述小臂连接部朝向所述大臂连接部的一侧开设有用于容纳所述大臂连接部圆弧形结构的第二开口，所述大臂连接部的圆弧形结构伸入到所述第二开口内并与所述小臂连接部转动连接。

10.根据权利要求4所述的背部可调上肢助力外骨骼装置，其特征在于，所述腰部组件和所述背部组件之间通过两个第三弹簧进行连接，两个所述第三弹簧的一端分别固定连接在所述背部组件的中部两侧，两个所述第三弹簧的另一端分别固定连接在所述腰部组件的中部两侧；所述背部组件包括轴向分布且相对固定连接的背贴板和贴背板，所述背贴板和所述贴背板之间形成能够供所述肩斜杆L型结构的长边伸入的容纳空间，所述肩斜杆L型结构的长边伸入到所述容纳空间内并与所述背贴板和所述贴背板转动连接。

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