CN213471180U - 智能声控老年人穿戴式助力机械手臂 - Google Patents

Abstract

智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，包括安装在元件盒内的蓄电池、语音识别控制模块、单片机模块、充电插座、电源开关，还具有上驱动机构和下随动机构；上驱动机构包括安装在一起的电机减速机构、支撑板、连接杆、活动座；下随动机构包括安装在一起的带有弯钩挂板、弹簧和连接板、下板，挂板及下板一端和活动座后侧竖板的上下两部分别铰接安装在一起；支撑座后端支撑板、下板各安装有环套。本新型使用前直接经环套固定在人小臂外侧，取放均非常方便。本新型基于现有成熟的语音识别及处理技术作为控制系统，应用中老人可通过声控控制挂钩的上下运动后位置。提拎重物中能缓解手腕和手肘的疲劳，增强了老年人的独立生活能力，并带来了便利。

Description

智能声控老年人穿戴式助力机械手臂

技术领域

本实用新型涉及生活用品设备技术领域，特别是一种智能声控老年人穿戴式助力机械手臂。

背景技术

由于我国长期的计划生育政策，很多家庭只有一个子女，且年轻人由于在外地就学及就业等因素，很多老人身边都无子女照顾，生活需要自理。对于大多数无子女陪伴的老人来说，他们需要独自承担生活各种琐碎事务，但囿于日渐衰弱的身体，常面临着各种生活风险，对于普通人习以为常的拎蔬菜、水果、日用品等物品事情，也慢慢变得力不从心。由于老人们的手腕部及手掌部受力有限，特别在上下楼梯等时，使得老人们难以长时间提拎重物，但生活必须品的购置又是难以避免，手指等长时间提拎重物的疼痛，甚至是有时手部颤抖拎不住袋子，都增加了老人的挫败感，并给生活带来了极大不便。

现有市面上的助力机械主要集中在人体的下肢使用(比如助力残疾人行走的假肢等)，人体上肢可用的助力机械相对较少。目前较少应用的上肢助力机械一般应用于残障人士，比如说手部残疾的残疾人采用助力机械后实现了部分手部的功能(例如抓取物品等)，帮助其进行一定程度的生活自理能力。但是现有的上肢助力机械不但结构复杂、成本高，且对于老年人来说根本无法应用，具体来说，老人的手部功能完全正常，不需要提供手部辅助动作功能，而老人最需要的是一种助力提拎重物的辅助机械。因此基于上述，提供一种能助力老人手部提拎重物的助力机构显得尤为必要。

实用新型内容

为了克服现有主要应用于残疾人使用的上肢助力机械，因结构所限成本高、结构复杂，不适用于助力老人提拎重物的弊端，本实用新型提供了一种基于现有成熟的语音识别及处理技术作为控制系统，整体设备能方便通过两只环套套在老人的手臂处，应用中老人可通过声控控制电机减速机构的工作方式，进而在相关机构作用下能方便控制挂钩的上下位置，配合手部和装载重物的袋子高度间距等，提拎重物行进中，重量作用于人手上臂和小臂，不再作用于受力有限的手腕部和手指，由此能缓解手腕和手肘的疲劳，一定程度增强老年人独立生活能力，并给老人带来了便利的智能声控老年人穿戴式助力机械手臂。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，包括蓄电池、语音识别控制模块、单片机模块、充电插座、电源开关，其特征在于还具有上驱动机构和下随动机构；所述语音识别模块、单片机模块、充电插座、电源开关、蓄电池安装在元件盒并电性连接；所述上驱动机构包括电机减速机构、支撑板、连接杆、活动座；所述支撑板有两只，每只支撑板一端有轴孔，连接杆安装在两只支撑板的内侧一端之间，电机减速机构的壳体一端转动安装在两只支撑板一端轴孔内；所述活动座一端具有丝孔，活动座另一端的外侧前后部分别铰接安装有竖板，两只竖板下端和两只支撑板另一端分别铰接安装在一起；所述电机减速机构动力输出轴和支撑座的丝孔经螺纹连接；所述下随动机构包括带有弯钩的挂板、弹簧和连接板、下板，挂板及下板一端和活动座后侧竖板的上下两部分别铰接安装在一起，连接板上下端分别铰接安装在挂板和下板另一侧，弹簧两端分别钩挂在挂板另一端和下板一端；所述支撑座后端支撑板、下板各安装有环套。

进一步地，所述上驱动机构和下随动机构除开环套及挂板的挂钩部之外安装有外壳。

进一步地，所述蓄电池和语音识别控制模块、单片机模块的电源输入两端分别电性连接，语音识别控制模块的信号输出端和单片机模块的信号输入端电性连接，单片机模块的电源输出端和电机减速机构的电源输入两端分别电性连接。

进一步地，所述上驱动机构和下随动机构的长度小于人手小臂的长度，且挂板的挂钩使用时位于人手掌部之下。

进一步地，所述语音识别控制模块型号是LD3320。

进一步地，所述单片机模块主控芯片为STM32F103C8T6，单片机模块配套有两只继电器，单片机模块两个电源输出端和两只继电器正极电源输入端分别连接，单片机模块的正极电源输入端和继电器正极控制电源输入端连接，单片机模块的负极电源输入端和继电器负极及负极控制电源输入端连接。

进一步地，所述电机减速机构是电机齿轮减速器。

本实用新型有益效果是：本新型使用前直接经环套固定在人小臂(前臂)外侧，取放均非常方便。本新型基于现有成熟的语音识别及处理技术作为控制系统，应用中老人可通过声控控制电机减速机构的工作方式，进而在相关机构作用下能方便控制挂钩的上下运动后位置，配合手部和装载重物的袋子之间高度间距，以及调节手部和挂钩之间的间距到合适高度。提拎重物行进中，由于重物的重量作用于人手上臂和小臂，不再作用于受力有限的手腕部和手指，由此能缓解手腕和手肘的疲劳，一定程度增强老年人的独立生活能力，并给老人带来了便利。本新型克服了现有主要应用于残疾人使用的上肢助力机械，因结构所限成本高、结构复杂，不适用于助力老人提拎重物的弊端。基于上述，所以本新型具有好的应用前景。

附图说明

以下结合附图和实施例将本实用新型做进一步说明。

图1是本实用新型整体俯视结构示意图。

图2是本实用新型仰视局部结构示意图。

图3是本实用新型电路图。

具体实施方式

图1、2所示，智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，包括蓄电池1、语音识别控制模块2、单片机模块3、充电插座4、电源开关5，还具有上驱动机构和下随动机构；所述语音识别控制模块2、单片机模块3、充电插座4、电源开关5、蓄电池1安装在元件盒6内电路板上，并经导线连接，元件盒6位于背包或经布质挂圈挂在腰间腰带上等(或放置于衣裤袋内；所述上驱动机构包括动力输出轴具有外螺纹的电机减速机构71、支撑板72(矩形且左右端是圆弧结构)、连接杆73、活动座74；所述支撑板72有两只，每只支撑板72左右两端中部各有一个前后分布的固定孔，每只支撑板72左端中部前后两端分别有一个前后分布的轴孔75，连接杆73(外套有护套)纵向通过螺母固定或焊接方式安装在两只支撑板72的内侧左部的两个固定孔之间，电机减速机构71的壳体左侧前后两端分别纵向安装有一段轴杆711，电机减速机构的壳体左侧前后两部轴杆711分别位于两只支撑板左端中部前后两侧的轴孔75内、且能沿轴孔75转动，电机减速机构的右部动力输出轴712朝向右上端倾斜一定角度；所述活动座74是“[”型，活动座74上右端前后两部各有一个前后分布的轴孔742，两个轴孔742的外侧分别垂直铰接安装有一只上下端具有轴孔的竖板76(矩形、上下端为圆弧结构)，前端竖板76下端和前端一只支撑板72右侧的固定孔铰接安装在一起，后端竖板76下端和后端一只支撑板72右侧的固定孔铰接安装在一起；所述支撑座的左端中部有一个内螺纹丝孔741，电机减速机构动力输出轴712经外螺纹旋入丝孔741的内螺纹内、实现动力输出轴712和支撑座的连接，动力输出轴712最右侧端位于支撑座右端内具有一个外径大于丝孔的限位板；所述下随动机构包括右前端带有弯钩的挂板81(矩形且左右端是圆弧结构)，弹簧82和上下端具有轴孔的连接板83(矩形、上下端为圆弧结构)、下板84(矩形且左右端是圆弧结构)，下板84及挂板81左右两端各有一个轴孔，连接板83上下端轴孔垂直分布和挂板81右侧及下板84右侧轴孔分别铰接安装在一起；所述挂板81左端及下板84左端轴孔和后端竖板76的上下两部轴孔分别铰接安装在一起(一只铰接螺杆位于挂板81左端轴孔、后端竖板76上端轴孔、支撑座上右端后部轴孔内之间；另一只铰接螺杆位于下板84左端轴孔、后端竖板76下端轴孔、支撑座下右端后部轴孔内之间)，弹簧82左右两端分别钩挂在挂板81右端处铰接螺杆和下板84左端处铰接螺杆的前侧；所述后端支撑板72的左侧、下板84的中部各安装有一只环套9(环套9前侧端经捆绑等固定在支撑板71及下板84中部上，后侧端是环形能经环扣收紧或放松，和人们使用的裤子腰带原理一样)。本申请上述对于部件的安装方位表述来源于附图1.

图1、2所示，上驱动机构和下随动机构整体除开环套9及挂板的挂钩部811之外安装有外壳(外壳将部件容纳安装在内，上驱动机构和下随动机构的外壳结合部位为分体式结构，保证两者的活动余量)。上驱动机构和下随动机构的长度小于人手小臂的长度，且挂板的挂钩811使用时位于人手掌部之下。

图3所示，蓄电池G是型号12V/5Ah的锂蓄电池，充电插座CZ是同轴电源插座，电源开关S是拨动电源开关。语音识别控制模块A1是型号的LD3320语音识别控制模块成品，其具有两个电源输入端1及2脚及一个信号输出端口3脚。单片机模块A2是主控芯片为STM32F103C8T6的单片机模块成品，其具有两个电源输入端1及2脚、两个电源输出端3及4脚，还有一个信号输入端5脚，单片机模块成品配套有两只继电器K1、K2，当信号输入端5脚输入不同控制信号时，两个电源输出端3及4脚会分别输出高电平电源，单片机模块A2两个电源输出端3及4脚和两只继电器K1、K2正极电源输入端分别经导线连接，单片机模块A2的正极电源输入端1脚和继电器K1、K2正极控制电源输入端经导线连接，单片机模块A2的负极电源输入端2脚和继电器K1、K2负极及负极控制电源输入端经导线连接。电机减速机构M是型号GA12-N20的电机齿轮减速器成品，动力输出轴转速每分钟120转，功率25W。

图1、2、3所示，蓄电池G和充电插座CZ两端经导线连接(蓄电池G无电时，可把外部12V电源充电器插头插入充电插座CZ内，为蓄电池G充电)。蓄电池G正极和电源开关S一端经导线连接。电源开关S另一端、蓄电池G负极和语音识别控制模块A1、单片机模块A2的电源输入两端1及2脚分别经导线连接。语音识别控制模块A1的信号输出端3脚和单片机模块A2的信号输入端5脚经导线连接。单片机模块A2的电源输出端继电器K1、K2两个常开触点端和电机减速机构M的正负及负正两极电源输入两端接线顺序相反分别经导线连接。电源开关S的操作手柄、充电插座CZ的插孔、语音识别控制模块A1的受音头位于元件盒6前端三个开孔内侧。

图1、2、3所示，本新型使用前直接经两只环套9固定在人小臂(前臂)外侧，取放均非常方便(上驱动机构位于人前臂上端，下随动机构位于前手臂下端)，重物钩挂在挂钩811上。打开电源开关S后，整体电路得地工作。实际使用中，老人可通过声控控制电机减速机构的工作方式，进而在相关机构作用下能方便控制挂钩811的上下位置，配合手部和装载重物的袋子高度之间上下间距，以及调节手部和挂钩811之间的上下间距到合适高度(因为人手臂长短不一，或者没有安装到位，比如本新型经环套9安装好后，挂钩811部刚好位于手掌后侧需要下降高度，以及位于手掌下部过多需要上升高度)。当需要调节挂钩811(口袋等钩挂在挂钩上)向上高度时，通过现有成熟的语音控制模块A1结合单片机模块A2控制用电设备的工作方式技术，老人经口部发出上升等语音指令，语音识别模块A1在内部电路处理后，其3脚输出指令信号到单片机模块A2信号输入端5脚，单片机模块A2在其内部电路作用下其3脚输出高电平，进而继电器K1得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合。由于，继电器K1两个常开触点端和电机减速机构M正负两极电源输入端分别连接，所以此刻电机减速机构M会得电工作其动力输出轴顺时针转动，进而外螺纹作用于活动座的丝孔741，活动座上端相应向上运动，并经竖板76带动挂板81左端(此刻是上端)上行，这样挂钩811也就会上行(下板84起到支撑作用)。由于有弹簧82拉力作用，电机减速机构向上拉动力矩阻力减小，提升挂钩及重物速度相对更快(一般使用中是需要调节重物和手部间距向上高度几率更多，向下高度调节可在使用完毕后调节，因此本新型采用弹簧82助力)。挂钩或重物上行到位后，使用者发出停止语音指令，于是，语音识别模块A1的3脚输出指令信号到单片机模块A2信号输入端后，单片机模块A2在其内部电路作用下其3脚停止输出高电平，进而继电器K1失电不再吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别开路，电机减速机构M不再转动，挂钩811也不再上行达到使用者需要的挂钩811高度。

图1、2、3所示，当需要调节挂钩911向下高度时，通过现有成熟的语音控制模块A1结合单片机模块A2控制用电设备的工作方式技术，老人经口部发出上下降等语音指令，语音识别模块A1在内部电路处理后，其3脚输出指令信号到单片机模块A2信号输入端5脚，单片机模块A2在其内部电路作用下其4脚输出高电平，进而继电器K2得电吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别闭合。由于，继电器K2两个常开触点端和电机减速机构M负正两极电源输入端分别连接，所以此刻电机减速机构M会得电工作其动力输出轴逆时针转动，进而外螺纹作用于活动座的丝孔741，活动座上端相应向下运动，并经竖板76带动挂板81左端(此刻是上端)下行，这样挂钩811也就会下行。挂钩下行到位后，使用者发出停止语音指令，于是，语音识别模块A1输出指令信号到单片机模块A2信号输入端后，单片机模块A2在其内部电路作用下其4脚停止输出高电平，进而继电器K2失电不再吸合其两个控制电源输入端和两个常开触点端分别开路，电机减速机构M不再转动，挂钩811也不再下行达到使用者需要的挂钩811高度。无论是挂钩811上行还是下行，电机减速机构M会经后端的轴杆711沿两只支撑板的轴孔76轴向转动，满足了电机减速机构M带动活动座74上下运动时所需的活动余量。挂钩上下行运动中，挂板81右端及下板84右端和连接板83上下端之间沿铰接点转动，挂板81左端、后端竖板76上端、活动座后上端之间沿铰接点运动，下板84左端、后端竖板76下端之间沿铰接点运动，前端竖板76上端、活动座前上端之间沿铰接点运动，前端竖板76下端沿铰接点运动，保证了挂板81上下行时活动余量的需要。继电器K1、K2是DC12V继电器。本新型提拎重物行进中，由于重物的重量作用于人手上臂和小臂，不再作用于受力有限的手腕部和手指，由此能缓解手腕和手肘的疲劳，一定程度增强老年人独立生活的能力，并给老人带来了便利。本新型克服了现有主要应用于残疾人使用的上肢助力机械，因结构所限成本高、结构复杂，不适用于助力老人提拎重物的弊端。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，包括蓄电池、语音识别控制模块、单片机模块、充电插座、电源开关，其特征在于还具有上驱动机构和下随动机构；所述语音识别模块、单片机模块、充电插座、电源开关、蓄电池安装在元件盒并电性连接；所述上驱动机构包括电机减速机构、支撑板、连接杆、活动座；所述支撑板有两只，每只支撑板一端有轴孔，连接杆安装在两只支撑板的内侧一端之间，电机减速机构的壳体一端转动安装在两只支撑板一端轴孔内；所述活动座一端具有丝孔，活动座另一端的外侧前后部分别铰接安装有竖板，两只竖板下端和两只支撑板另一端分别铰接安装在一起；所述电机减速机构动力输出轴和支撑座的丝孔经螺纹连接；所述下随动机构包括带有弯钩的挂板、弹簧和连接板、下板，挂板及下板一端和活动座后侧竖板的上下两部分别铰接安装在一起，连接板上下端分别铰接安装在挂板和下板另一侧，弹簧两端分别钩挂在挂板另一端和下板一端；所述支撑座后端支撑板、下板各安装有环套。

2.根据权利要求1所述的智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，其特征在于，上驱动机构和下随动机构除开环套及挂板的挂钩部之外安装有外壳。

3.根据权利要求1所述的智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，其特征在于，蓄电池和语音识别控制模块、单片机模块的电源输入两端分别电性连接，语音识别控制模块的信号输出端和单片机模块的信号输入端电性连接，单片机模块的电源输出端和电机减速机构的电源输入两端分别电性连接。

4.根据权利要求1所述的智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，其特征在于，上驱动机构和下随动机构的长度小于人手小臂的长度，且挂板的挂钩使用时位于人手掌部之下。

5.根据权利要求1所述的智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，其特征在于，语音识别控制模块型号是LD3320。

6.根据权利要求1所述的智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，其特征在于，单片机模块主控芯片为STM32F103C8T6，单片机模块配套有两只继电器，单片机模块两个电源输出端和两只继电器正极电源输入端分别连接，单片机模块的正极电源输入端和继电器正极控制电源输入端连接，单片机模块的负极电源输入端和继电器负极及负极控制电源输入端连接。

7.根据权利要求1所述的智能声控老年人穿戴式助力机械手臂，其特征在于，电机减速机构是电机齿轮减速器。

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