CN217372346U - 上肢助力外骨骼 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种上肢助力外骨骼，包括主体和两个手套，所述主体上具有与两个所述手套一一对应设置的回弹保护机构，所述回弹保护机构包括安装于主体背侧的工作盒以及受工作盒控制的承重钢丝，所述承重钢丝的自由端与对应手套相连。主要利用回弹保护机构实现钢丝瞬间的卡紧，以及根据需要进行释放伸缩，这样在搬运货物以及钢丝断裂时可通过棘爪卡紧，从而避免钢丝回弹伤人，或者减少无用功等，大大提高整体安全系数，整体零部件较少，便于实施和拆装，具有良好可靠性。

Description

上肢助力外骨骼

技术领域

本实用新型属于外骨骼技术领域，具体涉及一种上肢助力外骨骼。

背景技术

随着人体辅助外骨骼技术快速发展，被广泛推向军事领和民用市场等，主要应用于人体负重助力或者医疗康复外骨骼等，具有较好的市场反馈效果。外骨骼辅助助力的主要原理是基于弹性机构的弹簧力支撑及复位等，如专利号为“201520623337.8”，名称为“助力外骨骼”的专利。

在一些上肢助力的外骨骼中，通常采用卷簧和钢丝配合的助力结构，搬运过程中，钢丝松动也容易导致负重倾斜浮动等，在负重卸载或者钢丝断裂时候，上肢手套很容易在卷簧作用下，被钢丝带动回弹，导致上肢或肩部脸庞等受到冲击伤害，存在较大的安全隐患，不利于有效推广使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种上肢助力外骨骼，以解决现有技术中，外骨骼上肢助力结构可靠性和安全性较低情况。

其技术方案如下：

一种上肢助力外骨骼，包括主体和两个手套，其关键在于：所述主体上具有与两个所述手套一一对应设置的回弹保护机构，所述回弹保护机构包括安装于主体背侧的工作盒以及受工作盒控制的承重钢丝，所述承重钢丝的自由端与对应手套相连

采用以上方案，通过回弹保护机构卡紧或释放承重钢丝，尤其在负重或钢丝断裂瞬间内部停止转动，进而防止钢丝回弹，达到保护目的，提高了外骨骼整体的可靠性和安全系数。

作为优选：所述工作盒包括盒体和卷簧、以可转动方式安装于盒体内的底座和棘爪，其中卷簧的内外两端分别作用于底座和盒体上，承重钢丝内端缠绕于底座周向外侧，盒体内具有所述棘爪匹配的卡槽，棘爪的一端作用于底座上。采用以上方案，棘爪在惯性作用下与卡槽卡合以实现底座固定的方式，结构实施成本相对较低，难度小。

作为优选：所述盒体内沿其厚度方向设置的转轴，所述底座固套于转轴上，卷簧的下方，其内端固定于转轴上。采用以上方案，可增加卷簧的工作区域，同时不会增加盒体的体积，利于工作盒的小型化。

作为优选：所述底座顶部具有凸台，该凸台上成型有棘爪安装腔，该棘爪安装腔的周向外端以及顶部均敞口，所述棘爪以可转动方式设置于棘爪安装腔内，并受棘爪安装腔限制朝唯一方向转动并突出至凸台周向外侧，与所述卡槽卡合。采用以上方案，凸台与底座一体成型的构造，可减少部件数量，简化拆装步骤等。

作为优选：所述棘爪包括一体成型的头端卡合部和转动限制部，所述棘爪安装腔内在转动限制部的两侧分别设有转动中心支撑部和转动行程限位部，其中转动中心支撑部呈与所述棘爪外侧轮廓贴合的弧状结构。采用以上方案，棘爪直接放入棘爪安装腔中即可，又利于进一步降低拆装难度，节省时间等。

作为优选：所述棘爪安装腔内设有复位弹簧，所述复位弹簧两端分别作用于凸台和棘爪，所述棘爪初始状态，在复位弹簧作用下处于复位姿态。利用复位弹簧确保棘爪初始状态均处于复位姿态，以保证底座可以正常转动，钢丝可以正常伸缩，有利于提高整体可靠性。

作为优选：所述凸台顶部具有以可拆卸方式设置的棘爪安装盖，所述棘爪安装盖遮挡于棘爪安装腔上方。采用以上方案，对棘爪高度方向的自由度进行限制，防止跳窜，保证棘爪转动卡合的稳定性和可靠性。

作为优选：所述盒体包括以可拆卸方式相连的下盒体和上盒体，所述卡槽形成于上盒体上，并位于所述棘爪的周向外侧。采用以上方案，便于拆装，以及进一步减少零部件数量。

作为优选：所述主体肩部位置设肩盖，承重钢丝上套设有线管，所述线管两端分别固定于盒体和肩盖上，所述肩盖上具有正对承重钢丝两侧设置的滚轮；

所述承重钢丝的自由端设有卡扣，并在靠近卡扣的位置设有橡胶垫。采用以上方案，线管可对处于背侧的承重钢丝起到一定约束保护作用，保证钢丝伸缩顺畅同时避免缓解卡扣与肩盖的冲击磨损等。

作为优选：所述主体背侧设有竖向设置的背板支架，对应两个手套的两个工作盒通过安装支架固设于主体上，所述安装支架沿主体背侧宽度方向设置，并位于所述背板支架内侧。采用以上方案，便于模块化的安装固定，提高外骨骼的整体拆装效率。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

采用本实用新型提供的上肢助力外骨骼，主要利用回弹保护机构实现钢丝瞬间的卡紧，以及根据需要进行释放伸缩，这样在搬运货物以及钢丝断裂时可通过棘爪卡紧，从而避免钢丝回弹伤人，或者减少无用功等，大大提高整体安全系数，整体零部件较少，便于实施和拆装，具有良好可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的立体图；

图2为图1的轴测图；

图3为回弹保护机构结构示意图；

图4为工作盒剖视图；

图5为工作盒内部结构示意图；

图6为卷簧及承重钢丝安装示意图；

图7为棘爪安装示意图；

图8为图7俯视图；

图9为底座结构示意图；

图10为上盒体结构示意图；

图11为图10仰视图；

图12为棘爪结构示意图；

图13为棘爪安装盖结构示意图；

图14为下盒体结构示意图；

图15为肩盖结构示意图；

图16为图15的轴测图；

图17为工作盒的安装示意图；

图18为安装支架示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

参考图1至图18所示的上肢助力外骨骼，主要包括主体1和两个手套2，如图所示，其中主体1主要包括分别对应人体背部、肩部和胸夹两侧的三个部分，使用时通常绑缚固定于人员上身，其上具有与两个手套2一一对应设置的回弹保护机构3，回弹保护机构3包括安装于主体1背侧的工作盒以及受工作盒控制的承重钢丝30，承重钢丝30的自由端与对应手套2相连。

参考图3、图4和图10，工作盒包括盒体31和卷簧32、以可转动方式安装于盒体31内的底座33和棘爪34，其中卷簧32的内外两端分别作用于底座33和盒体31上，承重钢丝30内端缠绕于底座33周向外侧，盒体31内具有所述棘爪34匹配的卡槽36，棘爪34的一端作用于底座33上。

具体结合图11和图14可知，本申请中，盒体31包括以可拆卸方式相连的下盒体310和上盒体311，下盒体310和上盒体311之间具有相互配合的卡合结构，同时还能通过螺钉进行固定连接，下盒体310内沿其厚度方向设置的转轴35，底座33固套于转轴35上，卷簧32位于底座33的下方，其内端固定于转轴35上，下盒体310内腔外缘设有卷簧挂槽312，卷簧32的外端钩挂于该卷簧挂槽312内，上盒体311上具有正对卷簧挂槽312延伸的压紧部313，当下盒体310和上盒体311扣合盖紧时，压紧部313可将卷簧挂槽312上侧形成遮挡，从而防止卷簧32外端脱出，以提高安装可靠性。

再结合图5至图9，本实施例中底座33顶部具有凸台330，该凸台330上成型有棘爪安装腔331，棘爪安装腔331的周向外端以及顶部均敞口，棘爪34以可转动方式设置于棘爪安装腔331内，并受棘爪安装腔331限制朝唯一方向转动并突出至凸台330周向外侧，凸台330通常为圆台状，上盒体311内具有与凸台330相适应的收容腔314，收容腔314直径略大于凸台330的直径，二者同轴布置，而卡槽36形成于上盒体311上收容腔314的周向内侧壁上，及位于棘爪34的周向外侧，这样一旦棘爪34突出至凸台330的周向外侧时，在继续转动情况下，则很容易卡入卡槽36中，从而抑制底座33的转动，本实施例中卡槽36有多个，并沿收容腔314的周向均匀分布。

如图所示，具体实施时，凸台330上具有至少两个中心对称设置的棘爪安装腔331，以保证底座33的受力均衡性，棘爪34包括一体成型的头端卡合部340和转动限制部341，头端卡合部340和转动限制部341的中间具有弧形转动部342，棘爪安装腔331内在转动限制部341的两侧分别成型有转动中心支撑部332和转动行程限位部333，其中转动中心支撑部332呈与弧形转动部342外侧轮廓贴合的弧状结构，棘爪34放入棘爪安装腔331之后，可绕转动中心支撑部332转动，转动行程限位部333与转动限制部341之间在径向上具有重合部分，当棘爪34向外转动一定角度后，转动限制部341与转动行程限位部333相抵，达到向外转动最大行程位置。

在此基础之上，为进一步提高可靠性，棘爪安装腔331内设有复位弹簧37，如图所示，复位弹簧37水平放置，其两端分别作用于凸台330和棘爪34，具体而言，其两端分别与转动行程限位部333与转动限制部341相抵，且棘爪34初始状态，在复位弹簧37作用下处于复位姿态，即棘爪34全部处于棘爪安装腔331中。因为棘爪34是直接放置于棘爪安装腔331中，完全依靠棘爪安装腔331的造型对其进行限制，故在凸台330顶部具有以可拆卸方式设置的棘爪安装盖38，棘爪安装盖38遮挡于棘爪安装腔331上方，可有效限制棘爪34在该方向的自由度，同时也确保复位弹簧37的可靠性，防止跳窜。

结合图15和图16可知，本申请中，主体1肩部位置设肩盖4，承重钢丝30上套设有线管5，线管5两端分别固定于盒体31和肩盖4上，肩盖4上具有正对承重钢丝30两侧设置的滚轮40，具体而言，肩盖4上具有沿其长度方向设置的嵌槽41，线管5的外端具有硬质管头50，硬质管头50直接嵌入嵌槽41中，重钢丝30的自由端设有卡扣300以便于快速连接操作件，并在靠近卡扣300的位置设有橡胶垫301。

主体1背侧设有竖向设置的背板支架6，对应两个手套2的两个工作盒通过安装支架7固设于主体1上，安装支架7沿主体1背侧宽度方向设置，并位于背板支架6内侧，通过背板支架6对其压紧，有利于节省安装时间，安装支架7大体呈镂空结构，其两端具有与下盒体310底部相适应的连接部，与便于安装固定工作盒。

参考图1至图18，当承重钢丝30断开时，底座33在卷簧32的作用下快速转动，同样的承重钢丝30被卷绕收回，其上的附加件和钢丝本身此时很容易伤人，而在本申请中，底座33快速转动情况下，棘爪34相对反向转动，其头端卡合部340突出至凸台330的周向外侧，很容易落入卡槽36范围内，直至受到卡槽36阻挡，从而将底座33停住，承重钢丝30也停止回弹，大大提高安全系数。

另一方面，即等待负重过程中，使用者穿戴好之后，需要一直向外拉着承重钢丝30以保持姿态，增加了使用者的无效做功，体验感较差，而采用本申请之后，这种情况下，可通过拉出承重钢丝30后主动快速后缩的方式，使得棘爪34与卡槽36卡紧，承重钢丝30则被锁紧，当搬运货物时，只需慢速拉伸承重钢丝30使棘爪34筒卡槽36退出即可。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种上肢助力外骨骼，包括主体(1)和两个手套(2)，其特征在于：所述主体(1)上具有与两个所述手套(2)一一对应设置的回弹保护机构(3)，所述回弹保护机构(3)包括安装于主体(1)背侧的工作盒以及受工作盒控制的承重钢丝(30)，所述承重钢丝(30)的自由端与对应手套(2)相连。

2.根据权利要求1所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述工作盒包括盒体(31)和卷簧(32)、以可转动方式安装于盒体(31)内的底座(33)和棘爪(34)，其中卷簧(32)的内外两端分别作用于底座(33)和盒体(31)上，承重钢丝(30)内端缠绕于底座(33)周向外侧，盒体(31)内具有所述棘爪(34)匹配的卡槽(36)，棘爪(34)的一端作用于底座(33)上。

3.根据权利要求2所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述盒体(31)内沿其厚度方向设置的转轴(35)，所述底座(33)固套于转轴(35)上，卷簧(32)位于底座(33)的下方，其内端固定于转轴(35)上。

4.根据权利要求2或3所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述底座(33)顶部具有凸台(330)，该凸台(330)上成型有棘爪安装腔(331)，该棘爪安装腔(331)的周向外端以及顶部均敞口，所述棘爪(34)以可转动方式设置于棘爪安装腔(331)内，并受棘爪安装腔(331)限制朝唯一方向转动并突出至凸台(330)周向外侧，与所述卡槽(36)卡合。

5.根据权利要求4项所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述棘爪(34)包括一体成型的头端卡合部(340)和转动限制部(341)，所述棘爪安装腔(331)内在转动限制部(341)的两侧分别设有转动中心支撑部(332)和转动行程限位部(333)，其中转动中心支撑部(332)呈与所述棘爪(34)外侧轮廓贴合的弧状结构。

6.根据权利要求4所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述棘爪安装腔(331)内设有复位弹簧(37)，所述复位弹簧(37)两端分别作用于凸台(330)和棘爪(34)，所述棘爪(34)初始状态，在复位弹簧(37)作用下处于复位姿态。

7.根据权利要求4所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述凸台(330)顶部具有以可拆卸方式设置的棘爪安装盖(38)，所述棘爪安装盖(38)遮挡于棘爪安装腔(331)上方。

8.根据权利要求2或3所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述盒体(31)包括以可拆卸方式相连的下盒体(310)和上盒体(311)，所述卡槽(36)形成于上盒体(311)上，并位于所述棘爪(34)的周向外侧。

9.根据权利要求2或3所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述主体(1)肩部位置设肩盖(4)，承重钢丝(30)上套设有线管(5)，所述线管(5)两端分别固定于盒体(31)和肩盖(4)上，所述肩盖(4)上具有正对承重钢丝(30)两侧设置的滚轮(40)；

所述承重钢丝(30)的自由端设有卡扣(300)，并在靠近卡扣(300)的位置设有橡胶垫(301)。

10.根据权利要求1所述的上肢助力外骨骼，其特征在于：所述主体(1)背侧设有竖向设置的背板支架(6)，对应两个手套(2)的两个工作盒通过安装支架(7)固设于主体(1)上，所述安装支架(7)沿主体(1)背侧宽度方向设置，并位于所述背板支架(6)内侧。

Images