CN220094601U - 一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及助力外骨骼技术领域，具体为一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，包括：架体，包括腰带，所述腰带的表面固定连接有支撑背板，所述腰带的表面固定连接有背带，所述支撑背板的表面连接有支撑杆，所述支撑杆的表面插合连接有连接杆；控制机构，包括护罩，所述护罩作用在背带的两侧。本实用新型在控制盘和连接杆的作用下，达到对护罩和连接壳与控制盘转动的支撑效果，在棘齿环和棘爪的啮合连接下，实现护罩和连接壳在控制盘上转动角度的限定以及作用位置的支撑，达到对上肢的支撑效果，且在控制杆和棘爪的连接下，可在任意角度对棘爪和棘齿环的连接解控，提高其使用范围和作用效果。

Description

一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼

技术领域

本实用新型涉及助力外骨骼技术领域，具体为一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼。

背景技术

随着汽车消费市场的日渐火爆和汽车产业的迅速崛起，我国的汽车使用量在快速增加，这也必然带动汽车维修行业的发展，调查显示许多汽修人员会出现不同程度的上肢肌肉骨骼疾病，这是由工作时的不良体位和作业姿势导致的。

在汽车制造业，很多公司都在尝试使用上肢助力装置，来帮助汽修工人缓解上肢疲劳，减轻肌肉骨骼疼痛，而现有的上肢助力外骨骼，但大多都是属于医疗康复和军用领域，针对维修人员的上肢辅助产品相对较少，也缺少上肢外骨骼针对汽修人员主要肌肉骨骼疾病—“手过头劳动”所带来的肩颈损伤。

上肢助力外骨骼机器人领域产品分为无源助力和有源助力两大类别，有源助力外骨骼的主要问题是需要背负额外的供能设备，结构复杂，价格昂贵，使用不方便，无源助力外骨骼的主要问题是功能单一，结构笨重，一些产品使用时会使关节角度到极限位置才可调节，也会增加使用者的劳动疲劳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，以解决上述背景技术中提出的有源助力外骨骼需要背负额外的供能设备，结构复杂，价格昂贵，使用不方便问题，无源助力外骨骼功能单一，结构笨重的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，包括：

架体，包括腰带，所述腰带的表面固定连接有支撑背板，所述腰带的表面固定连接有背带，所述支撑背板的表面连接有支撑杆，所述支撑杆的表面插合连接有连接杆；

控制机构，包括护罩，所述护罩作用在背带的两侧，所述连接杆的表面插合连接有控制盘，所述控制盘通过连接带和背带固定连接，所述控制盘和护罩转动连接，所述控制盘的表面固定连接有连接壳，所述连接壳的表面固定连接有束缚带，所述连接壳和护罩卡合连接，所述连接壳的内侧连接有棘齿环，所述连接壳的内侧连接有隔板，所述隔板靠近护罩的一侧设置有限位机构，所述限位机构包括限位球和弹簧，所述隔板的表面固定连接有卷簧，所述隔板远离卷簧的一面插合连接有棘爪，所述棘爪的表面固定连接有控制杆，所述隔板的外表面固定连接有插杆，且插杆的外表面套接有扭簧，所述扭簧和棘爪连接，所述棘爪远离护罩的一侧开设有限位孔，所述限位球通过弹簧和限位孔滑动连接。

优选的，所述控制盘通过连接杆和背带连接，所述护罩和连接壳的形状尺寸一致，所述棘齿环作用在护罩和连接壳的内部，所述束缚带作用在控制盘的下方。

优选的，所述棘齿环的表面分布有齿块，且齿块分布在棘齿环的一半方向，所述隔板呈圆盘形形状，所述卷簧呈螺旋状作用在隔板的表面。

优选的，所述卷簧的中部插合连接在隔板的中部位置，所述卷簧的外侧端口插合连接在棘齿环的下表面，所述棘爪的表面呈圆弧形形状。

优选的，所述棘爪和棘齿环啮合连接，所述棘爪通过隔板和卷簧与棘齿环弹性连接，所述控制杆呈“L”形形状焊接在棘爪的表面，所述控制杆贯穿护罩的表面和棘爪连接。

优选的，所述支撑背板的表面设置有抵合机构，所述抵合机构包括调节杆，所述调节杆通过螺纹贯穿连接在支撑背板的表面，所述支撑背板的表面滑动连接有抵板，所述支撑背板的表面开设有限位槽，所述抵板和限位槽滑动连接。

优选的，所述调节杆贯穿支撑背板和抵板抵合连接，所述抵板的两端固定连接有滑块，且滑块和限位槽滑动连接，所述限位槽的截面呈“T”形形状。

优选的，所述腰带的表面设置有支撑机构，所述支撑机构包括调节槽，所述调节槽开设在腰带的表面，所述调节槽的表面滑动连接有抵块，所述抵块的表面固定连接有连接筒，所述连接筒的内侧滑动连接有限位块，所述限位块和调节槽滑动连接，所述抵块的表面固定连接有固定块，所述固定块的表面固定连接有支撑簧，所述支撑簧的表面固定连接有支撑块。

优选的，所述调节槽的截面呈“T”形形状，所述抵块通过调节槽和腰带滑动连接，所述限位块呈“T”形形状，所述限位块的尺寸小于调节槽的尺寸。

优选的，所述固定块呈块状连接在抵块的表面，所述支撑簧的两端固定连接在固定块和支撑块的表面，所述支撑块通过支撑簧和腰带紧密抵合连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、该应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼在进行使用的过程中，通过护罩和连接壳的连接，连接壳和控制盘的转动连接，在束缚带和连接壳的连接下，实现对连接壳和护罩在上肢上的连接固定，在控制盘和连接杆的作用下，达到对护罩和连接壳与控制盘转动的支撑效果，在棘齿环和棘爪的啮合连接下，实现护罩和连接壳在控制盘上转动角度的限定以及作用位置的支撑，达到对上肢的支撑效果，在使用卷簧将人体势能储存和释放能量的方式下，达到对肩关节的助力效果，且在控制杆和棘爪的连接下，可在任意角度对棘爪和棘齿环的连接解控，提高其使用范围和作用效果。

2、该应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼实现对上肢支撑角度控制的同时，通过调节杆和支撑背板的连接，在抵板和限位槽的滑动连接下，经调节杆和抵板的抵合连接，达到对抵板作用角度的调控，使其更好的对助力外骨骼在穿戴时和脊柱的抵合，经调节槽和抵块的滑动连接，在限位块和调节槽的滑动连接下，实现对抵块在腰带上作用位置的调控，在支撑簧和支撑块的连接下，达到对抵块在腰带上位置的支撑，实现抵块对腰部的支撑，提高腰带在穿戴时和腰部位置抵合的作用效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构正视立体示意图；

图2为本实用新型的结构背视立体示意图；

图3为本实用新型的结构俯视立体示意图；

图4为本实用新型护罩和连接壳的连接结构立体爆炸示意图；

图5为本实用新型支撑背板的结构局部立体剖视示意图；

图6为本实用新型腰带的结构俯视立体示意图；

图7为本实用新型图6中调节槽和抵块的连接结构侧视立体剖视示意图；

图8为本实用新型图4中隔板的结构立体示意图；

图9为本实用新型图4中棘齿环的结构示意图。

图中：1、腰带；11、支撑背板；12、背带；13、支撑杆；14、连接杆；2、护罩；21、束缚带；22、控制盘；23、连接壳；24、棘齿环；25、隔板；26、卷簧；27、棘爪；28、控制杆；29、扭簧；210、限位孔；211、弹簧；212、限位球；3、调节杆；31、抵板；32、限位槽；4、调节槽；41、抵块；42、连接筒；43、限位块；44、固定块；45、支撑簧；46、支撑块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-9，本实用新型提供的一种实施例：

一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，包括：

架体，包括腰带1，腰带1的表面固定连接有支撑背板11，腰带1的表面固定连接有背带12，支撑背板11的表面连接有支撑杆13，支撑杆13的表面插合连接有连接杆14，在腰带1和支撑背板11的连接下，经支撑背板11的作用，实现对腰带1穿戴的支撑，在背带12和腰带1的连接下，背带12和支撑背板11的连接，达到对腰带1整体穿戴的支撑效果；

控制机构，包括护罩2，护罩2作用在背带12的两侧，连接杆14的表面插合连接有控制盘22，控制盘22通过连接带和背带12固定连接，控制盘22和护罩2转动连接，控制盘22的表面固定连接有连接壳23，连接壳23的表面固定连接有束缚带21，连接壳23和护罩2卡合连接，连接壳23的内侧连接有棘齿环24，连接壳23的内侧连接有隔板25，隔板25的表面固定连接有卷簧26，隔板25远离卷簧26的一面插合连接有棘爪27，棘爪27的表面固定连接有控制杆28，隔板25的外表面固定连接有插杆，且插杆的外表面套接有扭簧29，扭簧29和棘爪27连接，扭簧29的两端连接在隔板25和棘爪27的表面，用于对棘爪27在隔板25上转动的弹性控制，棘爪27远离护罩2的一侧开设有限位孔210，所述限位球212通过弹簧211和限位孔210滑动连接，通过护罩2和连接壳23的连接，在连接壳23和控制盘22的转动连接下，经控制盘22和连接杆14的连接，实现对护罩2作用角度的调控，在棘齿环24和棘爪27的连接下，经隔板25和卷簧26的作用，达到对护罩2和控制盘22作用角度在30度到160度之间的支撑控制效果，隔板25外侧设有限位组件，限位组件包括限位球212和弹簧211，棘爪27内侧对应位置有限位孔210，当大臂抬高大于160度，棘齿将棘爪27推出，棘爪27被限位组件固定，肩关节解除助力，当手臂再次抬高至大于30度，棘爪27被棘齿突出处推入，棘爪27脱离限位再次与棘齿啮合，隔板25内侧焊接有圆柱，通过圆柱焊接着一个小圆盘，小圆盘四周有凹槽，插接在连接壳23内侧，棘齿环24四周有凸槽，插接在护罩2上。

进一步的，控制盘22通过连接杆14和背带12连接，护罩2和连接壳23的形状尺寸一致，棘齿环24作用在护罩2和连接壳23的内部，束缚带21作用在控制盘22的下方，经控制盘22和连接杆14的连接，在连接杆14的作用下，实现控制盘22和支撑杆13之间的连接，在控制盘22和连接壳23的转动连接下，达到对护罩2作用角度的调控支撑效果。

进一步的，棘齿环24的表面分布有齿块，且齿块分布在棘齿环24的一半方向，隔板25呈圆盘形形状，卷簧26呈螺旋状作用在隔板25的表面，通过棘齿环24和连接壳23的连接，在隔板25和卷簧26的连接下，经卷簧26的作用，实现对棘爪27在棘齿环24内作用位置的调控效果。

进一步的，卷簧26的中部插合连接在隔板25的中部位置，卷簧26的外侧端口插合连接在棘齿环24的下表面，棘爪27的表面呈圆弧形形状，经卷簧26和隔板25的连接，在手臂自然下落时，卷簧26处于蓄力状态，当手臂抬起时，通过棘爪27和棘齿环24的啮合连接，实现对肩关节的助力效果。

进一步的，棘爪27和棘齿环24啮合连接，棘爪27通过隔板25和卷簧26与棘齿环24弹性连接，控制杆28呈“L”形形状焊接在棘爪27的表面，控制杆28贯穿护罩2的表面和棘爪27连接，通过棘爪27和隔板25的连接，在棘爪27和控制杆28的连接下，达到对棘爪27在隔板25上作用角度的控制，实现对棘爪27和棘齿环24在任意角度的解控效果。

进一步的，支撑背板11的表面设置有抵合机构，抵合机构包括调节杆3，调节杆3通过螺纹贯穿连接在支撑背板11的表面，支撑背板11的表面滑动连接有抵板31，支撑背板11的表面开设有限位槽32，抵板31和限位槽32滑动连接，经调节杆3和支撑背板11的连接，在调节杆3和抵板31的抵合连接下，改变抵板31在支撑背板11上作用角度，达到抵板31和脊柱更好的贴合效果。

进一步的，调节杆3贯穿支撑背板11和抵板31抵合连接，抵板31的两端固定连接有滑块，且滑块和限位槽32滑动连接，限位槽32的截面呈“T”形形状，通过调节杆3和抵板31的抵合连接，在抵板31和限位槽32的滑动连接下，改变抵板31整体的作用弧度，提高助力外骨骼穿戴效果。

进一步的，腰带1的表面设置有支撑机构，支撑机构包括调节槽4，调节槽4开设在腰带1的表面，调节槽4的表面滑动连接有抵块41，抵块41的表面固定连接有连接筒42，连接筒42的内侧滑动连接有限位块43，限位块43和调节槽4滑动连接，抵块41的表面固定连接有固定块44，固定块44的表面固定连接有支撑簧45，支撑簧45的表面固定连接有支撑块46，经调节槽4和腰带1的连接，在限位块43和调节槽4的滑动连接下，改变抵块41在腰带1内作用位置，在抵块41的作用下，达到对腰带1在使用时的位置支撑效果。

进一步的，调节槽4的截面呈“T”形形状，抵块41通过调节槽4和腰带1滑动连接，限位块43呈“T”形形状，限位块43的尺寸小于调节槽4的尺寸，通过调节槽4和抵块41的滑动连接，在连接筒42和抵块41的连接下，限位块43和调节槽4的滑动连接，达到对抵块41在腰带1上滑动位置的限定效果。

进一步的，固定块44呈块状连接在抵块41的表面，支撑簧45的两端固定连接在固定块44和支撑块46的表面，支撑块46通过支撑簧45和腰带1紧密抵合连接，经固定块44和抵块41的连接，在支撑簧45和支撑块46的连接下，实现对抵块41在腰带1内作用角度的支撑，达到抵块41更好的和腰部接触，使其对腰带1在使用时的位置支撑。

工作原理：当手臂自然下垂时卷簧26收缩，外骨骼储能，当手臂抬起时卷簧26扩张，外骨骼释放能量给大臂上抬的力，实现肩关节助力，当大臂上抬大于30度时，棘爪27和棘齿环24啮合，上臂可以根据需求不断抬高并保持姿势，保持角度可以到160度，结束大臂保持有两个调节方式，方式一：将大臂抬高超过160度，棘爪27将被棘齿环24内的齿块从高处推出，限位机构将棘爪27固定，棘爪27和棘齿环24脱离啮合，大臂保持功能解除，方式二：推动控制杆28，改变棘爪27作用角度，解除大臂保持功能。

在对腰带1进行穿戴时，在调节杆3和抵板31的抵合连接作用下，通过转动调节杆3，改变抵板31作用弧度，使其更好的和脊柱贴合支撑，在调节槽4和抵块41的连接下，经连接筒42和限位块43的连接，实现对抵块41在腰带1内位置的调控，在支撑簧45和支撑块46的作用下，达到抵块41和腰部支撑时的角度支撑，提高腰带1在使用时的位置稳定效果。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新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。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于，包括：

架体，包括腰带(1)，所述腰带(1)的表面固定连接有支撑背板(11)，所述腰带(1)的表面固定连接有背带(12)，所述支撑背板(11)的表面连接有支撑杆(13)，所述支撑杆(13)的表面插合连接有连接杆(14)；

控制机构，包括护罩(2)，所述护罩(2)作用在背带(12)的两侧，所述连接杆(14)的表面插合连接有控制盘(22)，所述控制盘(22)通过连接带和背带(12)固定连接，所述控制盘(22)和护罩(2)转动连接，所述控制盘(22)的表面固定连接有连接壳(23)，所述连接壳(23)的表面固定连接有束缚带(21)，所述连接壳(23)和护罩(2)卡合连接，所述连接壳(23)的内侧连接有棘齿环(24)，所述连接壳(23)的内侧连接有隔板(25)，所述隔板(25)靠近护罩(2)的一侧设置有限位机构，所述限位机构包括限位球(212)和弹簧(211)，所述隔板(25)的表面固定连接有卷簧(26)，所述隔板(25)远离卷簧(26)的一面插合连接有棘爪(27)，所述棘爪(27)的表面固定连接有控制杆(28)，所述隔板(25)的外表面固定连接有插杆，且插杆的外表面套接有扭簧(29)，所述扭簧(29)和棘爪(27)连接，所述棘爪(27)远离护罩(2)的一侧开设有限位孔(210)，所述限位球(212)通过弹簧(211)和限位孔(210)滑动连接。

2.根据权利要求1所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述控制盘(22)通过连接杆(14)和背带(12)连接，所述护罩(2)和连接壳(23)的形状尺寸一致，所述棘齿环(24)作用在护罩(2)和连接壳(23)的内部，所述束缚带(21)作用在控制盘(22)的下方。

3.根据权利要求1所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述棘齿环(24)的表面分布有齿块，且齿块分布在棘齿环(24)的一半方向，所述隔板(25)呈圆盘形形状，所述卷簧(26)呈螺旋状作用在隔板(25)的表面。

4.根据权利要求1所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述卷簧(26)的中部插合连接在隔板(25)的中部位置，所述卷簧(26)的外侧端口插合连接在棘齿环(24)的下表面，所述棘爪(27)的表面呈圆弧形形状。

5.根据权利要求1所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述棘爪(27)和棘齿环(24)啮合连接，所述棘爪(27)通过隔板(25)和卷簧(26)与棘齿环(24)弹性连接，所述控制杆(28)呈“L”形形状焊接在棘爪(27)的表面，所述控制杆(28)贯穿护罩(2)的表面和棘爪(27)连接。

6.根据权利要求1所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述支撑背板(11)的表面设置有抵合机构，所述抵合机构包括调节杆(3)，所述调节杆(3)通过螺纹贯穿连接在支撑背板(11)的表面，所述支撑背板(11)的表面滑动连接有抵板(31)，所述支撑背板(11)的表面开设有限位槽(32)，所述抵板(31)和限位槽(32)滑动连接。

7.根据权利要求6所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述调节杆(3)贯穿支撑背板(11)和抵板(31)抵合连接，所述抵板(31)的两端固定连接有滑块，且滑块和限位槽(32)滑动连接，所述限位槽(32)的截面呈“T”形形状。

8.根据权利要求1所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述腰带(1)的表面设置有支撑机构，所述支撑机构包括调节槽(4)，所述调节槽(4)开设在腰带(1)的表面，所述调节槽(4)的表面滑动连接有抵块(41)，所述抵块(41)的表面固定连接有连接筒(42)，所述连接筒(42)的内侧滑动连接有限位块(43)，所述限位块(43)和调节槽(4)滑动连接，所述抵块(41)的表面固定连接有固定块(44)，所述固定块(44)的表面固定连接有支撑簧(45)，所述支撑簧(45)的表面固定连接有支撑块(46)。

9.根据权利要求8所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述调节槽(4)的截面呈“T”形形状，所述抵块(41)通过调节槽(4)和腰带(1)滑动连接，所述限位块(43)呈“T”形形状，所述限位块(43)的尺寸小于调节槽(4)的尺寸。

10.根据权利要求8所述的一种应用于汽车维修人员的无源肩关节助力外骨骼，其特征在于：所述固定块(44)呈块状连接在抵块(41)的表面，所述支撑簧(45)的两端固定连接在固定块(44)和支撑块(46)的表面，所述支撑块(46)通过支撑簧(45)和腰带(1)紧密抵合连接。