可穿戴式u型肢體助力氣囊及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了可穿戴式U型肢體助力氣囊及其制作方法，屬于助老助殘機器人【技術(shù)領域】。是將U型肢體助力氣囊穿戴在人體關節(jié)處，通過氣囊里的氣壓控制來為人體關節(jié)提供助力，適用于因肌肉無力而導致運動困難的患者。該U型氣囊包括塑料U型氣囊，氣囊固定帶和氣嘴,通過熱合連接工藝制成。穿戴時通過松緊帶穿過縫在衣服上的固定套及魔術(shù)貼實現(xiàn)固定。通過穿戴在不同部位，能夠?qū)崿F(xiàn)肩關節(jié)的屈/伸、肩關節(jié)的外展/內(nèi)收、肘關節(jié)的屈/伸、肘關節(jié)的旋內(nèi)/旋外、膝關節(jié)的屈/伸，腰部的屈/伸，共計6組動作的氣動助力。
【專利說明】可穿戴式U型肢體助力氣囊及其制作方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于助老助殘機器人【技術(shù)領域】，是將U型肢體助力氣囊穿戴在人體關節(jié)處(肘關節(jié)、肩關節(jié)、腰部、膝關節(jié))，通過調(diào)節(jié)氣囊里的氣壓來為人體關節(jié)提供助力，適用于因肌肉無力而導致運動困難的患者(多為老年人)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前助老助殘機器人【技術(shù)領域】，為人體肢體提供助力的技術(shù)方案中主要有電動系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)兩大類。其中電動系統(tǒng)因為難以克服機構(gòu)復雜、機械傳動鏈長、輸出力的控制不易、以及安全性差等諸多缺點，難以商品化。而氣動系統(tǒng)，雖然結(jié)構(gòu)簡單、安全性好，但是工業(yè)用鋁制氣缸，冰冷剛硬，并不適于穿戴在人的身上。近來也有利用各向異性材料來制造軟式彎曲氣缸的研宄，但是其制造工藝復雜，各向異性材料造價高，氣缸的彎曲角度也不夠大，難以滿足使用上的要求。此外，還有一些利用可穿戴氣囊制作防護服的報道，但僅能作為充氣防護使用，不能用于為人體肢體助力的用途。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了可穿戴式U型肢體助力氣囊的設計，提出了具有反向回復功能的U型氣囊的設計，給出了制作U型氣囊的工藝步驟。本發(fā)明還給出了可穿戴式U型氣囊的具體的穿戴方法。通過將U型肢體助力氣囊穿戴在外衣的不同部位，能夠?qū)崿F(xiàn)肩關節(jié)的屈/伸、肩關節(jié)的外展/內(nèi)收、肘關節(jié)的屈/伸、肘關節(jié)的旋內(nèi)/旋外、膝關節(jié)的屈/伸，腰部的屈/伸，共計6組動作的氣動助力。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]可穿戴式U型肢體助力氣囊的構(gòu)造如圖1所示。包括U型氣囊1、氣囊固定帶2和氣嘴3。U型氣囊I由前U型筒4、左U型筒5、右U型筒6和后U型筒7熱合粘結(jié)而成。前U型筒4的兩端分別與左U型筒5、右U型筒6的接觸端呈90度對接熱合連接，后U型筒7的兩端也分別與左U型筒5、右U型筒6的接觸端呈90度對接熱合連接。每個U型筒由兩個平面裁剪的U型單片沿兩側(cè)熱合粘結(jié)形成。U型氣囊I上還熱合粘結(jié)有多條氣囊固定帶2，以便與衣服進行綁定。在后U型筒7的頂部設有氣嘴3。使用時，松緊帶10穿過衣服上的固定套9和U型氣囊I上的氣囊固定帶2，通過松緊帶10上的魔術(shù)貼固定。
[0006]所述的U型氣囊采用厚塑料布制成。
[0007]U型氣囊的構(gòu)造呈現(xiàn)出空間立體造型。其中前、后U型筒部分可以在下方托住肢體，便于承擔肢體的重量；而左、右U型筒部分位于肢體兩側(cè)，可以夾持住肢體并防止氣囊與肢體發(fā)生相對滾動。
[0008]氣囊放氣后如圖2所示，U型氣囊癟氣后呈現(xiàn)柔軟無力的平鋪狀態(tài)，對肢體不產(chǎn)生支撐或約束作用。
[0009]具有反向回復功能的U型氣囊的構(gòu)造如圖3所示。在所述的U型氣囊I的兩端設有反向兩端密封的反向U型筒8，并且反向U型筒8設有氣嘴3，反向U型筒8與所述的U型氣囊I相互密閉不連通。當反向U型筒8充氣，而U型氣囊I放氣時，整個U型氣囊裝置將可以向U型氣囊I預制方向的相反方向彎曲。這有助于U型氣囊I的強制快速排氣及快速復位，適用于穿戴在肘部或膝部。
[0010]U型氣囊I與身體的綁定方法如圖4所示。松緊帶10穿過縫在衣服上的固定套9和U型氣囊I上的固定帶2，通過松緊帶10上的魔術(shù)貼11固定。用此方法可用三條松緊帶。
[0011]前述U型氣囊可以用厚塑料布分片裁剪熱合得到，制作步驟如圖16所示。首先，將厚塑料布剪裁成U型單片23，然后熱合上氣囊固定帶2 ;然后將兩個U型單片熱合為一個右U型筒5 ;之后用上述工藝制成的四個U型筒，即前U型筒4、右U型筒5、左U型筒6、后U型筒7。將前U型筒4的兩端分別與右U型筒5與左U型筒6呈空間角度對接熱合粘結(jié)，右U型筒5與左U型筒6的另外兩端分別與后U型筒7呈空間角度對接熱合粘結(jié)，同時將氣嘴3熱合上，制成U型氣囊的完成品I。其構(gòu)造呈現(xiàn)出空間立體造型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是可穿戴式U型肢體助力氣囊的基本構(gòu)造圖。
[0013]圖2是可穿戴式U型肢體助力氣囊癟氣狀態(tài)示意圖。
[0014]圖3是具有反向回復功能的U型氣囊的構(gòu)造圖。
[0015]圖4是U型氣囊與身體的綁定方法示意圖。
[0016]圖5是未充氣U型氣囊穿戴正面示意圖。
[0017]圖6是未充氣U型氣囊穿戴側(cè)面示意圖。
[0018]圖7是充氣后U型氣囊穿戴正面示意圖。
[0019]圖8是充氣后U型氣囊穿戴側(cè)面示意圖。
[0020]圖9是腰部屈/伸助力氣囊未充氣彎腰狀態(tài)圖。
[0021]圖10是腰部屈/伸助力氣囊充氣后直腰狀態(tài)圖。
[0022]圖11是肩部屈/伸氣囊充氣后狀態(tài)側(cè)面示意圖。
[0023]圖12是肩部屈/伸氣囊充氣后狀態(tài)正面示意圖。
[0024]圖13是肘關節(jié)內(nèi)/外旋氣囊的穿戴方法示意圖。
[0025]圖14是上肢肘關節(jié)外旋助力氣囊穿戴效果圖。
[0026]圖15是上肢肘關節(jié)內(nèi)旋助力氣囊穿戴效果圖。
[0027]圖16.U型氣囊制作工藝流程示意圖。
[0028]圖中:IU型氣囊；2氣囊固定帶；3氣嘴；4前U型筒；5左U型筒；
[0029]6右U型筒；7后U型筒；8反向U型筒；9固定套；10松緊帶；
[0030]11魔術(shù)貼；12腰部屈/伸助力氣囊；13肩部外展/內(nèi)收助力氣囊；
[0031]14肘部屈/伸助力氣囊；15膝部屈/伸助力氣囊；16肩部屈/伸氣囊；
[0032]17肘關節(jié)內(nèi)/外旋氣囊；18松緊帶；19固定帶；20魔術(shù)貼；
[0033]21上肢肘關節(jié)外旋助力氣囊的癟氣狀態(tài)綁定示意圖；
[0034]22上肢肘關節(jié)內(nèi)旋助力氣囊的癟氣狀態(tài)綁定示意圖；
[0035]23U 型單片。

【具體實施方式】
[0036]以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案進一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0037]本發(fā)明的制作方法，不局限于熱合粘結(jié)方式，也可以用其他的粘結(jié)方式。
[0038]如圖5、圖6所示，用類似的方法，可以將U型氣囊穿戴到身上各個部位，成為腰部屈/伸助力氣囊12，肩部外展/內(nèi)收助力氣囊13，肘部屈/伸助力氣囊14，膝部屈/伸助力氣囊15。圖7、圖8顯示了肩部外展/內(nèi)收助力氣囊13、肘部屈/伸助力氣囊14、膝部屈/伸助力氣囊15在充氣膨脹后的形態(tài)?？梢苑謩e使穿戴者的上臂抬起、前臂彎曲、膝關節(jié)彎曲。圖9、圖10顯示了腰部屈/伸助力氣囊12在充氣前后的形態(tài)?？梢允箯澢难客χ?，減輕腰部肌肉的負擔。
[0039]如圖11、圖12所示，將肩部屈/伸氣囊16的兩端分別與縫合在衣服上的固定帶相連接，則在充氣后可以實現(xiàn)使肩部向前抬起的助力動作。
[0040]肘關節(jié)內(nèi)/外旋氣囊17的穿戴方式如圖13所示。在肘關節(jié)內(nèi)/外旋氣囊17的內(nèi)側(cè)上下各熱合有兩個固定帶19，上下兩條松緊帶18穿過上下固定帶19后，通過兩端的魔術(shù)貼20與上臂和前臂扎緊在一起。如圖14、圖15所示，在未充氣狀態(tài)下預先向右扭轉(zhuǎn)通過松緊帶扎在前臂上，位置如圖14中的21所示?；蛘呦蜃笈まD(zhuǎn)通過松緊帶扎在前臂上，位置如圖15中的22所示。充氣以后肘關節(jié)內(nèi)外旋氣囊17將反向產(chǎn)生復位的扭矩，驅(qū)使手臂產(chǎn)生旋內(nèi)/旋外的助力，如圖14、圖15中的右圖所示。
【權(quán)利要求】
1.一種可穿戴式U型肢體助力氣囊，其特征在于，該可穿戴式U型肢體助力氣囊包括U型氣囊、氣囊固定帶和氣嘴；u型氣囊由前U型筒、左U型筒、右U型筒和后U型筒熱合粘結(jié)而成；前U型筒的兩端分別與左U型筒、右U型筒的接觸端呈90度對接熱合連接，后U型筒的兩端分別與左U型筒、右U型筒的接觸端呈90度對接熱合連接；每個U型筒由兩個平面U型單片熱合粘結(jié)形成；u型氣囊上設有多條固定帶，以便與衣服進行綁定；在后U型筒的頂部設有氣嘴；使用時，松緊帶穿過衣服上的固定套和U型氣囊上的氣囊固定帶，通過松緊帶上的魔術(shù)貼固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可穿戴式U型肢體助力氣囊，其特征在于，在所述的U型氣囊的兩端設有反向兩端密封的反向U型筒，并且反向U型筒設有氣嘴，反向U型筒與所述的U型氣囊相互密閉不連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可穿戴式U型肢體助力氣囊，其特征在于，所述的U型氣囊采用厚塑料布制成。
4.權(quán)利要求1所述的可穿戴式U型肢體助力氣囊的制作方法，其特征在于，首先，剪裁成U型單片，在U型單片上熱合氣囊固定帶；然后將兩個U型單片熱合U型筒，前U型筒、右U型筒、左U型筒和后U型筒的制作方式均一致；將前U型筒的兩端分別與右U型筒與左U型筒呈90度對接熱合粘結(jié)，右U型筒與左U型筒的另外兩端分別與后U型筒呈90度對接熱合粘結(jié)，同時將氣嘴熱合上，即為U型氣囊。
【文檔編號】A61H1/02GK104490562SQ201410758621
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】吳海帆, 張憲, 祝鐵麗, 鄭偉昌, 王營 申請人:大連理工大學