佩戴式上肢助力臂及其助力方法
【專利摘要】佩戴式上肢助力臂及其助力方法。目前，投入使用的助力臂種類少、數(shù)量低，且其機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制系統(tǒng)與動力系統(tǒng)龐大。本發(fā)明方法包括：背部靠板（10）上端兩側(cè)分別固定安裝左護(hù)肩罩（9）和右護(hù)肩罩（12），左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩分別通過胸帶（11）連接于腰帶（3），右護(hù)肩罩上安裝右肩部關(guān)節(jié)座（13），右肩部關(guān)節(jié)座連接右電動推桿A（15）、右電動推桿B（23）和右大臂托板（14），右大臂托板連接右小臂托板（16），右小臂托板前端安裝控制臂（17）和右機(jī)械手（18），右大臂托板和右小臂托板分別具有一組托板（4），托板上安裝固定帶（5），背部靠板下端安裝中央處理器（19）。本發(fā)明用于上肢助力裝置。
【專利說明】佩戴式上肢助力臂及其助力方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種佩戴式上肢助力臂及其助力方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
目前，公知的投入使用的助力臂種類少、數(shù)量低，主要原因是助力臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，控制系統(tǒng)與動力系統(tǒng)龐大。助力臂的控制系統(tǒng)多采用肌電傳感器進(jìn)行控制信號的收集，對設(shè)備要求精度高，受限于現(xiàn)有設(shè)備的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其所能完成的動作精度較差，只能完成簡單動作。另外，現(xiàn)有助力臂的動力系統(tǒng)多采用液壓或氣壓進(jìn)行動力輸出，整個動力系統(tǒng)較為龐大，導(dǎo)致最終投入使用的助力臂較少。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種佩戴式上肢助力臂及其助力方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:背部靠板，所述的背部靠板上端左右兩側(cè)分別固定安裝左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩，所述的左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩分別通過胸帶連接于腰帶，所述的腰帶連接于所述的背部靠板底部，所述的右護(hù)肩罩上安裝右肩部關(guān)節(jié)座，所述的右肩部關(guān)節(jié)座連接右電動推桿A、右電動推桿B和右大臂托板，所述的右大臂托板連接右小臂托板，所述的右小臂托板前端安裝控制臂和右機(jī)械手，所述的右大臂托板和右小臂托板分別具有一組托板，所述的托板上安裝固定帶；所述的左護(hù)肩罩上安裝左肩部關(guān)節(jié)座，所述的左肩部關(guān)節(jié)座連接左電動推桿A、左電動推桿B和左大臂托板，所述的左大臂托板連接左小臂托板，所述的左小臂托板前端安裝所述的控制臂和左機(jī)械手，所述的左大臂托板和左小臂托板分別具有一組托板，所述的托板上安裝固定帶；其中，所述的背部靠板下端安裝具有電池的中央處理器。
[0005]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂上還分別設(shè)置了控制臂座，所述的控制臂座上安裝肩部控制座和角速度位移傳感器，所述的肩部控制座上安裝大臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的大臂控制臂上安裝小臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的小臂控制臂上安裝機(jī)械手控制按鈕。
[0006]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂座與所述的肩部控制座之間通過肩部旋轉(zhuǎn)軸連接，所述的肩部控制座與所述的大臂控制臂之間通過大臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸連接，所述的大臂控制臂與所述的小臂控制臂之間通過小臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸連接。
[0007]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的右肩部關(guān)節(jié)座與右護(hù)肩罩、右大臂托板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的右大臂托板與所述的右小臂托板的連接處安裝角位移傳感器。
[0008]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的左肩部關(guān)節(jié)座與左護(hù)肩罩、左大臂托板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的左大臂托板與所述的左小臂托板的連接處安裝角位移傳感器。
[0009]所述的佩戴式上肢助力臂，所述的背部靠板上還具有右銷釘座和左銷釘座，所述的右銷釘座和左銷釘座分別連接右電動推桿C和左電動推桿C。[0010]利用上述的佩戴式上肢助力臂的助力方法，
第一步，使用者將佩戴式上肢助力臂穿戴于身體上身，通過胸帶和腰帶使所述的佩戴式上肢助力臂固定在使用者身上，通過托板和固定帶將手臂固定在左大臂托板、右大臂托板與左小臂托板、右小臂托板上，使用者的手部分別放置在左小臂托板、右小臂托板的前端;
第二步，掰動控制臂時，控制臂各旋轉(zhuǎn)軸上安裝的角速度位移傳感器分別收集肩部旋轉(zhuǎn)軸、大臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸和小臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸的各旋轉(zhuǎn)軸動作信息，并把所采集的信息發(fā)送給中央處理器，通過中央處理器進(jìn)行計算，將控制信號發(fā)送給與各旋轉(zhuǎn)軸相對應(yīng)的電動推桿，各電動推桿驅(qū)動與所述的佩戴式上肢助力臂相對應(yīng)的左肩部關(guān)節(jié)座、右肩部關(guān)節(jié)座；左大臂托板、右大臂托板；左小臂托板、右小臂托板。同時，所述的佩戴式上肢助力臂各旋轉(zhuǎn)軸上安裝的角位移傳感器對其動作進(jìn)行收集，并將動作信息發(fā)送給中央處理器，使整個系統(tǒng)為閉環(huán)控制，從而保證佩戴式上肢助力臂的動作與控制臂的動作相一致；
第三步，左小臂控制臂和右小臂控制臂前端分別安裝左、右機(jī)械手控制按鈕，按下相應(yīng)按鈕，與之對應(yīng)的左機(jī)械手或右機(jī)械手抓緊并保持，再次按下相應(yīng)機(jī)械手控制按鈕，機(jī)械手放松，完成機(jī)械手的抓取工作。
[0011]有益效果:
1.本發(fā)明設(shè)置背部靠板，并在背部靠板頂部左右兩側(cè)分別設(shè)置左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩，通過左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩延伸連接出能夠彎曲和抓取物品的大臂托板、小臂托板以及小臂托板上設(shè)置的控制臂和機(jī)械手，各個結(jié)構(gòu)之間相互配合，通過掰動控制臂實(shí)現(xiàn)對整個佩戴式上肢助力臂的控制，使佩戴式上肢助力臂的控制變得簡單，同時采用電池供電的電動推桿對佩戴式上肢助力臂進(jìn)行驅(qū)動，達(dá)到活動助力的目的。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，采用電動推桿驅(qū)動使控制原理更簡單。
[0012]2.本發(fā)明在左肩部關(guān)節(jié)座、右肩部關(guān)節(jié)座、左大臂托板、右大臂托板、左小臂托板、右小臂托板旋轉(zhuǎn)軸上分別安裝有角位移傳感器，對佩戴式上肢助力臂的動作進(jìn)行反饋，實(shí)現(xiàn)對佩戴式上肢助力臂的閉環(huán)控制，保證佩戴式上肢助力臂動作的準(zhǔn)確性，完成對佩戴式上肢助力臂的控制。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖2是本發(fā)明的左側(cè)局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]附圖3是本發(fā)明的右側(cè)局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖4是本發(fā)明涉及的右小臂托板的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]附圖5是本發(fā)明涉及的背部靠板的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖6是本發(fā)明涉及的控制臂的局部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]附圖7是附圖5的左視圖。
[0020]附圖8是附圖6的左視圖。
[0021]圖中，1.左機(jī)械手，2.左小臂托板，3.腰帶，4.托板，5.固定帶，6.左電動推桿A，7.左大臂托板，8.左肩部關(guān)節(jié)座，9.左護(hù)肩罩，10.背部靠板，11.胸帶，12.右護(hù)肩罩，13.右肩部關(guān)節(jié)座，14.右大臂托板，15.右電動推桿A，16.右小臂托板，17.控制臂，18.右機(jī)械手，19.中央處理器，20.左電動推桿B，21.左電動推桿C，22.右電動推桿C，23.右電動推桿B，24.肩部控制座，25.肩部旋轉(zhuǎn)軸，26.大臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸，27.大臂控制臂，28.控制臂座，29.小臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸，30.小臂控制臂，31.機(jī)械手控制按鈕。
[0022]【具體實(shí)施方式】:
實(shí)施例1:
一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:背部靠板10，所述的背部靠板上端左右兩側(cè)分別固定安裝左護(hù)肩罩9和右護(hù)肩罩12，所述的左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩分別通過胸帶11連接于腰帶3，所述的腰帶連接于所述的背部靠板底部，所述的右護(hù)肩罩上安裝右肩部關(guān)節(jié)座13，所述的右肩部關(guān)節(jié)座連接右電動推桿A (圖中件號為15)、右電動推桿B (圖中件號為23)和右大臂托板14，所述的右大臂托板連接右小臂托板16，所述的右小臂托板前端安裝控制臂17和右機(jī)械手18，所述的右大臂托板和右小臂托板分別具有一組托板4，所述的托板上安裝固定帶5 ;所述的左護(hù)肩罩上安裝左肩部關(guān)節(jié)座8，所述的左肩部關(guān)節(jié)座連接左電動推桿A (圖中件號為6)、左電動推桿B (圖中件號為20)和左大臂托板7，所述的左大臂托板連接左小臂托板2，所述的左小臂托板前端安裝所述的控制臂和左機(jī)械手I，所述的左大臂托板和左小臂托板分別具有一組托板，所述的托板上安裝固定帶；其中，所述的背部靠板下端安裝具有電池的中央處理器19。
[0023]實(shí)施例2:
根據(jù)實(shí)施例1所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂上還分別設(shè)置了控制臂座28，所述的控制臂座上安裝肩部控制座24和角速度位移傳感器，所述的肩部控制座上安裝大臂控制臂27和角速度位移傳感器，所述的大臂控制臂上安裝小臂控制臂30和角速度位移傳感器，所述的小臂控制臂上安裝機(jī)械手控制按鈕31。
[0024]實(shí)施例3:
根據(jù)實(shí)施例2所述的佩戴式上肢助力臂，所述的控制臂座與所述的肩部控制座之間通過肩部旋轉(zhuǎn)軸25連接，所述的肩部控制座與所述的大臂控制臂之間通過大臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸26連接，所述的大臂控制臂與所述的小臂控制臂之間通過小臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸29連接。
[0025]實(shí)施例4:
根據(jù)實(shí)施例1或2或3所述的佩戴式上肢助力臂，所述的右肩部關(guān)節(jié)座與右護(hù)肩罩、右大臂托板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的右大臂托板與所述的右小臂托板的連接處安裝角位移傳感器。
[0026]實(shí)施例5:
根據(jù)實(shí)施例1或2或3或4所述的佩戴式上肢助力臂，所述的左肩部關(guān)節(jié)座與左護(hù)肩罩、左大臂托板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的左大臂托板與所述的左小臂托板的連接處安裝角位移傳感器。
[0027]實(shí)施例6:
根據(jù)實(shí)施例1或2或3或4或5所述的佩戴式上肢助力臂，所述的背部靠板上還具有右銷釘座和左銷釘座，所述的右銷釘座和左銷釘座分別連接右電動推桿C (圖中件號為22)和左電動推桿C (圖中件號為21)。
[0028]實(shí)施例7:
利用上述實(shí)施例1-6所述的佩戴式上肢助力臂的助力方法:
第一步，使用者將佩戴式上肢助力臂穿戴于身體上身，通過胸帶和腰帶使所述的佩戴式上肢助力臂固定在使用者身上，通過托板和固定帶將手臂固定在左大臂托板、右大臂托板與左小臂托板、右小臂托板上，使用者的手部分別放置在左小臂托板、右小臂托板的前端;
第二步，掰動控制臂時，控制臂各旋轉(zhuǎn)軸上安裝的角速度位移傳感器分別收集肩部旋轉(zhuǎn)軸、大臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸和小臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸的各旋轉(zhuǎn)軸動作信息，并把所采集的信息發(fā)送給中央處理器，通過中央處理器進(jìn)行計算，將控制信號發(fā)送給與各旋轉(zhuǎn)軸相對應(yīng)的電動推桿，各電動推桿驅(qū)動與所述的佩戴式上肢助力臂相對應(yīng)的左肩部關(guān)節(jié)座、右肩部關(guān)節(jié)座；左大臂托板、右大臂托板；左小臂托板、右小臂托板。同時，所述的佩戴式上肢助力臂各旋轉(zhuǎn)軸上安裝的角位移傳感器對其動作進(jìn)行收集，并將動作信息發(fā)送給中央處理器，使整個系統(tǒng)為閉環(huán)控制，從而保證佩戴式上肢助力臂的動作與控制臂的動作相一致；
第三步，左小臂控制臂和右小臂控制臂前端分別安裝左、右機(jī)械手控制按鈕，按下相應(yīng)按鈕，與之對應(yīng)的左機(jī)械手或右機(jī)械手抓緊并保持，再次按下相應(yīng)機(jī)械手控制按鈕，機(jī)械手放松，完成機(jī)械手的抓取工作。
【權(quán)利要求】
1.一種佩戴式上肢助力臂，其組成包括:背部靠板，其特征是:所述的背部靠板上端左右兩側(cè)分別固定安裝左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩，所述的左護(hù)肩罩和右護(hù)肩罩分別通過胸帶連接于腰帶，所述的腰帶連接于所述的背部靠板底部，所述的右護(hù)肩罩上安裝右肩部關(guān)節(jié)座，所述的右肩部關(guān)節(jié)座連接右電動推桿A、右電動推桿B和右大臂托板,所述的右大臂托板連接右小臂托板，所述的右小臂托板前端安裝控制臂和右機(jī)械手，所述的右大臂托板和右小臂托板分別具有一組托板，所述的托板上安裝固定帶；所述的左護(hù)肩罩上安裝左肩部關(guān)節(jié)座，所述的左肩部關(guān)節(jié)座連接左電動推桿A、左電動推桿B和左大臂托板，所述的左大臂托板連接左小臂托板，所述的左小臂托板前端安裝所述的控制臂和左機(jī)械手，所述的左大臂托板和左小臂托板分別具有一組托板，所述的托板上安裝固定帶；其中，所述的背部靠板下端安裝具有電池的中央處理器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的佩戴式上肢助力臂，其特征是:所述的控制臂上還分別設(shè)置了控制臂座，所述的控制臂座上安裝肩部控制座和角速度位移傳感器，所述的肩部控制座上安裝大臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的大臂控制臂上安裝小臂控制臂和角速度位移傳感器，所述的小臂控制臂上安裝機(jī)械手控制按鈕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的佩戴式上肢助力臂，其特征是:所述的控制臂座與所述的肩部控制座之間通過肩部旋轉(zhuǎn)軸連接，所述的肩部控制座與所述的大臂控制臂之間通過大臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸連接，所述的大臂控制臂與所述的小臂控制臂之間通過小臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的佩戴式上肢助力臂，其特征是:所述的右肩部關(guān)節(jié)座與右護(hù)肩罩、右大臂托板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的右大臂托板與所述的右小臂托板的連接處安裝角位移傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的佩戴式上肢助力臂，其特征是:所述的左肩部關(guān)節(jié)座與左護(hù)肩罩、左大臂托板的連接處分別安裝角位移傳感器，所述的左大臂托板與所述的左小臂托板的連接處安裝角位移傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的佩戴式上肢助力臂，其特征是:所述的背部罪板上還具有右銷釘座和左銷釘座，所述的右銷釘座和左銷釘座分別連接右電動推桿C和左電動推桿C。
7.利用權(quán)利要求1-6之一所述的佩戴式上肢助力臂的助力方法，其特征是:第一步，使用者將佩戴式上肢助力臂穿戴于身體上身，通過胸帶和腰帶使所述的佩戴式上肢助力臂固定在使用者身上，通過托板和固定帶將手臂固定在左大臂托板、右大臂托板與左小臂托板、右小臂托板上，使用者的手部分別放置在左小臂托板、右小臂托板的前端； 第二步，掰動控制臂時，控制臂各旋轉(zhuǎn)軸上安裝的角速度位移傳感器分別收集肩部旋轉(zhuǎn)軸、大臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸和小臂控制臂旋轉(zhuǎn)軸的各旋轉(zhuǎn)軸動作信息，并把所采集的信息發(fā)送給中央處理器，通過中央處理器進(jìn)行計算，將控制信號發(fā)送給與各旋轉(zhuǎn)軸相對應(yīng)的電動推桿，各電動推桿驅(qū)動與所述的佩戴式上肢助力臂相對應(yīng)的左肩部關(guān)節(jié)座、右肩部關(guān)節(jié)座；左大臂托板、右大臂托板；左小臂托板、右小臂托板；同時，所述的佩戴式上肢助力臂各旋轉(zhuǎn)軸上安裝的角位移傳感器對其動作進(jìn)行收集，并將動作信息發(fā)送給中央處理器，使整個系統(tǒng)為閉環(huán)控制，從而保證佩戴式上肢助力臂的動作與控制臂的動作相一致； 第三步，左小臂控制臂和右小臂控制臂前端分別安裝左、右機(jī)械手控制按鈕，按下相應(yīng)按鈕，與之對應(yīng)的左機(jī)械手或右機(jī)械手抓緊并保持，再次按下相應(yīng)機(jī)械手控制按鈕，機(jī)械手放松，完成機(jī)械手的抓取工作·。
【文檔編號】B25J9/00GK103707284SQ201310736257
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月29日
【發(fā)明者】張元 , 劉強(qiáng), 李錕 申請人:哈爾濱理工大學(xué)