一种穿戴于背部的上肢支撑固定装置的制作方法

本发明涉及外骨骼机器人领域，具体涉及一种穿戴于背部的上肢支撑固定装置。

背景技术：

机械外骨骼或称动力外骨骼(poweredexoskeleton)，是一种由钢铁的框架构成并且可让人穿上的机器装置，这个装备可以提供额外能量来供四肢运动；

动力外骨骼更倾向于军用，除了能够增强人体能力的这一基本功能外，还要具有良好的防护性、对复杂环境的适应性以及辅助火力、通信、侦查支持等军用功能。

并且在于一些工厂也体现了较大的需求，甚至对于一些病人来说也是具有极大的使用意义的。

在外骨骼领域，已有穿戴在人体躯干上提供手臂支撑力矩的被动支撑设备案例，例如编号为us9019885b2、us2014/0158839a1等专利。这些绑缚在人体的用于人体上肢助力外骨骼的支撑固定结构大多为金属材料，普遍重量较大，且穿戴舒适性较差。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种穿戴于背部的上肢支撑固定装置，结构简单，成本低，装配简单，穿戴在人体上舒适性较好。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种穿戴于背部的上肢支撑固定装置，包括腰带、背板和末端臂部机构，所述腰带位于背部一侧设置有调节杆，所述调节杆顶部设置有高度调节器，所述高度调节器与背板固定连接，所述背板上设置有搭肩部，所述腰带与搭肩部之间配合设置有绑带，所述末端臂部机构设置在背板上，所述末端臂部机构用于支撑肢体；

所述高度调节器包括调节柱和调节套，所述调节柱能够调整调节套的安装高度，所述调节套能够沿调节柱的周向转动。

进一步的，所述腰带位于背部一侧设置有两个安装座，两个安装座之间固定有柔性调节带，所述柔性调节带与调节杆固定连接。

进一步的，所述调节柱上设置有多个锁固孔，多个锁固孔设置在同一直线上并沿朝向轴向方向，所述调节套上设置有弧形槽孔，所述调节套套设在调节柱上并通过螺钉限位，所述螺钉穿过弧形槽孔与锁固孔固定连接。

进一步的，所述调节柱为升降结构，所述调节套通过轴承与调节柱连接。

进一步的，所述末端臂部机构包括第一角杆、第二角杆和托举架，所述第一角杆与背板之间第一角杆与第二角杆之间以及第二角杆与托举架之间均设置有旋转连接部。

进一步的，所述托举架包括延长臂和托臂，所述托臂上设置有托板，所述延长臂和托臂之间通过转轴连接。

进一步的，所述托臂与托板之间设置有滑动组件。

进一步的，所述腰带和背板的材质为碳纤维

进一步的，所述腰带和背板均由刚性架以及包覆在刚性架外表面的保护层组成

进一步的，所述背板上开设有减重孔。

本发明的有益效果：

背板能够固定末端臂部机构，通过调节杆与腰带连接并设置绑带后，穿着稳定可靠，不易掉落，整体组件具有一定刚性即可，因此整体重量大大降低，并且重量的分布被肩部和腰部承担，穿戴极为舒适。

高度调节器能够适合不同身高的人使用，并且在穿戴时，能够通过调节套和调节柱的配合实现身体扭转而不牵制，大大提高舒适度。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的部分结构前视示意图；

图3是本发明的穿戴示意图。

图中标号说明：1、腰带，2、背板，3、末端臂部机构，4、调节杆，5、高度调节器，6、搭肩部，7、调节柱，8、调节套，9、安装座，10、柔性调节带，11、锁固孔，12、弧形槽孔，13、第一角杆，14、第二角杆，15、托举架，16、旋转连接部，17、延长臂，18、托臂，19、托板，20、滑动组件，21、减重孔，22、绑带槽口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1至图3所示，本发明的穿戴于背部的上肢支撑固定装置的一实施例，包括腰带1、背板2和末端臂部机构3，腰带位于背部一侧设置有调节杆4，调节杆顶部设置有高度调节器5，高度调节器与背板固定连接，背板上设置有搭肩部6，腰带与搭肩部之间配合设置有绑带，绑带通过腰带与搭肩部上开设的绑带槽口22相互固定，末端臂部机构设置在背板上，末端臂部机构用于支撑肢体；在穿戴时如图3所示，将腰带穿戴在腰部，将背板贴在背部并将搭肩部搭设在肩部，最后通过绑带固定即可，末端臂部机构用于支撑臂膀，并将重量转移至背板上；整体结构的重量来源于腰带、背板和末端臂部机构，通过腰部和肩部可以有效的分散重力，使得穿戴舒适度提高；腰带、背板以及末端臂部机构的材质可为碳纤维，重量轻，强度大。也可以由刚性架以及包覆在刚性架外表面的保护层组成，保护层可以是皮或者橡胶，穿戴舒适柔软，刚性架提供足够的强度即可。在背板上开设有减重孔21，以进一步降低重量。

上述的高度调节器包括调节柱7和调节套8，调节柱能够调整调节套的安装高度，在使用时通过安装高度的调节使得腰带与背板之间距可调，适合不同人使用；调节套能够沿调节柱的周向转动，穿戴后，当进行转身时，保证腰带与背板之间能够扭转一定角度，提高穿戴舒适度。

为了进一步提高穿戴舒适度，在腰带位于背部一侧设置有两个安装座9，两个安装座之间固定有柔性调节带10，柔性调节带与调节杆固定连接，柔性调节带可以为钢带，具有固定使用的刚性，也具有施加压力后的柔性，从而保证在穿戴后，具有自适应身体各种动作，使得装置不再为硬梆梆的固定连接结构，而是具有一定柔性的连接。

上述的末端臂部机构包括第一角杆13、第二角杆14和托举架15，第一角杆与背板之间第一角杆与第二角杆之间以及第二角杆与托举架之间均设置有旋转连接部16。通过三处旋转连接部的设置以及高度调节器还具有一处旋转功能的配合，达到至少4个旋转自由度，使人体上身运动自如，同时也使末端臂部机构适应人体臂部运动。

托举架包括延长臂17和托臂18，托臂上设置有托板19，延长臂和托臂之间通过转轴连接。托臂与托板之间设置有滑动组件20，根据不同人的手臂长短可以通过滑动组件进行调节托板位置。

在一实施例中，调节柱上设置有多个锁固孔11，多个锁固孔设置在同一直线上并沿朝向轴向方向，调节套上设置有弧形槽孔12，调节套套设在调节柱上并通过螺钉限位，螺钉穿过弧形槽孔与锁固孔固定连接，在需要调节安装高度时，将螺钉卸下，移动调节套，根据锁固孔位置实现调节，最后锁固螺钉即可，螺钉的锁固是不会将调节套锁固的，调节套内的弧形槽孔套设在螺钉上，实现轴向的限位，在周向的转动为调节套限制转动角度，以实现上述所需要的功能。

在一实施例中，调节柱可以为升降结构，调节套通过轴承与调节柱连接，调节柱单独可以升降，调节套可以沿调节柱外表面转动，实现上述所需要的功能。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种穿戴于背部的上肢支撑固定装置，包括腰带、背板和末端臂部机构，所述腰带位于背部一侧设置有调节杆，所述调节杆顶部设置有高度调节器，所述高度调节器与背板固定连接，所述背板上设置有搭肩部，所述腰带与搭肩部之间配合设置有绑带，所述末端臂部机构设置在背板上，所述末端臂部机构用于支撑肢体；所述高度调节器包括调节柱和调节套，所述调节柱能够调整调节套的安装高度，所述调节套能够沿调节柱的周向转动。本发明结构简单，成本低，装配简单，穿戴在人体上舒适性较好。

技术研发人员：魏巍;林西川;岳春峰;刘晶晶
受保护的技术使用者：江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司
技术研发日：2018.10.22
技术公布日：2019.02.15