上肢助力系统论文和设计-郭少飞

全文摘要

本实用新型涉及一种上肢助力系统，所述上肢助力系统包括背部支架、手臂支架、电机和传动带；手臂支架包括大臂、小臂和手部，小臂的两端分别与大臂及手部可转动连接，大臂与背部支架可转动连接；上肢助力系统还包括分别设置在大臂、小臂及手部上的驱动件和转动轮，每一驱动件具有第一状态和第二状态，在第一状态时，驱动件在其对应的转动轮的转动下带动其所在的大臂、小臂或手部转动，在第二状态时，驱动件停止带动其所在的大臂、小臂或手部转动；电机设置在手臂支架或背部支架上，电机的转轮通过传动带与每一所述转动轮直接或间接地连接，以使电机运转时带动每一转动轮转动。

主设计要求

1.一种上肢助力系统，其特征在于，包括背部支架、手臂支架、电机和传动带；所述手臂支架包括大臂、小臂和手部，所述小臂的两端分别与所述大臂及所述手部可转动连接，所述大臂与所述背部支架可转动连接；所述上肢助力系统还包括分别设置在所述大臂、所述小臂及所述手部上的驱动件和转动轮，每一所述驱动件具有第一状态和第二状态，在第一状态时，所述驱动件在其对应的转动轮的转动下带动其所在的大臂、小臂或手部转动，在第二状态时，所述驱动件停止带动其所在的大臂、小臂或手部转动；所述电机设置在所述手臂支架或所述背部支架上，所述电机的转轮通过所述传动带与每一所述转动轮直接或间接地连接，以使所述电机运转时带动每一所述转动轮转动。

设计方案

1.一种上肢助力系统，其特征在于，包括背部支架、手臂支架、电机和传动带；

所述手臂支架包括大臂、小臂和手部，所述小臂的两端分别与所述大臂及所述手部可转动连接，所述大臂与所述背部支架可转动连接；

所述上肢助力系统还包括分别设置在所述大臂、所述小臂及所述手部上的驱动件和转动轮，每一所述驱动件具有第一状态和第二状态，在第一状态时，所述驱动件在其对应的转动轮的转动下带动其所在的大臂、小臂或手部转动，在第二状态时，所述驱动件停止带动其所在的大臂、小臂或手部转动；

所述电机设置在所述手臂支架或所述背部支架上，所述电机的转轮通过所述传动带与每一所述转动轮直接或间接地连接，以使所述电机运转时带动每一所述转动轮转动。

2.根据权利要求1所述的上肢助力系统，其特征在于，每一所述驱动件包括设置在所述手臂支架上的第一磁性件、设置在所述转动轮上且与所述第一磁性件相对的第二磁性件及设置在所述第一磁性件和所述第二磁性件之间的弹性件，所述第一磁性件和所述第二磁性件中的至少一个为电磁铁；在所述第一状态时，所述电磁铁通电，以使所述第一磁性件和所述第二磁性件相吸而压缩所述弹性件，从而所述第一磁性件与所述第二磁性件贴合，进而所述第一磁性件转动时带动所述第二磁性件转动；在所述第二状态时，所述电磁铁断电，所述第一磁性件和所述第二磁性件之间的磁吸力消失，所述弹性件伸张而使所述第一磁性件与所述第二磁性件分离。

3.根据权利要求2所述的上肢助力系统，其特征在于，所述第一磁性件与所述第二磁性件相对的侧部分别设有摩擦结构。

4.根据权利要求1所述的上肢助力系统，其特征在于，所述转动轮与所述手臂支架固定连接，所述驱动件包括设置在所述转动轮上的轮齿，所述传动带的内表面设有与所述轮齿啮合的带齿，所述轮齿可进入所述转动轮内或弹出所述转动轮的表面，在所述第一状态时，所述轮齿弹出所述转动轮的表面，以使所述电机通过所述传动带动所述转动轮转动，从而所述转动轮带动其所在的大臂、小臂或手部转动；在所述第二状态时，所述轮齿进入所述转动轮内。

5.根据权利要求1所述的上肢助力系统，其特征在于，所述手臂支架还包括设置在所述大臂、所述小臂和\/或所述手部上的电磁推杆，每一所述电磁推杆包括本体、可滑动地设置在所述本体中的推杆及与所述推杆连接的卡持部，所述电磁推杆通电时，所述推杆推动所述卡持部向背离所述本体的方向移动，以使所述卡持部与所述背部支架、所述大臂或所述小臂的端部卡持，从而使电磁推杆所在的所述大臂、所述小臂或所述手部固定；所述电磁推杆断电时，所述推杆向所述本体内移动，以带动所述卡持部与其对应的所述端部分离。

6.根据权利要求5所述的上肢助力系统，其特征在于，所述背部支架、所述大臂和所述小臂的端部为圆弧形，每一所述卡持部为与其对应的所述端部配合的弧形板。

7.根据权利要求1所述的上肢助力系统，其特征在于，所述背部支架上设有第一固定带，所述大臂、所述小臂和所述手部上分别设有第二固定带。

8.根据权利要求1所述的上肢助力系统，其特征在于，所述手臂支架的数量为两个，两个所述手臂支架分别与所述背部支架的相对的两端连接。

9.根据权利要求8所述的上肢助力系统，其特征在于，所述背部支架在两个所述手臂支架之间的长度可调节。

10.根据权利要求1所述的上肢助力系统，其特征在于，所述大臂、所述小臂和\/或所述手部上设有角度传感器，以监测所述大臂、所述小臂或所述手部转动的角度。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及助力器械技术领域，尤其涉及一种上肢助力系统。

背景技术

上肢助力系统通过驱动机构例如电机来带动肩关节、肘关节和腕关节的运动，可应用于医疗康复中进行人体上肢的康复治疗，也可协助人工进行货物的装卸，其应用越来越广泛。

现有的上肢助力系统的大臂、小臂和手部分别通过不同的电机来带动，使得上肢助力系统的控制比较复杂，并且多个电机使得上肢助力系统的重量较大，给人们的使用带来了不便。

实用新型内容

本实用新型提供一种上肢助力系统，以解决相关技术中的不足。

本实用新型一种上肢助力系统，包括背部支架、手臂支架、电机和传动带；

所述手臂支架包括大臂、小臂和手部，所述小臂的两端分别与所述大臂及所述手部可转动连接，所述大臂与所述背部支架可转动连接；

可选的，每一所述驱动件包括设置在所述手臂支架上的第一磁性件、设置在所述转动轮上且与所述第一磁性件相对的第二磁性件及设置在所述第一磁性件和所述第二磁性件之间的弹性件，所述第一磁性件和所述第二磁性件中的至少一个为电磁铁；在所述第一状态时，所述电磁铁通电，以使所述第一磁性件和所述第二磁性件相吸而压缩所述弹性件，从而所述第一磁性件与所述第二磁性件贴合，进而所述第一磁性件转动时带动所述第二磁性件转动；在所述第二状态时，所述电磁铁断电，所述第一磁性件和所述第二磁性件之间的磁吸力消失，所述弹性件伸张而使所述第一磁性件与所述第二磁性件分离。

可选的，所述第一磁性件与所述第二磁性件相对的侧部分别设有摩擦结构。

可选的，所述转动轮与所述手臂支架固定连接，所述驱动件包括设置在所述转动轮上的轮齿，所述传动带的内表面设有与所述轮齿啮合的带齿，所述轮齿可进入所述转动轮内或弹出所述转动轮的表面，在所述第一状态时，所述轮齿弹出所述转动轮的表面，以使所述电机通过所述传动带动所述转动轮转动，从而所述转动轮带动其所在的大臂、小臂或手部转动；在所述第二状态时，所述轮齿进入所述转动轮内。

可选的，所述手臂支架还包括设置在所述大臂、所述小臂和\/或所述手部上的电磁推杆，每一所述电磁推杆包括本体、可滑动地设置在所述本体中的推杆及与所述推杆连接的卡持部，所述电磁推杆通电时，所述推杆推动所述卡持部向背离所述本体的方向移动，以使所述卡持部与所述背部支架、所述大臂或所述小臂的端部卡持，从而使电磁推杆所在的所述大臂、所述小臂或所述手部固定；所述电磁推杆断电时，所述推杆向所述本体内移动，以带动所述卡持部与其对应的所述端部分离。

可选的，所述背部支架、所述大臂和所述小臂的端部为圆弧形，每一所述卡持部为与其对应的所述端部配合的弧形板。

可选的，所述背部支架上设有第一固定带，所述大臂、所述小臂和所述手部上分别设有第二固定带。

可选的，所述手臂支架的数量为两个，两个所述手臂支架分别与所述背部支架的相对的两端连接。

可选的，所述背部支架在两个所述手臂支架之间的长度可调节。

可选的，所述大臂、所述小臂和\/或所述手部上设有角度传感器，以监测所述大臂、所述小臂或所述手部转动的角度。

本实用新型实施例提供的上肢助力系统中，电机可带动转动轮转动，转动轮可在对应的驱动件处于第一状态时通过对应的驱动件带动其所在的大臂小臂或手部转动，驱动件处于第二状态时，停止带动其所在的大臂、小臂或手部转动。因而可通过控制驱动件的状态来对大臂、小臂或手部的转动进行单独控制，而无需通过不同的电机分别对大臂、小臂或手部的转动进行控制，从而可减小上肢助力系统的重量及控制的复杂度，降低制造成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型实施例一种上肢助力系统的立体结构图；

图2是图1所示的上肢助力系统的手臂支架的一个视角的立体结构图；

图3是图1所示的上肢助力系统的手臂支架的另一个视角的立体结构图；

图4是图3所示的手臂支架的立体分解图；

图5是图3所示的手臂支架的平面分解图；

图6是图2所示的磁性推杆的立体示意图；

图7是设有外壳的手臂支架的立体结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本实用新型实施例一种上肢助力系统的立体结构图；图2是图1所示的上肢助力系统的手臂支架的一个视角的立体结构图；图3是图1所示的上肢助力系统的手臂支架的另一个视角的立体结构图；图4是图3所示的手臂支架的立体分解图；图5是图3所示的手臂支架的平面分解图；图6是图2所示的磁性推杆的立体示意图；图7是设有外壳的手臂支架的立体结构图。

参见图1，并在必要时结合其它附图，本实用新型实施例提供的上肢助力系统100包括背部支架10、手臂支架20、电机50和传动带61、62、63。

所述手臂支架20包括大臂21、小臂22和手部23，所述小臂22的两端分别与所述大臂21及所述手部23可转动连接，所述大臂21背离小臂22的端部与所述背部支架10可转动连接。所述手臂支架20还包括设置在所述大臂21上的转动轮41和驱动件31、设置在所述小臂22上的转动轮42和驱动件32、以及设置在所述手部23上的转动轮43和驱动件33，每一所述驱动件31、32、33具有第一状态和第二状态，在第一状态时，驱动件31在转动轮41的带动下带动大臂21转动，驱动件32在转动轮42的带动下带动小臂22转动，驱动件33在转动轮43的带动下带动手部23转动；在第二状态时，驱动件31停止带动大臂21转动，驱动件32停止带动小臂22转动，驱动件33停止带动手部23转动。

所述电机50设置在所述手臂支架20或所述背部支架10上，所述电机50的转轮51通过所述传动带61、62、63与每一所述转动轮41、42、43直接或间接地连接，以使所述电机50运转时带动每一所述转动轮41、42、43转动。

本实用新型实施例提供的上肢助力系统100中，电机50可带动转动轮41、42、43转动，转动轮41、42、43可在对应的驱动件31、32、33处于第一状态时通过对应的驱动件31、32、33带动其所在的大臂21、小臂22或手部23转动，驱动件31、32、33处于第二状态时，停止带动其所在的大臂21、小臂22或手部23转动。因而可通过控制驱动件31、32、33的状态来对大臂21、小臂22或手部23的转动进行单独控制，而无需通过不同的电机分别对大臂、小臂或手部的转动进行控制，从而可减小上肢助力系统100的重量及控制的复杂度，减轻人体穿戴时的不舒适感，降低制造成本；并且电机50与转动轮41、42、43通过传动带进行连接，可增加上肢助力系统的柔韧度，便于穿戴。

参见图2至图6，该上肢助力系统100还可包括传动轮91和传动轮92，传动轮91与转动轮41并列设置且二者连接，转动轮41转动时传动轮91同步转动；传动轮92与转动轮42并列设置且二者连接，转动轮42转动时传动轮92同步转动。电机50可设置在背部支架10上，电机50的转轮51设置在背部支架10的外侧。电机50的转轮51通过传动带61与转动轮41连接，传动轮91通过传动带62与转动轮42连接，转动轮42通过传动带63与转动轮43连接。

电机50运转时，转轮51通过传动带61带动转动轮41转动，转动轮41带动传动轮91转动，传动轮91通过传动带62带动转动轮42转动，转动轮42带动传动轮92转动，传动轮92通过传动带63带动转动轮43转动。从而电机50可带动转动轮41、42、43同时转动。

下面以大臂21为例，对大臂21上设置的转动轮41及驱动件31进行具体介绍。

在一个实施例中，再次参见图4，大臂21上设置有转动轮41，所述驱动件31可包括设置在所述大臂21上的第一磁性件312、固定设置在所述转动轮41上且与所述第一磁性件312相对的第二磁性件313、以及设置在所述第一磁性件312和所述第二磁性件313之间的弹性件311，所述第一磁性件312和所述第二磁性件313中的至少一个为电磁铁。由于第二磁性件313固定设置在转动轮41上，则转动轮41转动时带动第二磁性件313转动。在所述第一状态时，电磁铁通电，所述第一磁性件312和所述第二磁性件313之间产生磁吸力而相吸，并压缩所述弹性件311，使得所述第一磁性件312与所述第二磁性件313贴合，进而所述第一磁性件312可带动所述第二磁性件313转动；在所述第二状态时，电磁铁断电，所述第一磁性件312和所述第二磁性件313之间的磁吸力消失，所述弹性件311伸张而使所述第一磁性件312与所述第二磁性件313分离。其中，第一磁性件312和第二磁性件313中的一个为电磁铁，另一个的材质为铁、钴或镍；或者，第一磁性件312和第二磁性件313均为电磁铁。弹性件311可以是压簧。

背部支架10、大臂21、转动轮41及传动轮91可通过转轴414连接，具体地，大臂21的端部和背部支架10的端部分别设有通孔，背部支架10的通孔内设置有推力轴承413，转轴414穿设推力轴承413、转动轮41和传动轮91的通孔，而将大臂21、背部支架10、转动轮41和传动轮91连接。转轴414的两端分别设有支撑轴承412、416，支撑轴承412、416的外侧分别固定有卡环411、417。其中，背部支架10可设置在大臂21的内侧，转动轮41可设置在大臂21的外侧，传动轮91设置在转动轮41的外侧，以便于装配。

弹性件311、第一磁性件312和第二磁性件313可套设在转轴414上，设置在大臂21与转动轮41之间。其中，第二磁性件313固定在转动轮41的内侧，第一磁性件312可相对于转轴414沿转轴414的轴向滑动。第一磁性件312上的通孔可为非圆形，转轴414穿设在第一磁性件312通孔中的部分与第一磁性件312上的通孔匹配；大臂21上的通孔可为非圆形，转轴414穿设在大臂21上的通孔中的部分与大臂21上的通孔匹配。如此设置第一磁性件312可带动转轴414转动，转轴414的转动可带动大臂21转动。非圆形例如可以是矩形。驱动件31在第一状态时，第二磁性件313的转动带动第一磁性件312转动，第一磁性件312带动转轴414转动，转轴414的转动带动大臂21转动，从而可实现对大臂21的控制。驱动件31在第二状态时，第一磁性件312与第二磁性件313之间的磁吸力消失，则弹性件311伸张，第一磁性件312与第二磁性件313分离，则第一磁性件312停止带动大臂21转动。

第一磁性件312与第二磁性件313相对的侧面可设有摩擦结构，摩擦结构例如可以是凸点、凸条等，从而第一磁性件312和第二磁性件313之间的摩擦力可增大，更利于第二磁性件313带动第一磁性件312转动。

在一个实施例中，所述大臂21上设有电磁推杆81。参见图6，所述电磁推杆81包括本体501、可滑动地设置在所述本体501中的推杆502及与所述推杆502连接的卡持部503。所述电磁推杆81通电时，所述推杆502推动所述卡持部503向背离所述本体501的方向移动，以使所述卡持部503与所述背部支架10的端部卡持，从而使电磁推杆81所在的所述大臂21停止转动；所述电磁推杆81断电时，所述推杆502向所述本体501内移动，以带动所述卡持部503与所述背部支架10的端部分离。电磁推杆81的设置可使得大臂21转动至指定的角度时将大臂21固定，避免大臂21在重力作用下继续转动。

其中，电磁推杆81的本体内部可设有电磁铁，推杆502可为磁铁，电磁铁在通电时产生与推杆502磁性相反的磁性，使得电磁铁与推杆502互相排斥，推杆502在排斥力的作用下向背离本体501的方向移动。电磁铁断电时，其磁性消失，推杆502对电磁铁之间产生磁吸力，则推杆502在磁吸力的作用下向本体501的内部移动。

所述背部支架10的端部可为圆弧形，卡持部503可为与所述背部支架10的端部配合的弧形板。如此卡持部503与背部支架10的端部配合较好，可将背部支架10卡持得更牢固。

电磁推杆81的卡持部503与背部支架10的端部可分别设有橡胶摩擦垫，以增大卡持部503与背部支架10的端部之间的摩擦力，从而卡持部503与背部支架10的端部可卡持得更牢固。当然，也可在卡持部503与背部支架10的端部中的一个设置凹槽，另外一个设置与凹槽匹配的凸起，通过凸起与凹槽的配合来实现对大臂21的固定。

电磁推杆81上还可设有固定部504，固定部504可罩设在本体501的外部，以固定和保护本体501，且固定部504上可设有安装孔，以便于安装在大臂21上。

再次参见图4，大臂21、小臂22、转动轮42、驱动件32及传动轮92可通过转轴424连接。具体地，大臂21的端部和小臂22的端部分别设有通孔，大臂21的通孔内设置有推力轴承423，转轴424穿设推力轴承423、转动轮42和传动轮92的通孔，而将大臂21、小臂22、转动轮42和传动轮92连接。转轴424的两端分别设有支撑轴承422、425，支撑轴承422、425的外侧分别固定有卡环421、426。其中，大臂21可设置在小臂22的内侧，转动轮42可设置在小臂22的外侧，传动轮92设置在转动轮42的外侧，以便于装配。

驱动件32可包括第一磁性件322、第二磁性件323及设置在第一磁性件322与第二磁性件323之间的弹性件321。弹性件321、第一磁性件322和第二磁性件323可套设在转轴424上，设置在小臂22与转动轮42之间。其中，第二磁性件323固定在转动轮42的内侧，第一磁性件322可相对于转轴424沿转轴424的轴向滑动。第一磁性件322上的通孔可为非圆形，转轴424穿设在第一磁性件322通孔中的部分与第一磁性件322上的通孔匹配；小臂22上的通孔可为非圆形，转轴424穿设在小臂22上的通孔中的部分与小臂22的通孔匹配。在第一状态时，电磁铁通电，所述第一磁性件322和所述第二磁性件323之间产生磁吸力而相吸，并压缩所述弹性件321，使得所述第一磁性件322与所述第二磁性件323贴合，进而所述第一磁性件322可带动所述第二磁性件323转动，从而第二磁性件323带动转轴424转动，转轴424的转动带动小臂22转动；在第二状态时，电磁铁断电，所述第一磁性件322和所述第二磁性件323之间的磁吸力消失，所述弹性件321伸张而使所述第一磁性件322与所述第二磁性件323分离，则第二磁性323停止带动第一磁性件322转动，则转轴424停止转动，小臂22停止转动。

小臂22、手部23、驱动件33及转动轮23可通过转轴434连接，具体地，手部23的端部和小臂22的下端部分别设有通孔，小臂22的通孔内设置有推力轴承433，转轴434穿设推力轴承433及转动轮43的通孔，而将小臂22、手部23及转动轮42连接。转轴434的两端分别设有支撑轴承432、435，支撑轴承432、435的外侧分别固定有卡环431、436。其中，小臂22可设置在手部23的内侧，转动轮43可设置在手部23的外侧，以便于装配。

驱动件33可包括第一磁性件332、第二磁性件333及设置在第一磁性件332与第二磁性件333之间的弹性件331。弹性件331、第一磁性件332和第二磁性件333可套设在转轴434上，设置在手部23与转动轮43之间。其中，第二磁性件333固定在转动轮43的内侧，第一磁性件332可相对于转轴434沿转轴434的轴向滑动。第一磁性件332上的通孔可为非圆形，转轴434穿设在第一磁性件332通孔中的部分与第一磁性件332上的通孔匹配；手部23上的通孔可为非圆形，转轴434穿设在手部23上的通孔中的部分与手部23的通孔匹配。在第一状态时，电磁铁通电，所述第一磁性件332和所述第二磁性件333之间产生磁吸力而相吸，并压缩所述弹性件331，使得所述第一磁性件332与所述第二磁性件333贴合，进而所述第一磁性件332可带动所述第二磁性件333转动，从而第二磁性件333带动转轴434转动，转轴434的转动带动手部23转动；在第二状态时，电磁铁断电，所述第一磁性件332和所述第二磁性件333之间的磁吸力消失，所述弹性件331伸张而使所述第一磁性件332与所述第二磁性件333分离，则第二磁性333停止带动第一磁性件322转动，则转轴434停止转动，手部23停止转动。

其中，驱动件32包括的第一磁性件322及第二磁性件323相对的侧面、驱动件33包括的第一磁性件332及第二磁性件333相对的侧面上可分别设有摩擦结构，以增大第一磁性件322与第二磁性件323、第一磁性件332与第二磁性件333之间的摩擦力。摩擦结构例如可以是凸点、凸条等。

所述小臂22上可设有电磁推杆82，电磁推杆82的结构可与电磁推杆81的结构相同。电磁推杆82在通电时其卡持部可与大臂21的下端卡持，以在小臂22转动至指定角度时将小臂22固定；电磁推杆82在断电时其卡持部与大臂21的端部分离，从而小臂22可在驱动件32的带动下转动。

手部23上可设有电磁推杆83，电磁推杆83的结构可与电磁推杆81的结构相同。电磁推杆83在通电时与小臂22的端部卡持，以在手部23转动至一定角度时将手部23固定；电磁推杆83在断电时其卡持部与小臂22的端部分离，从而手部23可在驱动件33的带动下转动。

电磁推杆82的卡持部与大臂21下端可分别设有橡胶摩擦垫，或者电磁推杆82的卡持部与大臂21下端中的一个设有凹槽，另一个设有与凹槽匹配的凸起，以使电磁推杆82的卡持部将小臂22固定得更牢固。电磁推杆83的卡持部与小臂22的下端可分别设有橡胶摩擦垫，或者电磁推杆83的卡持部与小臂22下端中的一个设有凹槽，另一个设有与凹槽匹配的凸起，以使电磁推杆83的卡持部将手部23固定得更牢固。

在另一个实施例中，驱动件31、32、33也可包括套设在转轴上的第一摩擦片(未图示)、第二摩擦片(未图示)及设置在第一摩擦片与第二摩擦片之间的子驱动件(未图示)。第一摩擦片与第二摩擦片相对设置，第二摩擦片固定在对应的转动轮41、42、43上，子驱动件可带动第一摩擦片在转轴414上向靠近或远离第二摩擦片的方向滑动。其中，子驱动件可以是旋转电机及与旋转电机相连的杠杆机构，杠杆机构与第一摩擦片连接。旋转电机运行时，杠杆机构可将旋转电机的转动转化为直线运动，并带动第一摩擦片向靠近第二摩擦片的方向移动，进而使第一摩擦片与第二摩擦片贴合，从而第二摩擦片可带动第一摩擦片转动；旋转电机与杠杆机构也可带动第一摩擦片向背离第二摩擦片的反向移动，从而使第一摩擦片与第二摩擦片分离，第二摩擦片停止带动第一摩擦片转动。子驱动件也可以是设置在两个摩擦片之间的直线电机，直线电机可带动第一摩擦片向靠近第二摩擦片的方向移动。子驱动件还可以是合金丝弹簧，当弹簧通电时压缩，则第一摩擦片和第二摩擦片贴合，当弹簧断电时伸张，使第一摩擦片和第二摩擦片分离。

在再一个实施例中，所述转动轮41、42、43可通过转轴414、424、434与大臂21、小臂22或手部23固定连接，驱动件也可包括设置在所述转动轮41、42、43上的轮齿，与转动轮41、42、43连接的传动带的内表面设有与所述轮齿啮合的带齿，所述轮齿可进入所述转动轮41、42、43内或弹出所述转动轮41、42、43的表面。在所述第一状态时，轮齿弹出所述转动轮41、42、43的表面，以使所述电机50带动所述转动轮41、42、43转动，从而所述转动轮41、42、43通过对应的转轴414、424、434带动其所在的大臂21、小臂22或手部23转动；在所述第二状态时，所述轮齿进入所述转动轮41、42、43内，电机50转动时对应的转动轮41、42、43不转动，进而转动轮41、42、43停止带动大臂21、小臂22或手部23转动。在该实施例中，上肢助力系统100可包括四个并列设置且连接在一起的传动轮，四个传送轮可同时转动。电机50的转轮51与其中一个传动轮通过传动带连接，另外三个转动轮分别与大臂21上的转动轮41、小臂22上的转动轮42及手部23上的转动轮43通过传动带连接。电机50运转时，通过转轮51带动四个传动轮一起转动。当转动轮41、42、43上的轮齿弹出所述转动轮41、42、43的表面时，电机50可通过传动轮带动对应的转动轮41、42、43转动，从而传动轮带动其所在的大臂21、小臂22或手部23转动。通过控制转动轮41、42、43的轮齿弹出或者进入转动轮41、42、43内，可单独对大臂21、小臂22和手部23的转动进行控制。

在一个实施例中，所述背部支架10上可设有第一固定带11，用于将背部支架10固定在人体背部。优选地，背部支架10的两侧分别设有第一固定带11，以使得背部支架10在人体背部上固定更牢固。

所述手臂支架20的大臂21上可设有第二固定带24，小臂22上设有第二固定带25，手部23上设有第二固定带26。第二固定带24用于将大臂21固定在人体的大臂上，第二固定带25用于将小臂22固定在人体的小臂上，第二固定带26用于将手部23固定在人体的手部上。

再次参见图1，背部支架10可包括上横梁12、下横梁13及连接上横梁12和下横梁13的杆部14。其中，上横梁12可包括第一上横梁121和第二上横梁122，第一上横梁121及第二上横梁122上分别设有多个安装孔，连接件可通过第一上横梁121与第二上横梁122上的安装孔将二者连接。下横梁13可包括第一下横梁131和第二下横梁132，第一下横梁131及第二下横梁132上分别设有多个安装孔，连接件可通过第一下横梁131与第二下横梁132上的安装孔将二者连接。

进一步地，通过控制第一上横梁121与第二上横梁122叠合的长度，使第一上横梁121的至少一个安装孔与第二上横梁122的至少一个安装孔对位，连接件通过对位的安装孔以将第一上横梁121与第二上横梁122连接，从而可调节上横梁12的总长度。同样地，下横梁13的总长度也可调节，以与上横梁12的长度大致相同。

所述手臂支架20的数量一般为两个，两个所述手臂支架20分别与所述背部支架10的相对的两端连接。

在一个实施例中，所述大臂21上可设有角度传感器71，所述小臂22上可设有角度传感器72，和\/或所述手部23上可设有角度传感器73，角度传感器71、72、73分别用来监测其所在的大臂21、小臂22或手部23转动的角度。比如，角度传感器71可用来监测大臂21相对于背部支架10的角度或转动的角度；角度传感器72可用来监测小臂22相对于大臂21的角度或转动的角度；角度传感器73可用来监测手部23相对于小臂22的角度或转动的角度。

上肢助力系统100可由控制系统进行控制，控制系统可控制电机50的运转、控制驱动件31、32、33的通电及断电、以及控制电磁推杆81、82、83的通电及断电，并可接收角度传感器71、72、73监测到的角度信息。例如，当需要控制小臂22转动时，控制系统控制电机50开始运转，并控制驱动件32通电，电机50运转时带动转动轮42转动，驱动件32通电后处于第一状态，并在转动轮42的转动下带动小臂22转动。小臂22转动的同时角度传感器72监测小臂22转动的角度，并发送至控制系统。控制系统根据角度传感器72监测到的角度信息判断出小臂22转动至指定角度时，控制电磁推杆82通电，则电磁推杆82的卡持部与大臂21的下端卡持，从而使得小臂22固定；同时控制系统控制驱动件32断电，驱动件32切换为第二状态，停止带动小臂22转动。控制系统控制大臂21及手部23转动的过程与上述的控制小臂22的过程类似，不再进行赘述。

再次参见图1，手部23的内侧可设置有控制板80，控制板80上可设置有至少三个按钮，用户可通过按压不同的按钮来实现对大臂21、小臂22或手部23的单独控制。

参见图7，大臂21的外部可设有外壳93，小臂22的外部可设有外壳94，外壳93将驱动件31、转动轮41及传动轮91包覆，外壳94将驱动件32、转动轮42及传动轮92包覆。外壳93及外壳94可使得上肢助力系统100更加美观，并且可保护内部的部件。

本申请实施例提供的上肢助力系统可应用在人体康复训练，协助穿戴者进行上肢运动，也可应用在货物装卸环节等，协助穿戴者进行货物装卸。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型实施方案后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本实用新型旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

设计图

上肢助力系统论文和设计

上肢助力系统论文和设计-郭少飞

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主设计要求

设计方案

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