CN108145751B - 可拆卸助残机械臂辅助承重装置、助残机械臂及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可拆卸助残机械臂辅助承重装置，包括承重臂和定位机构，承重臂与定位机构相连，且承重臂通过定位机构安装在助残机械臂上，定位机构与助残机械臂之间为可拆卸式连接；所述承重臂包括工作推杆、辅助钩以及用于带动所述工作推杆实现沿工作推杆自身轴向往复移动的升降驱动机构，所述辅助钩设置在工作推杆的底端，辅助钩用于钩挂需要提取的重物。本发明还公开了一种助残机械臂，包括臂体及如上所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置。本发明还公开了一种如上所述的助残机械臂的使用方法，该方法能够实现辅助承重装置的安装及拆卸，有利于提升重物。利用本发明可以满足使用助残机械臂的人士对重物的提取需求。
Description
技术领域
本发明属于助残机械臂技术领域，尤其涉及一种可拆卸助残机械臂辅助承重装置、助残机械臂及其使用方法。
背景技术
肢体残疾会对人们的生活造成很大的困扰，为满足残疾人士生活自理的需求，助残机械臂需求广泛，目前市面上存在一些助残机械臂的机械结构轻巧，大都能满足相应的基本功能。
例如，公开号为CN106963524A的专利申请公开了一种3D打印肌电仿生假肢手臂，其包括上臂、前臂、肘关节和手掌，上臂通过肘关节与前臂连接，肘关节内置有带动肘关节旋转的旋转电机和带动前臂弯曲的弯曲电机，且肘关节的顶端与上臂的底端卡扣，前臂包括相连通的上段臂、中段臂和下段臂，上段臂的顶端与肘关节的底端活动连接，下断臂的底端与手掌活动连接，上段臂内置有电路板，中段臂内置有五个控制电机，下断臂内置有十个分线孔，五个控制电机、弯曲电机与旋转电机分别与电路板电连接，手掌包括五根手指，每根手指的指尖处均内置有用于固定牵引线的牵引线固定部，每根手指内的牵引线均穿过两个分线孔环绕在对应的牵引线固定部与控制电机之间。所述3D打印肌电仿生假肢手臂能帮助残疾人士完成基本的手臂功能，但是与现有的一些助残机械臂一样，对于相对沉重的物体的取放，存在承重能力差，强行提取会造成各臂段、各关节的连接处“拉伤”，降低假肢手臂或助残机械臂的使用寿命的问题。
由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。
发明内容
本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种可拆卸助残机械臂辅助承重装置、助残机械臂及其使用方法，以实现对提升、移动重物的需求。
本发明所采用的技术方案为：
可拆卸助残机械臂辅助承重装置，包括承重臂和定位机构，承重臂与定位机构相连，且承重臂通过定位机构安装在助残机械臂上，定位机构与助残机械臂之间为可拆卸式连接；所述承重臂包括工作推杆、辅助钩以及用于带动所述工作推杆实现沿工作推杆自身轴向往复移动的升降驱动机构，所述辅助钩设置在工作推杆的底端，辅助钩用于钩挂需要提取的重物。
所述承重臂还包括第一球铰，辅助钩通过第一球铰与工作推杆相连。
所述定位机构包括安装板和安装套环，安装板上开设有用于将安装板与助残机械臂连接的定位孔，安装套环与安装板相连，安装套环套置在助残机械臂上；所述工作推杆的外侧套置有定位套筒，所述定位机构还包括第一连接件，定位套筒通过第一连接件与安装套环或安装板相连。
所述安装套环的松紧度可调。
所述辅助承重装置还包括用于调整承重臂提升重物时的姿态的姿态调整机构，所述姿态调整机构包括连杆以及分别设置在连杆两端的限位堵头，所述定位套筒和安装板上均设置有与所述限位堵头相适配的导向滑槽，所述姿态调整机构还包括两个第二球铰，连杆的两端与限位堵头之间通过所述第二球铰相连。
所述升降驱动机构包括液压缸，液压缸的活塞杆与所述工作推杆相连；所述升降驱动机构还包括用于驱动所述液压缸动作的驱动部，驱动部包括驱动电机、传动组件和液压泵，液压泵与液压缸相连，所述驱动电机通过传动组件驱动液压泵动作。
所述承重臂还包括罩壳，所述升降驱动机构设置在罩壳内，所述定位机构还包括第二连接件，罩壳通过第二连接件与助残机械臂相连；所述罩壳上还设置有可拆卸式背带。
所述第一连接件包括第一电磁铁和第一铁片，所述第一铁片设置在安装板或安装套环上，第一电磁铁设置在定位套筒上，第一电磁铁通电后与第一铁片连接固定，第一电磁铁断电后断开与第一铁片的连接；所述第二连接件包括第二电磁铁和第二铁片，第二电磁铁设置在罩壳上，第二铁片设置在助残机械臂上，第二电磁铁通电后与第二铁片连接固定，第二电磁铁断电后断开与第二铁片的连接。
本发明还公开了一种助残机械臂，包括臂体，所述助残机械臂还包括控制***及如上所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置，所述安装套环套置在臂体前部，安装板与臂体相连，所述控制***包括压力传感器、电磁控制器及用于控制所述升降驱动机构的控制模块，所述压力传感器用于检测重物重量，电磁控制器控制第一电磁铁和第二电磁铁的通、断电，所述控制模块通过控制升降驱动机构控制工作推杆上升或下降。
本发明还公开了一种如上所述的助残机械臂的使用方法，该方法使用所述压力传感器检测待提取重物的重量，若检测值在所述助残机械臂的承重范围内，则不安装所述可拆卸助残机械臂辅助承重装置，直接使用助残机械臂提取重物，若检测值超出所述助残机械臂的承重范围，则把待提取重物置于辅助钩上，通过所述电磁控制器给第一电磁铁和第二电磁铁分别供电，实现可拆卸助残机械臂辅助承重装置的安装，之后通过所述控制模块控制升降驱动机构使工作推杆上升实现对重物的提升，到达指定地点后，通过所述控制模块控制升降驱动机构使工作推杆下降实现重物的卸载，然后通过所述电磁控制器控制第一电磁铁和第二电磁铁，断开辅助承重装置与臂体之间的连接。
由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：
1、本发明中的辅助承重装置与助残机械臂的臂体之间为可拆卸式连接，这种连接方式给使用者带来很大的便利性。当在助残机械臂的臂体上安装本发明所述的辅助承重装置时，可以帮助使用者提取重物，避免了对助残机械臂本身的损坏，延长了助残机械臂的使用寿命。
2、本发明中辅助钩与工作推杆之间采用球铰连接，定位套筒与安装板之间采用球铰连接，提高了装置自身的灵活性，能够更好地适应提取物品时随身体动作以及物品动作，具有更强的仿生性能。
3、本发明结构简单，操作方便，重量较轻，给残疾人的生活带来极大的便利。
附图说明
图1为本发明中辅助承重装置的轴测图。
图2为本发明中承重臂的原理图。
图3为本发明中定位套筒与安装板、安装套环之间的装配示意图。
图4为本发明中连杆、限位堵头及第二球铰的装配示意图。
图5为本发明中辅助承重装置的使用状态图。
其中，
1、驱动电机 2、蜗杆 3、液压泵 4、推杆臂 5、第二电磁铁 6、电磁阀7、连接轴 8、罩壳 9、定位套筒 10、连杆 11、安装板 12、辅助钩 13、安装套环 14、第一电磁铁 15、第一铁片 16、吸油口 17、压油口 18、工作推杆 19、第一导向滑槽 20、第二导向滑槽 21、第一球铰 22、限位堵头 23、第二球铰24、可拆卸式背带
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。
如图1至图5所示，可拆卸助残机械臂辅助承重装置，包括承重臂和定位机构，承重臂与定位机构相连，且承重臂通过定位机构安装在助残机械臂上，定位机构与助残机械臂之间为可拆卸式连接。
所述承重臂包括工作推杆18、辅助钩12以及用于带动所述工作推杆18实现沿工作推杆18自身轴向往复移动的升降驱动机构。
所述辅助钩12设置在工作推杆18的底端，辅助钩12用于钩挂需要提取的重物。所述承重臂还包括第一球铰21，辅助钩12通过第一球铰21与工作推杆18相连，从而可以灵活地根据重物的摆动范围调整辅助钩12的姿态。
所述定位机构包括安装板11和安装套环13，安装板11上开设有用于将安装板11与助残机械臂连接的定位孔，安装套环13与安装板11相连，安装套环13可套置在助残机械臂上。所述工作推杆18的外侧套置有定位套筒9，所述定位机构还包括第一连接件，定位套筒9通过第一连接件与安装套环13或安装板11相连。所述第一连接件包括第一电磁铁14和第一铁片15，所述第一铁片15设置在安装板11或安装套环13上，第一电磁铁14设置在定位套筒9上，第一电磁铁14通电后与第一铁片15连接固定，第一电磁铁14断电后断开与第一铁片15的连接。
所述安装套环13的松紧度可调，从而可以将安装套环13安装在不同外径的助残机械臂的臂体外侧。松紧度可调的安装套环13可以有多种结构形式，例如可以将所述安装套环13设置为两个半壳式的结构，两个半壳式的结构一端均可围绕同一转轴转动、另一端分别设置两块分别与两个半壳式的结构相连的耳板，两块耳板的相对位置处开设螺孔，使用一根紧固螺栓穿过两个螺孔并使用紧固螺母紧固，针对不同外径的臂体，将两个半壳式的结构套置在臂体外侧，然后使用紧固螺栓和紧固螺母实现两耳板的连接，当臂体外径较小时，两耳板之间的相对距离较小，当臂体外径较大时，两耳板之间的相对距离较大，从而实现对不同臂体的适应和松紧度的调节。当然，所述安装套环13还可以采用其他的结构方式，只要能够实现松紧度可调即可。
所述辅助承重装置还包括用于调整承重臂提升重物时的姿态的姿态调整机构，所述姿态调整机构包括连杆10以及分别设置在连杆10两端的限位堵头22，所述定位套筒9上设置有与所述限位堵头22相适配的第二导向滑槽20，安装板11上设置有与所述限位堵头22相适配且与第二导向滑槽20位置相对的第一导向滑槽19，所述姿态调整机构还包括两个第二球铰23，连杆10的两端与限位堵头22之间通过所述第二球铰23相连，从而实现了定位套筒9与安装板11之间不同倾角的调节，适应了重物及助残机械臂不同摆幅的需求。
所述升降驱动机构包括液压缸，液压缸的活塞杆与所述工作推杆18相连，液压缸上设置有吸油口16、压油口17以及用于控制吸、压油口开闭的电磁阀6。所述升降驱动机构还包括用于驱动所述液压缸动作的驱动部，驱动部包括驱动电机1、传动组件和液压泵3，液压泵3与液压缸相连，所述驱动电机1通过传动组件驱动液压泵3动作。所述传动组件包括蜗轮及与蜗轮相适配的蜗杆2，蜗轮与驱动电机1的输出轴相连并在驱动电机1输出轴的带动下旋转，从而带动蜗杆2做直线往复运动，所述液压泵3内设置有推杆臂4，蜗杆2的末端与推杆臂4相连，推杆臂4动作实现液压泵3的压油吸油工作。
当然，本发明中的传动组件并不局限于上述的蜗轮、蜗杆的配合形式，还可以采用其它传动形式，只要能够实现将驱动电机1输出轴的旋转运动转换为液压泵3推杆臂4的直线往复运动即可。
所述承重臂还包括罩壳8，所述升降驱动机构设置在罩壳8内，所述定位机构还包括第二连接件，罩壳8通过第二连接件与助残机械臂相连。所述第二连接件包括第二电磁铁5和第二铁片，第二电磁铁5设置在罩壳8上，第二铁片设置在助残机械臂的臂体上，第二电磁铁5通电后与第二铁片连接固定，第二电磁铁5断电后断开与第二铁片的连接。
所述罩壳8上还设置有连接轴7，助残机械臂的臂体上设置有与所述连接轴7相适配的凹槽。
所述罩壳8上还设置有可拆卸式背带24，以方便使用者携带所述辅助承重装置。
本发明还公开了一种助残机械臂，包括臂体，所述臂体可以采用现有技术中的各类上臂假肢。所述助残机械臂还包括控制***及如上所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置。所述安装套环13套置在臂体前部，安装板11与臂体相连。
所述控制***包括压力传感器、电磁控制器及用于控制所述升降驱动机构的控制模块，所述压力传感器用于检测重物重量，电磁控制器控制第一电磁铁14和第二电磁铁5的通、断电，所述控制模块通过控制升降驱动机构控制工作推杆上升或下降。为了方便控制，可以在所述助残机械臂或辅助承重装置上设置相应的提升按钮和卸载按钮，摁下提升按钮，驱动电机1转动，并通过液压泵3驱动液压缸的活塞杆回缩实现重物的提升，摁下卸载按钮，驱动电机1反转，并通过液压泵3驱动液压缸的活塞杆伸长实现重物的向目标位置的卸载。
本发明还公开了一种如上所述的助残机械臂的使用方法，该方法使用所述压力传感器检测待提取重物的重量，若检测值在所述助残机械臂的承重范围内，则不安装所述可拆卸助残机械臂辅助承重装置，直接使用助残机械臂提取重物，若检测值超出所述助残机械臂的承重范围，则把待提取重物置于辅助钩12上，通过所述电磁控制器给第一电磁铁14和第二电磁铁5分别供电，实现可拆卸助残机械臂辅助承重装置的安装，之后通过所述控制模块控制升降驱动机构使工作推杆18上升实现对重物的提升，到达指定地点后，通过所述控制模块控制升降驱动机构使工作推杆18下降实现重物的卸载，然后通过所述电磁控制器控制第一电磁铁14和第二电磁铁5，断开辅助承重装置与臂体之间的连接。
需要说明的是，所述驱动电机1可以采用蓄电池供电或者采用充电电机，以方便辅助承重装置拆卸后可以给蓄电池或充电电机充电，以便于下次使用。
本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (8)
1.可拆卸助残机械臂辅助承重装置，其特征在于，包括承重臂、定位机构和用于调整承重臂提升重物时的姿态的姿态调整机构，承重臂与定位机构相连，且承重臂通过定位机构安装在助残机械臂上，定位机构与助残机械臂之间为可拆卸式连接；所述承重臂包括工作推杆、辅助钩以及用于带动所述工作推杆实现沿工作推杆自身轴向往复移动的升降驱动机构，所述辅助钩设置在工作推杆的底端，辅助钩用于钩挂需要提取的重物，所述定位机构包括安装板和安装套环，安装板上开设有用于将安装板与助残机械臂连接的定位孔，安装套环与安装板相连，安装套环套置在助残机械臂上；所述工作推杆的外侧套置有定位套筒，所述定位机构还包括第一连接件，定位套筒通过第一连接件与安装套环或安装板相连；所述姿态调整机构包括连杆以及分别设置在连杆两端的限位堵头，所述定位套筒和安装板上均设置有与所述限位堵头相适配的导向滑槽，所述姿态调整机构还包括两个第二球铰，连杆的两端与限位堵头之间通过所述第二球铰相连。
2.根据权利要求1所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置，其特征在于，所述承重臂还包括第一球铰，辅助钩通过第一球铰与工作推杆相连。
3.根据权利要求1所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置，其特征在于，所述安装套环的松紧度可调。
4.根据权利要求1所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置，其特征在于，所述升降驱动机构包括液压缸，液压缸的活塞杆与所述工作推杆相连；所述升降驱动机构还包括用于驱动所述液压缸动作的驱动部，驱动部包括驱动电机、传动组件和液压泵，液压泵与液压缸相连，所述驱动电机通过传动组件驱动液压泵动作。
5.根据权利要求1所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置，其特征在于，所述承重臂还包括罩壳，所述升降驱动机构设置在罩壳内，所述定位机构还包括第二连接件，罩壳通过第二连接件与助残机械臂相连；所述罩壳上还设置有可拆卸式背带。
6.根据权利要求5所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置，其特征在于，所述第一连接件包括第一电磁铁和第一铁片，所述第一铁片设置在安装板或安装套环上，第一电磁铁设置在定位套筒上，第一电磁铁通电后与第一铁片连接固定，第一电磁铁断电后断开与第一铁片的连接；所述第二连接件包括第二电磁铁和第二铁片，第二电磁铁设置在罩壳上，第二铁片设置在助残机械臂上，第二电磁铁通电后与第二铁片连接固定，第二电磁铁断电后断开与第二铁片的连接。
7.一种助残机械臂，包括臂体，其特征在于，所述助残机械臂还包括控制***及如权利要求6所述的可拆卸助残机械臂辅助承重装置，所述安装套环套置在臂体前部，安装板与臂体相连，所述控制***包括压力传感器、电磁控制器及用于控制所述升降驱动机构的控制模块，所述压力传感器用于检测重物重量，电磁控制器控制第一电磁铁和第二电磁铁的通、断电，所述控制模块通过控制升降驱动机构控制工作推杆上升或下降。
8.一种如权利要求7所述的助残机械臂的使用方法，其特征在于，该方法使用所述压力传感器检测待提取重物的重量，若检测值在所述助残机械臂的承重范围内，则不安装所述可拆卸助残机械臂辅助承重装置，直接使用助残机械臂提取重物，若检测值超出所述助残机械臂的承重范围，则把待提取重物置于辅助钩上，通过所述电磁控制器给第一电磁铁和第二电磁铁分别供电，实现可拆卸助残机械臂辅助承重装置的安装，之后通过所述控制模块控制升降驱动机构使工作推杆上升实现对重物的提升，到达指定地点后，通过所述控制模块控制升降驱动机构使工作推杆下降实现重物的卸载，然后通过所述电磁控制器控制第一电磁铁和第二电磁铁，断开辅助承重装置与臂体之间的连接。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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