穿戴式上肢助力外骨骼机械臂结构

该结构针对上肢肌力不足人群的日常动作辅助、上肢运动功能障碍患者的康复训练场景设计，可适配不同肩宽、臂长的成年使用者，整体采用背部承载式布局，将驱动单元的重量集中在人体背部重心区域，降低单侧肢体的负重感，避免长时间穿戴带来的额外肌肉负荷。背部支撑结构采用仿生贴合的曲面造型，贴合人体背部生理曲度，预留了脊柱区域的避让空间，避免穿戴时对脊柱造成压迫，绑带固定点位分布在腰腹、肩胛区域，可通过绑带张紧度调整适配不同体型，穿戴后不会影响人体躯干的正常扭转、弯腰动作。双侧臂部机构采用多关节串联布局，对应人体肩部、上臂、前臂的生理关节活动范围，每个关节处设置独立的驱动单元，通过连杆机构传递动力，关节转动范围经过限位设计，完全覆盖人体上肢日常活动的角度区间，同时设置机械硬限位避免关节过转对人体造成伤害。臂部的固定环采用轻量化镂空设计，环体内侧预留了柔性衬垫安装空间，可搭配不同厚度的缓冲衬垫适配不同臂围的使用者，固定环的开合结构可快速完成穿戴与拆卸，无需额外工具辅助。驱动单元选用集成式减速电机，布置在关节近端位置，降低臂部远端的转动惯量，提升动作响应的跟随性，电机输出端通过连杆与相邻臂段连接，传动间隙经过结构优化控制在极小范围内，助力过程中动作顺滑无卡顿。关节处的绿色圆形端盖为关节角度传感器的安装位，可实时采集每个关节的转动角度，配合驱动单元实现动作跟随与助力力矩的动态调整，线缆沿臂段内侧的走线槽布置，避免运动过程中线缆拉扯、剐蹭。整体结构的安装边界充分考虑人体穿戴的兼容性，背部支撑的宽度可在一定范围内调节，上臂段、前臂段的长度可通过连杆上的调节孔位进行调整，适配身高160cm至185cm区间的成年使用者，臂部固定环的开合尺寸可覆盖22cm至35cm的臂围范围。该结构在设计过程中优先控制整体自重，非承力部位采用镂空减重设计，承力部位选用高强度铝合金材质的结构件，兼顾结构强度与轻量化需求，单侧臂部的有效助力负载可覆盖日常持物、抬臂的常规需求，既可以用于康复训练过程中的上肢动作辅助，帮助患者逐步恢复上肢运动能力，也可以用于重体力劳作场景下的上肢负重助力，降低上肢肌肉的负荷，减少长期重体力劳作带来的肌肉劳损风险。各关节的转动轴与人体生理关节的转动轴尽量重合，降低穿戴过程中的人机干涉，提升穿戴的贴合度与动作的自然度，臂段结构的外侧做了圆角钝化处理，避免运动过程中剐蹭使用者身体或周边物体，驱动单元的安装座采用快拆结构，可根据使用需求快速更换不同扭矩规格的驱动单元，适配不同助力等级的使用场景。