线性致动器驱动可穿戴上肢外骨骼结构

这款可穿戴上肢外骨骼采用线性致动器作为核心动力输出单元，整体框架采用双侧对称式结构设计，主体承载构件选用高强度轻质合金型材加工，在保证结构刚性的前提下尽可能控制整体自重，降低穿戴者的额外负载。从实际应用场景来看，该结构可适配两类核心使用需求，一类是面向上肢运动功能障碍人群的康复训练辅助，通过线性致动器的可控输出，带动穿戴者完成上肢抬举、屈伸等规律性康复动作，辅助患者逐步恢复上肢运动能力；另一类是面向重载作业场景的体力辅助，为长时间从事上肢托举、持重作业的从业人员提供额外的动力支撑，降低上肢肌肉群的持续负荷，减少职业性肌肉骨骼损伤的发生概率。在功能特性设计上，每侧上肢对应布置三组线性致动器，分别对应肩关节前屈、肘关节屈伸以及大臂侧摆的动作自由度，各致动器的安装点位经过人机工程学校核，转动副的回转中心与人体上肢对应关节的活动中心尽可能重合，避免穿戴过程中出现运动干涉或者额外的牵扯力，提升穿戴适配性。结构上的可调长孔设计覆盖了不同身高、不同臂长人群的穿戴适配需求，绑带安装位预留了足够的安装空间，可搭配柔性绑带实现与人体上肢的可靠固定，同时不会对肢体造成过度压迫。设计过程中优先考虑了安装边界的适配性，整体框架的背部支撑段贴合人体上躯干的自然曲度，不会对穿戴者的颈部、腰部活动造成限制，上肢侧的结构件外轮廓做了圆角钝化处理，避免动作过程中剐蹭穿戴者衣物或者皮肤。各转动副位置预留了标准的轴承安装位，可搭配自润滑轴承降低动作过程中的摩擦阻力，提升动作输出的平顺性。线性致动器的两端采用铰接式连接结构，可在动作过程中自适应小角度的偏转，补偿加工与装配过程中产生的位置误差，避免致动器承受径向载荷而缩短使用寿命。从结构布局来看，动力元件全部布置在框架外侧，不会与人体肢体产生运动干涉，线缆走线可沿框架内侧的预留槽位布置，避免动作过程中拉扯线缆。整体结构的活动范围经过限位设计，各自由度的活动角度覆盖人体上肢日常活动的常用角度区间，同时设置硬限位结构避免动作超程造成关节损伤或者结构损坏。