多向连接模块、分布铰接装置，靠背及肢体辅助系统的制作方法

1.本发明属于肢体辅助装置技术领域，具体说就是多向连接模块、分布铰接装置，靠背及肢体辅助系统。


背景技术：

2.传统的胸腰椎支架，按照固定形状进行生产，仅能适应于某些情况，但对于上肢姿势特异(如基柱侧弯)的人，则有定制的需求，以适应不同的上肢姿势。比如腰椎畸形的人，则不能够使用固定形状的胸腰椎支架。如：2019221358378公开的一种插扣式胸腰椎固定支具。cn210250185u公开的防滑可调节胸腰支具。都属于有限可调的支具。不能随意进行调整。
3.对于偏瘫或高位截瘫病人来说，上肢姿势的固定也非常重要，统一使用固定式的胸腰椎支架，不能够适应渐进调整上肢姿态的需求，应用难度较大。
4.肢体辅助系统，如上肢或下肢外骨骼系统、轮椅等，逐渐成为偏瘫、截瘫等中枢神经病变的重要康复手段，现有技术中使用的都是固定式的胸腰椎支架，调整费力，贴合性差，固定上肢姿势的效果非常有限。如cn107049711a公开的可穿戴多功能外骨骼行走支架装置及其控制方法，使用固定式上肢支具。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术需求，本发明提供多向连接模块、分布铰接装置，靠背及肢体辅助系统。
6.多向连接模块(10)，由两块正面相对安装的铰板(1)和夹持于铰板(1)之间的铰球连臂(20)组成；铰板(1)具有多个外悬臂(2)，在外悬臂(2)的悬臂对面(12)上开设球面形的铰接面(3)；铰球连臂(20)由铰球(21)和连接各铰球(21)的连臂(22)构成；铰接面(3)与铰球(21)的半径相当，铰球(21)被夹持于两相对铰接面(3)之间；外悬臂(2)远端具有避让弧形部(11)，使得所述连臂(22)具有2α角的活动范围。
7.作为优选的实施方式2：铰接面(3)表面具有增摩层(26)；铰球(21)表面具有增摩层(26)；目的在于增大铰接面(3)和铰球(21)之间的静摩擦力和耐磨性；增摩层(26)为涂层或表面粗糙结构面。
8.作为优选的实施方式3：铰板(1)上的外悬臂(2)数量为3-4个；铰球连臂(20)上的铰球(21)为2-4个；当铰球(21)为3-4个时，连接各铰球(21)的连臂(20)是等长或不等长的。
9.作为优选的实施方式4：铰板(1)总体呈现中心对称形，外悬臂(2)沿铰板(1)边沿均布。
10.作为优选的实施方式5：所述的铰接面(3)和铰球(21)的球面半径为2-6mm。
11.作为优选的实施方式6：所述的两对锁的铰板(1)之间的紧固件(41)是子母对拧螺钉，子母螺钉的螺丝头、螺母头旋入紧固槽(4)中。
12.分布铰接装置(30)，由多组多向连接模块(10)连接而成，构成相互连接且相互间
具有2β活动角度的分布式蜂窝形结构，β≤α。
13.靠背，由多组分布铰接装置(30)组成；构成背部(61)和腋下部(62)，背部(61)和腋下部(62)共同形成环抱人(60)的异形结构。
14.肢体辅助系统，由权利要求5所述的靠背和肢体辅助装置(7)组成；靠背(6)与肢体辅助装置(7)的机体部位(70)相连接，所述的连接为固定连接或铰接；该系统用于辅助人(60)的日常位置转移、肢体形状矫正。
15.作为优选的实施方式2：所述的肢体辅助装置(7)为外骨骼机器人或轮椅。
16.本发明的整体突出有益效果有：
17.1、形状调整具有极高的灵活性；
18.2、整体大小随意设置，无限扩展。
附图说明
19.图1为铰板的主视图。
20.图2为铰板的aa向剖面图。
21.图3为铰板的后视图。
22.图4a为四球铰球连臂主视图。
23.图4b为四球铰球连臂右视图。
24.图4c为三球铰球连臂主视图。
25.图4d为两球铰球连臂主视图。
26.图4e为四球铰球连臂三维图。
27.图5为多向连接模块剖视图。
28.图6为分布铰接装置主视图。
29.图7a为分布铰接装置右视图。
30.图7b为分布铰接装置使用状态图。
31.图8为多个多向连接模块呈一定角度连接图。
32.图9a为图8的右视图。
33.图9b为图8的cc向剖视图。
34.图10a为多个多向连接模块呈一定角度连接三维图。
35.图10b为图10a的局部放大图bb。
36.图11为靠背使用状态图。
37.图12为肢体辅助系统三维图。
38.图中：
39.1-铰板，10-多向连接模块，11-避让弧形部，12-悬臂对面，2-外悬臂，20-铰球连臂，21-铰球，22-连臂，23-加强盘，24-三分铰臂，25-二分铰臂，26-增摩层，3-铰接面，30-分布铰接装置，4-紧固槽，40-弧形铰接装置，41-紧固件，5-避让弧，6-靠背，60-人，61-背部，62-腋下部，7-肢体辅助装置。
具体实施方式
40.为了应对上述技术需求，本发明提供多向连接模块、分布铰接装置，靠背及肢体辅
助系统，如图1至图12所示。
41.多向连接模块(10)，由两块正面相对安装的铰板(1)和夹持于铰板(1)之间的铰球连臂(20)组成；铰板(1)具有多个外悬臂(2)，在外悬臂(2)的悬臂对面(12)上开设球面形的铰接面(3)；铰球连臂(20)由铰球(21)和连接各铰球(21)的连臂(22)构成；铰接面(3)与铰球(21)的半径相当，铰球(21)被夹持于两相对铰接面(3)之间；外悬臂(2)远端具有避让弧形部(11)，使得所述连臂(22)具有2α角的活动范围。
42.其中α优选的角度为15
°
。
43.本发明的铰板(1)，铰球连臂(20)可以由铝铸造，或者冷镦工艺制造而成。尤其是在铰接面(3)的位置，具有如下实施方式2的增摩层(26)。
44.使用过程为：
45.1、两铰板(1)相对，两相对铰接面(3)之间既相对且形成包络球体表面的内壁；
46.2、将任一铰球(21)置于两相对铰接面(3)之间，并调整连臂(22)与铰板(1)之间的相对夹角；
47.3、将紧固件(41)穿过其中心的孔，通过锁紧，来固定两铰板(1)之间的位置；
48.4、施加上述的固定后，铰球(21)既被固定夹持于两相对铰接面(3)之间，不可移动，除非解除紧固件(41)的锁定。
49.作为优选的实施方式2：铰接面(3)表面具有增摩层(26)；铰球(21)表面具有增摩层(26)；目的在于增大铰接面(3)和铰球(21)之间的静摩擦力和耐磨性；增摩层(26)为涂层或表面粗糙结构面。
50.作为可选的方式：
51.增摩层(26)可以是喷砂形成较为粗糙的表面，工艺简单；但粗糙面的耐磨性欠佳，易随着使用时间的延长，而产生的失效的情况；
52.增摩层(26)可以通过冷镦、铸造、滚花等加工工艺形成的表面，寿命较长，但两增摩层(26)之间的滚花相对面不宜产生完美的咬合；
53.也可以是橡胶表面贴层等。
54.作为优选的实施方式3：铰板(1)上的外悬臂(2)数量为3-4个；铰球连臂(20)上的铰球(21)为2-4个；当铰球(21)为3-4个时，连接各铰球(21)的连臂(20)是等长或不等长的。
55.如图图4a-图4e所示。
56.不同的应用场景下，铰板(1)上的外悬臂(2)数量可以是不同的，在组合使用方式下，可以同时存在3个、4个甚至具有更多数量外悬臂(2)的铰板(1)。
57.作为优选的实施方式4：铰板(1)总体呈现中心对称形，外悬臂(2)沿铰板(1)边沿均布。
58.上述铰板(1)整体上呈平面形结构，如需组成空间更复杂的结构，外悬臂(2)为空间对称或不对称结构，作为拓展其功能的示例。
59.如各个铰板(1)都是相同的非中心对称结构，也可达到上述的连接方式效果。安装难度略微增加，依然可以通过各个外悬臂(2)尺寸的匹配实现。
60.作为优选的实施方式5：所述的铰接面(3)和铰球(21)的球面半径为2-6mm。所述的2-6mm，仅仅是将该技术应用于靠近人体，作为靠背、固定支架时，使用的尺寸。如将其应用于其他技术领域，则不受此尺寸限制。如应用于艺术造型领域，则尺寸可远大于此；应用于
化学分子键、原子键的模型搭建，尺寸也可根据需求调整。
61.作为优选的实施方式6：所述的两对锁的铰板(1)之间的紧固件(41)是子母对拧螺钉，子母螺钉的螺丝头、螺母头旋入紧固槽(4)中。
62.选择子母对拧螺钉，主要考虑子母对拧螺钉，在旋紧之后，具有近似的对称性，其螺丝头、螺母头尺寸基本一致。制造更为简单，既：通过设置两个完全一样的铰板(1)，来减小制造零件的多样性，降低整体加工成本。也可使用其他形式的紧固件。
63.分布铰接装置(30)，由多组多向连接模块(10)连接而成，构成相互连接且相互间具有2β活动角度的分布式蜂窝形结构，β≤α。各个多向连接模块(10)之间角度可调，从而使得分布铰接装置(30)可以构成任意的弧面形状，以适配人体的外形，如图7b所示。
64.靠背，由多组分布铰接装置(30)组成；构成背部(61)和腋下部(62)，背部(61)和腋下部(62)共同形成环抱人(60)的异形结构。
65.该靠背可以单独使用，作为如胸椎固定支架，尤其是作为上肢形状不标准的患者使用的胸椎固定支架。具有极高的灵活性，可以任意调整、紧固。
66.肢体辅助系统，由权利要求5所述的靠背和肢体辅助装置(7)组成；靠背(6)与肢体辅助装置(7)的机体部位(70)相连接，所述的连接为固定连接或铰接；该系统用于辅助人(60)的日常位置转移、肢体形状矫正。
67.作为优选的实施方式2：所述的肢体辅助装置(7)为外骨骼机器人或轮椅。
68.本发明的整体突出有益效果有：
69.1、形状调整具有极高的灵活性；
70.2、整体大小随意设置，无限扩展。
71.在本说明书的描述中，参考术语“实施方式”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
72.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。