腱力宝

解超　张佳露　宋烨珉　朱伊苓

摘 要：本装置为基于并联机构的肩肘关节外骨骼，目标受众为因事故，疾病等无法通过自主意识控制上肢而肌肉萎缩的患者。使用者通过佩戴该装备带动其上肢随外骨骼一起运动，以锻炼使用者上肢肌肉。通过肌电信号放大电路获取使用者使用时所产生的肌电信号并以LED矩阵反应其强弱并决定康复动作的快慢。本产品具有相对于市面产品更便携、稳固的机构，简易的自定义模块与较长的续航时间等优点。

关键词：外骨骼；丝杠；并联机构

1 作品详细介绍

该基于并联机构的肩肘关节外骨骼的肩关节模块、肘关节模块、基座模块如图1～3所示。

（1）基座：与使用者贴合部分，肩关节的铰链基座控制电路与电源所在。具有弹性机构可调节贴合程度以符合不同身形，通过四个铰链所衍生的搭扣紧固。可搭载温湿度传感器与风扇调节温度以增加舒适度。

（2）肩关节：通过三根二阶丝杆，六组虎克铰链组成3-RPR的并联机构。

（3）肘关节：两组普通丝杆组成的一个转动副关节。

2 工作原理

图4所示为本系统的工作原理图。

2.1 肩关节

作为使用伸缩杆的并联机构，其工作空间受伸缩杆最短值与最长值之比影响。常规伸杆（电动丝杠，气/液压缸）往往只能达到0.5，加上不可忽略的机构长度（减速器、电机、铰链等）这一比值只会更大。研究表明，当此比值为0.33时最佳。由此便设计了此二阶丝杠，通过M18丝杠（右牙）的顺时转动带动内部M8丝杠（左牙）的相对逆时转动，使得两对丝杠能够一起伸缩。……