具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼制造技术

技术编号:20281652 阅读:253 留言:0更新日期:2019-02-10 16:01
一种具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼,大腿连接壳和小腿连接壳与大腿和小腿相贴合,大腿绷带、小腿绷带、腰带和连接带将大腿连接壳和小腿连接壳舒适的绑扎到使用者腿上,支撑构件支撑在地面上,帮助使用者得到休息。有益效果是:柔性下肢外骨骼的运动灵活,大腿连接壳和小腿连接壳能满足柔性变形的运动需求,适应不同腿围的穿戴者,能够减轻穿戴者的负重,长度可调,能适应不同身高的穿戴者,结构紧凑、操作简单、便于装拆、易于携带。

Flexible lower extremity exoskeleton with squatting support

A flexible lower extremity exoskeleton with squatting support function is provided. The thigh connecting shell and the leg connecting shell are joined with the thigh and the leg. The thigh bandage, the leg bandage, the waist bandage and the connecting belt comfortably bind the thigh connecting shell and the leg connecting shell to the user's leg. The supporting member is supported on the ground to help the user get rest. The beneficial effects are: flexible lower extremity exoskeleton movement, thigh connecting shell and leg connecting shell can meet the movement needs of flexible deformation, adapt to wearers with different leg circumferences, can reduce the wearer's load, adjustable length, can adapt to wearers of different height, compact structure, simple operation, easy to assemble and disassemble, easy to carry.

【技术实现步骤摘要】
具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼
本专利技术属于可穿戴的智能装备领域,尤其涉及具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼。
技术介绍
在许多工作领域中,例如医疗领域、产品流水线领域,其医生、护士或生产线工人,工作期间需要长时间站立,腿部得不到休息,经常感到身体酸痛,容易引起下肢肿胀和静脉曲张;另外,随着工作时间的不断增加,导致工作效率逐渐降低。这些领域的作业场所,受作业空间的限制,无法为工作者提供休息设施。为解决上述问题,现有技术采取让作业人员的腿上穿戴下肢外骨骼,充当穿戴者的外骨骼,帮助穿戴者可以坐下休息,缓解穿戴者的下肢关节载荷,减少腿部肌肉的疲劳,避免下肢肿胀和静脉曲张,提高穿戴者的工作效率。现有技术的下肢外骨骼通常采用刚体结构,其不足是:穿戴起来比较笨重,缺乏柔韧性和延展性,限制了穿戴者的灵活性和精巧性,容易引起严重的位姿偏差,穿戴者易疲劳性,舒适性差。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足,提供一种具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼,利用仿生学原理,依据人体蹲坐的运动姿态,能降低柔性下肢外骨骼的重量,缓解穿戴者的下肢关节载荷,提高穿戴者的工作效率。本专利技术采取以下的技术方案:一种具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼,包括腿部连接构件、绑扎构件和支撑构件,其特征在于:所述的腿部连接构件包括大腿连接壳和小腿连接壳,所述大腿连接壳是与大腿后部外形贴合的壳体,壳体由聚丙烯材料制成,大腿连接壳的左侧边部设有大腿螺栓,大腿连接壳的右侧中间部位设有大腿连接支架;所述小腿连接壳是与小腿后部外形贴合的壳体,小腿连接壳上设有小腿连接支架;所述绑扎构件包括大腿绷带、小腿绷带、腰带和连接带,大腿绷带、小腿绷带、腰带和连接带是柔性带,连接带的一端垂直固定连接在腰带的中部,另一端垂直固定在大腿连接壳上边部;所述腰带的两端带有尼龙锁扣;所述大腿绷带的一端固定连接于大腿连接壳的右侧边部;所述小腿绷带的一端固定连接在小腿连接壳的右侧边部;所述支撑构件包括大腿螺栓、大腿连杆、膝关节部件、限位螺栓、连接杆、小腿连接支架、小腿连杆、小腿螺栓、大腿连接支架、大腿连接螺栓、气动弹簧压缩杆、限位装置、压缩杆连接螺栓、弹簧、支撑杆、支撑杆连接螺栓、转动套筒、挡板、挡板连接螺栓和小腿伸出连杆,所述大腿连杆是直杆,直杆的下端设有限位卡口,中心部开有与膝关节部件连接孔,大腿连杆的上端通过大腿螺栓连接在大腿连接壳左侧边部;所述连接杆是直杆,直杆的上端为一圆盘,圆盘中心设膝关节部件连接孔,圆盘的沿膝关节部件连接孔圆周均匀设有限位螺栓,连接杆上端圆盘中心的膝关节部件连接孔与大腿连杆下端的膝关节部件连接孔通过膝关节部件连接,连接杆下端连接在小腿连接壳的左侧边部;所述小腿连杆是由一段竖直杆与一段斜杆组成的折杆,竖直杆与斜杆之间的夹角为150度,竖直杆连接在小腿连接壳的左侧边部,与连接杆在小腿连接壳连接处相同位置,斜杆下端面与人体脚底面平齐;所述大腿连接装置是一连接板,连接板前端固定连接在大腿连接壳的右侧边部;所述膝关节部件是一连接螺栓,所述气动弹簧压缩杆包括一个弹簧套筒和一根直杆,弹簧套筒内置弹簧,直杆下端套装在弹簧套筒内,直杆的上端通过大腿连接螺栓与大腿连接装置后端相连;所述支撑杆是直杆,直杆的中上部位开有限位装置插孔,下半段上开有2~4个插销孔,直杆的上端与气动弹簧压缩杆的弹簧套筒的下端连接;所述转动套筒是圆套筒,转动套筒上口处设有支撑杆连接螺栓,支撑杆下端插入转动套筒上口内;所述小腿伸出连杆是直杆,直杆的一端通过小腿螺栓与小腿连杆的斜杆连接,另一端通过挡板连接螺栓与转动套筒下端连接,所述挡板是平板,挡板通过挡板连接螺栓连接在小腿伸出连杆上;所述限位装置包括调节杆、推杆、紧固螺钉、伸缩杆和套筒,所述套筒底部中心处开有圆孔,中部开有推杆孔,所述伸缩杆是钉字形杆,钉字形杆顶部圆盘的直径与套筒内径相配合,圆盘上开有螺栓孔,紧固螺钉旋紧在螺栓孔内,钉字形杆的直杆下端从套筒底部圆孔伸出,置于支撑杆上的限位装置插孔内,所述推杆是钉字形杆,钉字形杆的直杆下端从套筒中部的推杆孔插入套筒内,紧固螺钉将推杆固定在伸缩杆上,所述调节杆是直杆,直杆上开有三个调节孔,直杆的上端开有连接孔,直杆的直径与套筒内径相配合,调节杆安装在套筒的上口内,调节杆上端的连接孔与小腿连接壳上部连接,所述弹簧一端连接在支撑杆上端,另一端连接在限位装置的套筒的下部。使用时,首先测量穿戴者大腿的长度,调节大腿连杆与大腿连接壳的连接长度,测量穿戴者小腿的长度,调节连接杆和小腿连杆与小腿连接壳的连接长度,测量穿戴者膝关节的转动角度,调整限位螺栓在膝关节部件的固定位置,调节柔性下肢外骨骼膝关节的屈曲角度和伸展角度,适应穿戴者膝关节的转动范围,测量穿戴者最佳的蹲坐角度,调节套筒与调节杆的连接长度,调节支撑杆与转动套筒的连接长度,调整挡板与小腿伸出连杆的固定角度,调整气动弹簧压缩杆与支撑杆的固定角度,适应穿戴者最舒适的蹲坐姿态。然后,将腰带和连接带绑在穿戴者的腰部,调节大腿绷带与大腿连接壳的紧密程度,调节小腿绷带与小腿连接壳的紧密程度,让大腿连接壳和小腿连接壳紧密贴在穿戴者的腿部。穿戴者需要蹲坐的时候,向下拨动推杆,让伸缩杆插入支撑杆的孔中,限制支撑杆的逆时针转动,弹簧处于拉伸状态,同时挡板限制支撑杆的顺时针转动,实现柔性下肢外骨骼的稳定支撑,适应穿戴者的蹲坐姿态,帮助穿戴者可以坐下休息,缓解穿戴者的下肢关节载荷,减少腿部肌肉的疲劳,避免下肢肿胀和静脉曲张,提高穿戴者的工作效率。穿戴者需要站立的时候,向上拨动推杆,让伸缩杆脱离支撑杆的孔中,解除支撑杆的逆时针限位,在弹簧的回弹作用下,支撑杆转动贴到穿戴者的小腿,实现柔性下肢外骨骼的姿态复原,占据空间较小,方便穿戴行走。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益效果:1.采用变胞机构的结构型式,在运动的过程中,改变机构的拓扑结构和自由度,提高柔性下肢外骨骼的运动灵活性。2.柔性下肢外骨骼的大腿连接壳和小腿连接壳采用聚丙烯材料进行成型加工,满足柔性变形的运动需求,可以适应不同腿围的穿戴者,能够减轻穿戴者的负重,突破刚体结构对于穿戴者的运动限制,增加灵活性和精巧性。3.柔性下肢外骨骼能够调节大腿连杆和小腿连杆的长度,可以适应不同身高的穿戴者,保证柔性下肢外骨骼的关节旋转轴与穿戴者的关节轴重合,提高穿戴者的舒适性,具有结构紧凑、操作简单、便于装拆、易于携带的特点。附图说明图1是本专利技术站立姿态的结构示意图。图2是本专利技术蹲坐姿态的结构示意图。图3是本专利技术膝关节部件的局部放大图。图4是本专利技术限位装置的结构示意图。图1中:1-大腿螺栓,2-大腿绷带,3-大腿连杆,4-膝关节部件,5-限位螺栓,6-连接杆,7-小腿连接支架,8-小腿绷带,9-小腿连接壳,10-小腿连杆,11-小腿螺栓,12-腰带,13-连接带,14-大腿连接壳,15-大腿连接支架,16-大腿连接螺栓,17-气动弹簧压缩杆,18-限位装置,181-调节杆,182-推杆,183-紧固螺钉,184-伸缩杆,185-套筒,19-压缩杆连接螺栓,20-弹簧,21-支撑杆,22-支撑杆连接螺栓,23-转动套筒,24-挡板,25-挡板连接螺栓,26-小腿伸出连杆。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。一种具有蹲坐支撑性能本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼,包括腿部连接构件、绑扎构件和支撑构件,其特征在于:所述的腿部连接构件包括大腿连接壳(14)和小腿连接壳(9),所述大腿连接壳(14)是与大腿后部外形贴合的壳体,壳体由聚丙烯材料制成,大腿连接壳(14)的左侧边部设有大腿螺栓(1),大腿连接壳(14)的右侧中间部位设有大腿连接支架(15);所述小腿连接壳(9)是与小腿后部外形贴合的壳体,小腿连接壳(9)设有小腿连接支架(7);所述绑扎构件包括大腿绷带(2)、小腿绷带(8)、腰带(12)和连接带(13),大腿绷带(2)、小腿绷带(8)、腰带(12)和连接带(13)是柔性带,连接带(13)的一端垂直固定在腰带(12)的中部,另一端垂直固定在大腿连接壳(14)上边部;所述腰带(12)的两端带有尼龙锁扣;所述大腿绷带(2)的一端固定连接在大腿连接壳(14)的右侧边部;所述小腿绷带(8)的一端固定连接在小腿连接壳的右侧边部;所述支撑构件包括大腿螺栓(1)、大腿连杆(3)、膝关节部件(4)、限位螺栓(5)、连接杆(6)、小腿连接支架(7)、小腿连杆(10)、小腿螺栓(11)、大腿连接支架(15)、大腿连接螺栓(16)、气动弹簧压缩杆(17)、限位装置(18)、压缩杆连接螺栓(19)、弹簧(20)、支撑杆(21)、支撑杆连接螺栓(22)、转动套筒(23)、挡板(24)、挡板连接螺栓(25)和小腿伸出连杆(26),所述大腿连杆(3)是直杆,直杆的下端设有限位卡口,中心部开有与膝关节部件(4)连接孔,大腿连杆(3)的上端通过大腿螺栓(1)连接在大腿连接壳(14)左侧边部;所述连接杆(6)是直杆,直杆的上端为一圆盘,圆盘中心设膝关节部件连接孔,圆盘的沿膝关节部件连接孔圆周均匀设有限位螺栓(5),连接杆(6)上端圆盘中心的膝关节部件连接孔与大腿连杆(3)下端的膝关节部件连接孔通过膝关节部件(4)连接,连接杆(6)下端连接在小腿连接壳(9)的左侧边部;所述小腿连杆(10)是由一段竖直杆与一段斜杆组成的折杆,竖直杆与斜杆之间的夹角为150度,竖直杆连接在小腿连接壳(9)的左侧边部,与连接杆(6)在小腿连接壳(9)连接处相同位置,斜杆下端面与人体脚底面平齐;所述大腿连接支架(15)是一连接板,连接板前端固定连接在大腿连接壳(14)的右侧边部;所述膝关节部件(4)是一连接螺栓,所述气动弹簧压缩杆(17)包括一个弹簧套筒和一根直杆,弹簧套筒内置弹簧,直杆下端套装在弹簧套筒内,直杆的上端通过大腿连接螺栓(16)与大腿连接装置(15)后端相连;所述支撑杆(21)是直杆,直杆的中上部位开有限位装置插孔,下半段上开有2~4个插销孔,直杆的上端与气动弹簧压缩杆(17)的弹簧套筒的下端连接;所述转动套筒(23)是圆套筒,转动套筒(23)上口处设有支撑杆连接螺栓,支撑杆(21)下端插入转动套筒(23)上口内;所述小腿伸出连杆(26)是直杆,直杆的一端通过小腿螺栓(11)与小腿连杆(10)的斜杆连接,另一端通过挡板连接螺栓(25)与转动套筒(23)下端连接,所述挡板(24)是平板,挡板(24)通过挡板连接螺栓(25)连接在小腿伸出连杆(26)上;所述限位装置(18)包括调节杆(181)、推杆(182)、紧固螺钉(183)、伸缩杆(184)和套筒(185),所述套筒(185)底部中心处开有圆孔,中部开有推杆孔,所述伸缩杆(184)是钉字形杆,钉字形杆顶部圆盘的直径与套筒(185)内径相配合,圆盘上开有螺栓孔,紧固螺钉(183)旋紧在螺栓孔内,钉字形杆的直杆下端从套筒(185)底部圆孔伸出,置于支撑杆(21)上的限位装置插孔内,所述推杆(182)是钉字形杆,钉字形杆的直杆下端从从套筒(185)中部的推杆孔插入套筒内,紧固螺钉(183)将推杆(182)固定在伸缩杆(184)上,所述调节杆(181)是直杆,直杆上开有三个调节孔,直杆的上端开有连接孔,直杆的直径与套筒(185)内径相配合,调节杆(181)安装在套筒(185)的上口内,调节杆(181)上端的连接孔与小腿连接壳(9)上部连接,所述弹簧(20)一端连接在支撑杆(21)上端,另一端连接在限位装置(18)的套筒(185)的下部。...

【技术特征摘要】
1.一种具有蹲坐支撑性能的柔性下肢外骨骼,包括腿部连接构件、绑扎构件和支撑构件,其特征在于:所述的腿部连接构件包括大腿连接壳(14)和小腿连接壳(9),所述大腿连接壳(14)是与大腿后部外形贴合的壳体,壳体由聚丙烯材料制成,大腿连接壳(14)的左侧边部设有大腿螺栓(1),大腿连接壳(14)的右侧中间部位设有大腿连接支架(15);所述小腿连接壳(9)是与小腿后部外形贴合的壳体,小腿连接壳(9)设有小腿连接支架(7);所述绑扎构件包括大腿绷带(2)、小腿绷带(8)、腰带(12)和连接带(13),大腿绷带(2)、小腿绷带(8)、腰带(12)和连接带(13)是柔性带,连接带(13)的一端垂直固定在腰带(12)的中部,另一端垂直固定在大腿连接壳(14)上边部;所述腰带(12)的两端带有尼龙锁扣;所述大腿绷带(2)的一端固定连接在大腿连接壳(14)的右侧边部;所述小腿绷带(8)的一端固定连接在小腿连接壳的右侧边部;所述支撑构件包括大腿螺栓(1)、大腿连杆(3)、膝关节部件(4)、限位螺栓(5)、连接杆(6)、小腿连接支架(7)、小腿连杆(10)、小腿螺栓(11)、大腿连接支架(15)、大腿连接螺栓(16)、气动弹簧压缩杆(17)、限位装置(18)、压缩杆连接螺栓(19)、弹簧(20)、支撑杆(21)、支撑杆连接螺栓(22)、转动套筒(23)、挡板(24)、挡板连接螺栓(25)和小腿伸出连杆(26),所述大腿连杆(3)是直杆,直杆的下端设有限位卡口,中心部开有与膝关节部件(4)连接孔,大腿连杆(3)的上端通过大腿螺栓(1)连接在大腿连接壳(14)左侧边部;所述连接杆(6)是直杆,直杆的上端为一圆盘,圆盘中心设膝关节部件连接孔,圆盘的沿膝关节部件连接孔圆周均匀设有限位螺栓(5),连接杆(6)上端圆盘中心的膝关节部件连接孔与大腿连杆(3)下端的膝关节部件连接孔通过膝关节部件(4)连接,连接杆(6)下端连接在小腿连接壳(9)的左侧边部;所述小腿连杆(10)是由一段竖直杆与一段斜杆组成的折杆,竖直杆与斜杆之间的夹角为150度,竖直杆...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈勇杨文豪朱正阳韩萌
申请(专利权)人:大连交通大学
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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