用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置制造方法及图纸

用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置，包括自上而下依次连接的肩关节外骨骼多杆机构、脊柱关节外骨骼双六轴平台机构和髋关节外骨骼多杆机构，肩关节外骨骼多杆机构和髋关节外骨骼多杆机构的构造相同，脊柱关节外骨骼双六轴平台机构的顶部和底部分别与肩关节外骨骼多杆机构底部中间和髋关节外骨骼多杆机构的顶部中间固定连接。本发明专利技术充分减轻了人们背负重物的压力，并提供良好的助力作用，大大提高了背负重物的重量，也适用于老年人爬楼梯和行走的助力，还可用于医疗器械对病人的康复。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于涉及一种用于背负重物的减压助力装置，具体涉及一种用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置。
技术介绍
人们在背负重物时，下肢和脊柱会受到巨大压力，而且背负重物重量的极限较小。特别是在道路崎岖的地域，这些地方不能通过车辆，只能靠人来背负重物，而且行走路途较远，自然就需要一种能减轻人体压力，并且可增加背负重量的装置。另外，人们在上下楼梯或者长时间行走时，很容易出现疲劳乏力。特别是老年人，在行走和爬楼梯时问题更为突出。现有技术中已有的行走助力装置存在不足：不能方便的实现踝关节和髋关节外展/内收，甚至是小角度转动，这主要是因为助力装置缺少自由度。目前，能够实现多自由度、大范围活动的背负重物、行走和爬楼的减压助力装置在市场上尚未出现。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单、可靠性强、减压效果好、背负重量大、可使肩关节和髋关节实现外展/内收运动、脊柱实现多自由度、大范围活动的用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置，其特征在于：包括自上而下依次连接的肩关节外骨骼多杆机构、脊柱关节外骨骼双六轴平台机构和髋关节外骨骼多杆机构，肩关节外骨骼多杆机构和髋关节外骨骼多杆机构的构造相同，脊柱关节外骨骼双六轴平台机构的顶部和底部分别与肩关节外骨骼多杆机构底部中间和髋关节外骨骼多杆机构的顶部中间固定连接；髋关节外骨骼多杆机构包括中部连接板，中部连接板左侧和右侧分别设有一个左右对称的三维转动多杆驱动系统；左侧的三维转动多杆驱动系统包括多杆虚拟轴回转驱动器、侧踢回转驱动器、前踢回转驱动器、第一安装座、第二安装座、连杆、驱动杆、第一从动杆、第二从动杆、第三从动杆和大腿侧护板，多杆虚拟轴回转驱动器的互转中心线沿前后方向水平设置，侧踢回转驱动器的回转中心线沿垂直方向设置，前踢回转驱动器的中心线沿左右方向水平设置，侧踢回转驱动器的前侧与中部连接板的后侧固定连接，侧踢回转驱动器后侧动力输出端与第一安装座前侧连接，多杆虚拟轴回转驱动器设在第一安装座上，大腿侧护板上部左侧与前踢回转驱动器的动力输出端连接，前踢回转驱动器设在第二安装座上；连杆、驱动杆、第一从动杆、第二从动杆和第三从动杆均设有两根，多杆虚拟轴回转驱动器的动力输出轴的上端和下端分别与一根驱动杆的后端固定连接，一根第一从动杆的后端铰接在第一安装座的顶部，另一根第一从动杆的后端铰接在第一安装座的底部，第一从动杆与第一安装座的铰接点位于多杆虚拟轴回转驱动器的动力输出轴的前侧，驱动杆的前端与第三从动杆的后端铰接，第一从动杆后端与连杆右端固定连接，连杆的左端与第二从动杆后端铰接，第三从动杆的后部与连杆的右端铰接，上部的第三从动杆前端铰接在第二安装座顶部右侧，上部的第二从动杆前端铰接在第二安装座顶部左侧，下部的第三从动杆前端铰接在第二安装座底部右侧，下部的第二从动杆前端铰接在第二安装座底部左侧。大腿侧护板前侧和后侧分别设有前弧形挡板和后弧形挡板，左侧三维转动多杆驱动系统的前弧形挡板和后弧形挡板之间设有可拆卸的左大腿固定带，右侧三维转动多杆驱动系统的前弧形挡板和后弧形挡板之间设有可拆卸的右大腿固定带。脊柱关节外骨骼双六轴平台机构包括上连接块、下连接块、下圆环座、中圆环座和上圆环座，上圆环座的上表面固定设在上连接块的下表面，下圆环座的下表面固定设在下连接块的上表面，上连接块前侧固定连接在肩关节外骨骼多杆机构的中部连接板的后侧表面中部，下连接块前侧固定连接在髋关节外骨骼多杆机构的中部连接板的后侧表面中部，下圆环座上表面与中圆环座下表面之间设有六根下伺服缸，中圆环座上表面与上圆环座下表面之间设有六根上伺服缸，六根下伺服缸的上端分别球铰在中圆环座上，六根下伺服缸的下端分别球铰在下圆环座上，六根上伺服缸的上端分别球铰在上圆环座上，六根上伺服缸的下端分别球铰在中圆环座上；上连接块和下连接块之间设有用于背负重物的支撑框架。上圆环座下表面设有位于以上圆环座中心为圆心的一个圆上的六个上铰链球，每两个上铰链球为一组且相邻设置，三组上铰链球沿上圆环座中心均匀布置；下圆环座上表面设有位于以下圆环座中心为圆心的一个圆上的六个下铰链球，每两个下铰链球为一组且相邻设置，三组下铰链球沿下圆环座中心均匀布置；六个上铰链球和六个下铰链球上下一一对应设置；中圆环座上设有位于以中圆环座中心为圆心的一个圆上的六个安装孔，每两个安装孔为一组且相邻设置，三组安装孔沿中圆环座中心均匀布置，每一组安装孔在垂直方向上的投影位于相邻两组下铰链球之间，每个安装孔内均固定设有安装柱，安装柱下端设有位于中圆环座下方的第一中铰链球，安装柱上端设有位于中圆环座上方的第二中铰链球；六根上伺服缸的上端和下端均设有上球窝，六个上铰链球分别对应转动连接在一个上伺服缸上端的上球窝内，六个第二中铰链球对应转动连接在一个上伺服缸下端的上球窝内；六根下伺服缸的上端和下端均设有下球窝，六个下铰链球分别对应转动连接在一个下伺服缸下端的下球窝内，六个第一中铰链球对应转动连接在一个下伺服缸上端的下球窝内。多杆虚拟轴回转驱动器、侧踢回转驱动器、前踢回转驱动器和膝关节回转驱动器为减速电机、旋转伺服气缸或旋转伺服液压缸。上伺服缸和下伺服缸为直线型的液压缸、气缸或电动缸。采用上述技术方案，本专利技术中的肩关节外骨骼多杆机构左右两侧的侧护板可与上肢外骨骼装置连接，用于驱动并协调上肢的空间运动，并为上肢外骨骼装置提供良好的连接定位作用。髋关节外骨骼多杆机构的下部左右两侧分别连接一个下肢足部支撑外骨骼机构。两个下肢足部支撑外骨骼机构的构造相同且左右对称，左侧的下肢足部支撑外骨骼机构包括脚底板和大腿连接板，脚底板左侧和右侧之间设有脚部固定带，脚底板左侧设有小腿下护板，大腿连接板下端固定设有膝关节回转驱动器，膝关节回转驱动器的动力输出端连接有小腿上护板，小腿上护板下端与小腿下护板上端之间通过下伸缩结构连接，大腿连接板上端与大腿侧护板下端之间通过上伸缩结构连接；下伸缩结构和上伸缩结构的构造相同。下伸缩结构包括在小腿上护板下端面开设的下端敞口的下插槽以及在小腿下护板上端面开设有的上端敞口的上插槽，上插槽和下插槽上下对应设置，上插槽和下插槽内插设有插板，小腿上护板通过两个上螺栓与插板上部连接，小腿下护板通过两个下螺栓与插板下部连接。由于肩关节外骨骼多杆机构和髋关节外骨骼多杆机构的构造相同，因此，肩关节外骨骼多杆机构的具体构造不再赘述。人体穿戴上本专利技术，肩关节外骨骼多杆机构、脊柱关节外骨骼双六轴平台机构、髋关节外骨骼多杆机构均位于人体的后部，其中髋关节外骨骼多杆机构的两侧的大腿侧护板与大腿外侧接触，左大腿固定带将左侧的大腿侧护板与左侧的大腿绑紧，右大腿固定带将右侧的大腿侧护板与右侧的大腿绑紧。同样，肩关节外骨骼多杆机构也采用这种穿戴方式进行。两个下肢足部支撑外骨骼机构用于支撑肩关节外骨骼多杆机构、脊柱关节外骨骼双六轴平台机构和髋关节外骨骼多杆机构，人的两脚踏在脚底板上，通过脚部固定带固定。本专利技术中还应当包括有用于控制多杆虚拟轴回转驱动器、侧踢回转驱动器、前踢回转驱动器、膝关节回转驱动器、上伺服缸和下伺服缸的智能控制器，以及为控制多杆虚拟轴回转驱动器、侧踢回转本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置，其特征在于：包括自上而下依次连接的肩关节外骨骼多杆机构、脊柱关节外骨骼双六轴平台机构和髋关节外骨骼多杆机构，肩关节外骨骼多杆机构和髋关节外骨骼多杆机构的构造相同，脊柱关节外骨骼双六轴平台机构的顶部和底部分别与肩关节外骨骼多杆机构底部中间和髋关节外骨骼多杆机构的顶部中间固定连接；髋关节外骨骼多杆机构包括中部连接板，中部连接板左侧和右侧分别设有一个左右对称的三维转动多杆驱动系统；左侧的三维转动多杆驱动系统包括多杆虚拟轴回转驱动器、侧踢回转驱动器、前踢回转驱动器、第一安装座、第二安装座、连杆、驱动杆、第一从动杆、第二从动杆、第三从动杆和大腿侧护板，多杆虚拟轴回转驱动器的互转中心线沿前后方向水平设置，侧踢回转驱动器的回转中心线沿垂直方向设置，前踢回转驱动器的中心线沿左右方向水平设置，侧踢回转驱动器的前侧与中部连接板的后侧固定连接，侧踢回转驱动器后侧动力输出端与第一安装座前侧连接，多杆虚拟轴回转驱动器设在第一安装座上，大腿侧护板上部左侧与前踢回转驱动器的动力输出端连接，前踢回转驱动器设在第二安装座上；连杆、驱动杆、第一从动杆、第二从动杆和第三从动杆均设有两根，多杆虚拟轴回转驱动器的动力输出轴的上端和下端分别与一根驱动杆的后端固定连接，一根第一从动杆的后端铰接在第一安装座的顶部，另一根第一从动杆的后端铰接在第一安装座的底部，第一从动杆与第一安装座的铰接点位于多杆虚拟轴回转驱动器的动力输出轴的前侧，驱动杆的前端与第三从动杆的后端铰接，第一从动杆后端与连杆右端固定连接，连杆的左端与第二从动杆后端铰接，第三从动杆的后部与连杆的右端铰接，上部的第三从动杆前端铰接在第二安装座顶部右侧，上部的第二从动杆前端铰接在第二安装座顶部左侧，下部的第三从动杆前端铰接在第二安装座底部右侧，下部的第二从动杆前端铰接在第二安装座底部左侧。...

【技术特征摘要】
1.用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置，其特征在于：包括自上而下依次连接的肩关节外骨骼多杆机构、脊柱关节外骨骼双六轴平台机构和髋关节外骨骼多杆机构，肩关节外骨骼多杆机构和髋关节外骨骼多杆机构的构造相同，脊柱关节外骨骼双六轴平台机构的顶部和底部分别与肩关节外骨骼多杆机构底部中间和髋关节外骨骼多杆机构的顶部中间固定连接；髋关节外骨骼多杆机构包括中部连接板，中部连接板左侧和右侧分别设有一个左右对称的三维转动多杆驱动系统；左侧的三维转动多杆驱动系统包括多杆虚拟轴回转驱动器、侧踢回转驱动器、前踢回转驱动器、第一安装座、第二安装座、连杆、驱动杆、第一从动杆、第二从动杆、第三从动杆和大腿侧护板，多杆虚拟轴回转驱动器的互转中心线沿前后方向水平设置，侧踢回转驱动器的回转中心线沿垂直方向设置，前踢回转驱动器的中心线沿左右方向水平设置，侧踢回转驱动器的前侧与中部连接板的后侧固定连接，侧踢回转驱动器后侧动力输出端与第一安装座前侧连接，多杆虚拟轴回转驱动器设在第一安装座上，大腿侧护板上部左侧与前踢回转驱动器的动力输出端连接，前踢回转驱动器设在第二安装座上；连杆、驱动杆、第一从动杆、第二从动杆和第三从动杆均设有两根，多杆虚拟轴回转驱动器的动力输出轴的上端和下端分别与一根驱动杆的后端固定连接，一根第一从动杆的后端铰接在第一安装座的顶部，另一根第一从动杆的后端铰接在第一安装座的底部，第一从动杆与第一安装座的铰接点位于多杆虚拟轴回转驱动器的动力输出轴的前侧，驱动杆的前端与第三从动杆的后端铰接，第一从动杆后端与连杆右端固定连接，连杆的左端与第二从动杆后端铰接，第三从动杆的后部与连杆的右端铰接，上部的第三从动杆前端铰接在第二安装座顶部右侧，上部的第二从动杆前端铰接在第二安装座顶部左侧，下部的第三从动杆前端铰接在第二安装座底部右侧，下部的第二从动杆前端铰接在第二安装座底部左侧。2.根据权利要求1所述的用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置，其特征在于：大腿侧护板前侧和后侧分别设有前弧形挡板和后弧形挡板，左侧三维转动多杆驱动系统的前弧形挡板和后弧形挡板之间设有可拆卸的左大腿固定带，右侧三维转动多杆驱动系统的前弧形挡板和后弧形挡板之间设有可拆卸的右大腿固定带。3.根据权利要求1或2所述的用于连接四肢外骨骼机构的人体躯干机械外骨骼装置，其特征在于：脊...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震虎，
申请(专利权)人：黄河科技学院，
类型：发明
国别省市：河南;41