一种搬运助力外骨骼装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种搬运助力外骨骼装置，包括腰部、手臂、髋关节和膝关节助力组件；腰部助力组件包括上背板和下背板，上背板与下背板之间还设有第一弹性件；手臂助力组件包括两组手臂助力机构，手臂助力机构包括手臂助力安装座和手部握持机构，手臂助力安装座上转动连接有手臂助力安装轴，其上套设有助力绳索和卷簧，助力绳索一端缠绕在手臂助力安装轴上，另一端与手部握持机构连接，手部握持机构能够在搬运重物时将对应位置的助力绳索卡死，且助力绳索在重物搬运完成后，能够在卷簧的回复力作用下回复到初始状态。本发明专利技术不需要增加动力源部件就可以实现对搬运过程中的助力，从而达到重量轻、成本低、结构设计简单巧妙目的。

【技术实现步骤摘要】
一种搬运助力外骨骼装置
本专利技术涉及可穿戴设备
，具体涉及一种搬运助力外骨骼装置。
技术介绍
随着现代生活水平的提高及社会生产力的发展，货物运输及搬运已成为人们生产生活的重要活动，搬运的便捷、迅速及安全成为提高效益及可靠服务的必要条件。港口、货物集散地、物流运输地、工厂、建筑工地、农用市场、工业园区、超市和商场等一系列场所是搬运使用最频繁密集的地方，货物运输方式及物料搬运效率对劳动生产率有很大的影响。如何使搬运更加便捷、迅速、安全成为提高生产效率重要问题。搬运动作对于人体是个复杂的全身协调工作，包括脚、腿、腰、背和手臂等部分的参与。搬运助力外骨骼装置是一种为人体搬运作业提供助力的装置，在搬运过程中使用搬运助力外骨骼装置能为人体搬运过程提供有效的助力，现今多数搬运助力外骨骼装置产品主要为有源动力形式，即主动外骨骼，通过电机、液压、气压缸等动力源提供动力，增强力量达到辅助效果。主动外骨骼由于有外源动力输出辅助，能显著提升人抬举重物的能力，但对于由于电机、液压缸等动力源部件的增加，需要解决重量大、成本高、设计复杂等一系列的问题，且佩戴者的行动能力可能会因为能源储备而受限，而在能源耗尽时会对搬运者造成巨大负担。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种不需要增加动力源部件就可以实现对搬运过程中的助力，从而达到重量轻、成本低、结构设计简单巧妙目的的搬运助力外骨骼装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种搬运助力外骨骼装置，包括腰部助力组件、手臂助力组件、髋关节助力组件和膝关节助力组件；所述腰部助力组件包括上背板和下背板，所述下背板与所述髋关节助力组件的对应位置通过第一轴向转动件进行连接，以使得所述下背板能够绕所述髋关节助力组件前后转动并与人体的弯腰动作相适应，所述上背板上设有用于将所述上背板缠绕在人体胸部位置的第一绑缚带，在所述上背板与所述下背板之间还设有第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别与所述上背板和所述下背板连接，所述第一弹性件在人体处于直立状态时为自由伸长状态，且所述第一弹性件在人体处于弯腰状态时能够被拉长并产生回复力；所述手臂助力组件包括沿轴向方向对称设置的两组手臂助力机构，所述手臂助力机构包括安装在所述上背板上的手臂助力安装座和用于与人体手部配合的手部握持机构，所述手臂助力安装座上转动连接有沿轴向方向设置的手臂助力安装轴，所述手臂助力安装轴上套设有助力绳索和卷簧，所述助力绳索用于与所述手臂助力安装轴连接的一端缠绕在所述手臂助力安装轴上，以使得所述助力绳索能够被拉长并带动所述手臂助力安装轴转动，且所述手臂助力安装轴转动以使得所述卷簧产生回复力，所述助力绳索远离其连接所述手臂助力安装轴的一端与所述手部握持机构连接，所述手部握持机构能够在搬运重物时将对应位置的所述助力绳索卡死，以避免在搬运重物时所述助力绳索的长度发生变化，且所述助力绳索在重物搬运完成后，能够在所述卷簧的回复力作用下回复到初始状态。在本方案中，以人体的方向作为参考方向，即本方案中的前、后、左、右、上、下分别对应为人体的前、后、左、右、上、下，同时本方案中的轴向为左右方向，竖向为上下方向，纵向为前后方向，且初始状态为未搬运重物时各零部件的状态。本专利技术的工作原理是：本专利技术的搬运助力外骨骼装置在使用时，首先将上背板上的第一绑缚带缠绕在人体的胸部位置，同时将髋关节助力组件穿戴在人体髋关节位置，人体手部握持在手部握持机构上，同时将助力绳索跨过对应侧人体的肩部位置，从而实现将外骨骼装置穿戴在人体的目的。正常站立状态时，助力绳索缠绕在手臂助力安装轴上，当人体准备进行搬运时，人体会由直立状态变为弯腰状态，此时下背板绕髋关节助力组件向前转动以适应人体的弯腰动作，在人体弯腰过程中，上背板和下背板之间的第一弹性件会被拉长，同时缠绕在手臂助力安装轴上的助力绳索被拉长以与人体手臂长度相适应，助力绳索被拉长的同时还将带动手臂助力安装轴转动，手臂助力安装轴转动将使得卷簧发生变形；当开始进行重物搬运时，手部握持机构将助力绳索卡死，使得手臂助力安装轴不再转动，助力绳索的长度不再发生变化并处于拉紧状态，此时重物的重力将经助力绳索分散并传递到承受能力较强的肩部位置，由此使得人体上肢的受力大幅减小，同时上背板和下背板之间的第一弹性件由于被拉长而产生回复力，该回复力也会对人体搬运重物时的腰部位置提供助力效果，当搬运完成后，手部握持机构对助力绳索的作用去除，此时卷簧释放弹性势能，使得助力绳索伸长的部分重新缠绕在手臂助力安装轴上以回复到初始状态；当搬运重物需要下蹲时，髋关节助力组件和膝关节助力组件能在起立时提供助力。由此本方案将重物重力分散传递到承受能力较强的肩部位置，减轻了人体上肢的受力，同时还起到了对人体腰部提供助力，以帮助搬运者抵消部分力矩的作用，同时对下肢蹲下和起立提供助力。本专利技术的有益效果在于：本专利技术根据人体搬运货物的动作特点，在搬运货物时，利用第一弹性件和助力绳索来达到分别为人体腰部和手臂搬运货物提供助力的目的，本专利技术与现有的主动式外骨骼装置相比，省去了电池、液压缸等动力源部件，从而使得整个装置的重量大大减轻，同时成本也大大的降低，同时本专利技术充分利用了人体搬运货物的动作特点，整个结构设计巧妙，整体结构简单。优选的，所述手臂助力机构还包括用于与人体肩部配合的肩带，所述肩带的一端用于连接在所述上背板上，所述肩带的另一端用于连接在所述第一绑缚带上，在所述肩带的内侧与人体肩胛骨对应的位置设有与人体的肩部形状相适应的弧形结构的肩垫软块，在所述肩带的外侧与所述肩垫软块对应的位置还设有肩垫硬块，在所述肩垫硬块上还分别通过第一安装座和第二安装座转动连接有第一定滑轮和第二定滑轮，所述助力绳索依次从所述第一定滑轮的下侧和所述第二定滑轮的上侧穿过，以使得所述第一定滑轮和所述第二定滑轮对所述助力绳索进行张紧和导向。这样，通过设置肩带，并将肩带两端分别连接在第一绑缚带和上背板上，以利用肩带与人体肩部位置进行配合穿戴，提高外骨骼装置穿戴的稳定性，同时在肩带的内侧设置与人体肩部形状相适应的肩垫软块，提高穿戴的舒适性，在肩带的外侧设置肩垫硬块，并在肩垫硬块上分别通过第一安装座和第二安装座转动连接第一定滑轮和第二定滑轮，并将助力绳索依次从第一定滑轮的下侧和第二定滑轮的上侧穿过，这样可以利用第一定滑轮和第二定滑轮对助力绳索进行张紧和导向，使得助力绳索始终处于张紧状态，保证搬运过程中重物重力能够有效的传递到人体肩部位置，同时保证助力绳索始终按既定的路线移动。优选的，所述助力绳索用于与所述手臂助力安装轴连接的一端缠绕在所述手臂助力安装轴上，所述助力绳索远离其连接所述手臂助力安装轴的一端穿过所述手部握持机构，并从所述手部握持机构引出后固定连接在所述第一安装座或所述第二安装座上。这样，通过将助力绳索整体设计为双股线的结构形式，将其活动端缠绕在手臂助力安装轴上，以使得在搬运重物时助力绳索能够伸长并与人体搬运时的状态相适应，其固定端固定在第一安装座或第二安装座上，并通过搬运时手部握持机构的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种搬运助力外骨骼装置，其特征在于，包括腰部助力组件、手臂助力组件、髋关节助力组件和膝关节助力组件；/n所述腰部助力组件包括上背板和下背板，所述下背板与所述髋关节助力组件的对应位置通过第一轴向转动件进行连接，以使得所述下背板能够绕所述髋关节助力组件前后转动并与人体的弯腰动作相适应，所述上背板上设有用于将所述上背板缠绕在人体胸部位置的第一绑缚带，在所述上背板与所述下背板之间还设有第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别与所述上背板和所述下背板连接，所述第一弹性件在人体处于直立状态时为自由伸长状态，且所述第一弹性件在人体处于弯腰状态时能够被拉长并产生回复力；/n所述手臂助力组件包括沿轴向方向对称设置的两组手臂助力机构，所述手臂助力机构包括安装在所述上背板上的手臂助力安装座和用于与人体手部配合的手部握持机构，所述手臂助力安装座上转动连接有沿轴向方向设置的手臂助力安装轴，所述手臂助力安装轴上套设有助力绳索和卷簧，所述助力绳索用于与所述手臂助力安装轴连接的一端缠绕在所述手臂助力安装轴上，以使得所述助力绳索能够被拉长并带动所述手臂助力安装轴转动，且所述手臂助力安装轴转动以使得所述卷簧产生回复力，所述助力绳索远离其连接所述手臂助力安装轴的一端与所述手部握持机构连接，所述手部握持机构能够在搬运重物时将对应位置的所述助力绳索卡死，以避免在搬运重物时所述助力绳索的长度发生变化，且所述助力绳索在重物搬运完成后，能够在所述卷簧的回复力作用下回复到初始状态。/n...

【技术特征摘要】
1.一种搬运助力外骨骼装置，其特征在于，包括腰部助力组件、手臂助力组件、髋关节助力组件和膝关节助力组件；
所述腰部助力组件包括上背板和下背板，所述下背板与所述髋关节助力组件的对应位置通过第一轴向转动件进行连接，以使得所述下背板能够绕所述髋关节助力组件前后转动并与人体的弯腰动作相适应，所述上背板上设有用于将所述上背板缠绕在人体胸部位置的第一绑缚带，在所述上背板与所述下背板之间还设有第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别与所述上背板和所述下背板连接，所述第一弹性件在人体处于直立状态时为自由伸长状态，且所述第一弹性件在人体处于弯腰状态时能够被拉长并产生回复力；
所述手臂助力组件包括沿轴向方向对称设置的两组手臂助力机构，所述手臂助力机构包括安装在所述上背板上的手臂助力安装座和用于与人体手部配合的手部握持机构，所述手臂助力安装座上转动连接有沿轴向方向设置的手臂助力安装轴，所述手臂助力安装轴上套设有助力绳索和卷簧，所述助力绳索用于与所述手臂助力安装轴连接的一端缠绕在所述手臂助力安装轴上，以使得所述助力绳索能够被拉长并带动所述手臂助力安装轴转动，且所述手臂助力安装轴转动以使得所述卷簧产生回复力，所述助力绳索远离其连接所述手臂助力安装轴的一端与所述手部握持机构连接，所述手部握持机构能够在搬运重物时将对应位置的所述助力绳索卡死，以避免在搬运重物时所述助力绳索的长度发生变化，且所述助力绳索在重物搬运完成后，能够在所述卷簧的回复力作用下回复到初始状态。


2.根据权利要求1所述的搬运助力外骨骼装置，其特征在于，所述手臂助力机构还包括用于与人体肩部配合的肩带，所述肩带的一端用于连接在所述上背板上，所述肩带的另一端用于连接在所述第一绑缚带上，在所述肩带的内侧与人体肩胛骨对应的位置设有与人体的肩部形状相适应的弧形结构的肩垫软块，在所述肩带的外侧与所述肩垫软块对应的位置还设有肩垫硬块，在所述肩垫硬块上还分别通过第一安装座和第二安装座转动连接有第一定滑轮和第二定滑轮，所述助力绳索依次从所述第一定滑轮的下侧和所述第二定滑轮的上侧穿过，以使得所述第一定滑轮和所述第二定滑轮对所述助力绳索进行张紧和导向。


3.根据权利要求2所述的搬运助力外骨骼装置，其特征在于，所述助力绳索用于与所述手臂助力安装轴连接的一端缠绕在所述手臂助力安装轴上，所述助力绳索远离其连接所述手臂助力安装轴的一端穿过所述手部握持机构，并从所述手部握持机构引出后固定连接在所述第一安装座或所述第二安装座上。


4.根据权利要求3所述的搬运助力外骨骼装置，其特征在于，所述手部握持机构包括第一手部握持块、第一手部基座和第一手部压片，所述第一手部握持块上沿轴向方向开设有两个第一指套凹槽，所述第一指套凹槽分别用于容纳人体手部的两根手指，以将所述手部握持机构套设在人体手部，在所述第一手部基座上沿轴向方向转动连接有手部转轴，所述手部转轴上套设有手部定滑轮，且在所述第一手部压片靠近所述手部定滑轮的一端还设有弧形结构的手部压紧块，所述助力绳索用于与所述手部握持机构连接的一端套设在所述手部转轴上，且所述助力绳索卡接在所述手部定滑轮和所述手部压紧块之间，以利用所述手部定滑轮和所述手部压紧块将对应位置的所述助力绳索卡死。


5.根据权利要求2所述的搬运助力外骨骼装置，其特征在于，所述手臂助力安装座上还连接有棘轮端盖，所述棘轮端盖上设有棘轮，所述手臂助力安装轴上连接有能够与所述棘轮啮合的棘爪，在所述手臂助力安装轴上开设有沿轴向设置的轴心孔和沿径向设置的绳索安装孔，所述助力绳索包括外管和钢绳，所述助力绳索穿过所述绳索安装孔，且所述外管固定在所述轴心孔处，所述钢绳穿过轴心孔处后与所述棘爪的一端连接，所述棘爪的另一端通过复位弹簧连接在所述手臂助力安装轴上，所述棘爪在搬运重物时能够在所述助力绳索的拉伸作用下转动到与所述棘轮啮合的位置，以使得所述助力绳索长度在搬运重物时不再发生变化，并在未搬运重物时能够在所述复位弹簧的作用下复位到与所述棘轮分离的位置，以使得所述助力绳索在所述卷簧的回复力作用下回复到初始状态。


6.根据权利要求5所述的搬运助力外骨骼装置，其特征在于，所述手部握持机构包括第二手部握持块、第二手部基座和第二手部压片，所述第二手部握持块与所述第二手部基座固定连接，在所述第二手部握持块上开...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎波，宁强，刘家红，李玉霞，刘闽超，秦小东，胡东森，覃磊，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50