一种被动式负重机动外骨骼制造技术

本发明专利技术公开了一种被动式负重机动外骨骼，包括背板、腰背连接机构、髋部助力机构、膝部助力机构、踝部助力机构和足托，背板通过腰背连接机构与髋部助力机构连接，髋部助力机构与膝部助力机构连接，膝部助力机构与踝部助力机构连接，踝部助力机构与足托连接；其中，髋部助力机构、膝部助力机构和踝部助力机构能够分别带动人体髋关节、膝关节和踝关节动作，并且髋部助力机构、膝部助力机构和踝部助力机构分别具有弹性储能单元，通过弹性储能单元对各关节弹性助力。本发明专利技术各机构采用被动式驱动，无需电力续航，兼具灵活性和稳定性，可以在支撑负重的同时跟随人体灵活运动，并且在髋关节、膝关节和踝关节均设置了弹性助力机构，能够起到减缓负重行走疲劳的作用。缓负重行走疲劳的作用。缓负重行走疲劳的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种被动式负重机动外骨骼


[0001]本专利技术涉及外骨骼
，特别涉及一种被动式负重机动外骨骼。

技术介绍

[0002]在高原边境、丛林山地、地震灾区等大型运载设备难以发挥作用的场合，物资背负、抢险救援等任务对工作人员的负重机动能力提出巨大挑战。负重会增加体能消耗，影响机动能力，同时过大负重或过长时间负重会对身体造成伤害，引起肌肉、关节损伤。主动式外骨骼结构复杂且由于采用驱动电机等驱动，存在续航不足、运动灵活受限等问题，难以在以上户外运载及救援场景中应用。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、兼具灵活性和稳定性的被动式负重机动外骨骼。
[0004]为实现上述目的，本专利技术的被动式负重机动外骨骼，包括背板、腰背连接机构、髋部助力机构、膝部助力机构、踝部助力机构和足托，所述背板通过所述腰背连接机构与所述髋部助力机构连接，所述髋部助力机构与所述膝部助力机构连接，所述膝部助力机构与所述踝部助力机构连接，所述踝部助力机构与所述足托连接；其中，所述髋部助力机构、所述膝部助力机构和所述踝部助力机构能够分别带动人体髋关节、膝关节和踝关节动作，并且所述髋部助力机构、所述膝部助力机构和所述踝部助力机构分别具有弹性储能单元，通过所述弹性储能单元对各关节弹性助力。
[0005]进一步，所述腰背连接机构包括背连接件、腰连接件、滑动副，所述背连接件固定在所述背板上，所述腰连接件固定在所述髋部助力机构上，所述背连接件和所述腰连接件之间设置所述滑动副，所述背连接件和所述腰连接件通过所述滑动副相对滑动。
[0006]进一步，所述滑动副包括滑块和导轨，所述导轨设置在所述背连接件上，所述滑块滑动设置在所述导轨上，所述背连接件可转动设置在所述滑块上。
[0007]进一步，所述导轨两侧设置有限制所述滑块最大滑动位置的限位结构。
[0008]进一步，所述背板上设置有可折叠托架。
[0009]进一步，所述髋部助力机构包括髋支架、第一弹性元件、髋关节、连接件，所述第一弹性元件一端连接在所述髋关节架上，所述第一弹性元件的另一端连接在所述髋关节上，所述连接件将所述髋关节与大腿杆连接，所述髋关节设置在所述髋关节架上且能够围绕冠状轴、垂直轴、矢状轴旋转，所述第一弹性元件随着所述髋关节的矢状面内屈伸动作做弹性储能和助力。
[0010]进一步，所述髋支架与腰连接件连接，所述髋支架上设置有与所述腰连接件连接的连接板，所述腰连接件上设置有与所述连接板相配的滑槽，通过调节所述连接板伸入所述滑槽内的长度来调节所述髋支架的宽度。
[0011]进一步，所述连接件上设置有滑槽，通过调节所述大腿杆插入所述滑槽内的长度
来调节所述大腿杆的长度。
[0012]进一步，所述膝部助力机构包括第二弹性元件、膝关节和限位块，所述第二弹性元件的一端与大腿杆连接，所述第二弹性元件的另一端与所述膝关节连接，所述膝关节的一侧设置有防止膝关节过伸的所述限位块，所述膝关节与小腿杆转动连接，所述第二弹性元件随着所述膝关节矢状面的屈伸的动作做弹性储能和助力。
[0013]进一步，所述踝部助力机构包括踝支架、第三弹性元件和踝关节，所述第三弹性元件的一端与小腿杆连接，所述第三弹性元件的另一端与所述踝关节连接，所述踝关节能够绕冠状轴、矢状轴旋转，所述第三弹性元件随着所述踝关节矢状面的屈伸动作做弹性储能和助力。
[0014]本专利技术各机构之间均采用机械连接并采用被动式驱动，无需电力续航，兼具灵活性和稳定性，可以在支撑负重的同时跟随人体灵活运动，并且在髋关节、膝关节和踝关节均设置了弹性助力机构，提高穿戴舒适性，起到降低代谢能耗、防护肌肉骨骼损伤、减缓疲劳的作用。
[0015]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1
‑
图2为本专利技术一实施例的被动式负重机动外骨骼的结构示意图；
[0018]图3为本专利技术一实施例的腰背连接机构的结构示意图；
[0019]图4为本专利技术一实施例的托架的结构示意图；
[0020]图5
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图6为本专利技术一实施例的髋部助力机构的结构示意图；
[0021]图7
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图8为本专利技术一实施例的膝部助力机构的结构示意图；
[0022]图9为本专利技术一实施例的踝部助力机构和足托的结构示意图
具体实施方式
[0023]现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
[0024]在本专利技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0025]全文中描述使用的术语“顶部”、“底部”、“在
……
上方”、“下”和“在
……
上”、“左右方向”、“上下方向”是相对于装置的部件的相对位置，例如装置内部的顶部和底部衬底的相对位置。可以理解的是装置是多功能的，与它们在空间中的方位无关。
[0026]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0028]如图1和2所示，本专利技术的被动式负重机动外骨骼，包括背板1、腰背连接机构2、髋部助力机构4、膝部助力机构5、踝部助力机构6和足托7，所述背板1通过所述腰背连接机构2与所述髋部助力机构4连接，所述髋部助力机构4与所述膝部助力机构5连接，所述膝部助力机构5与所述踝部助力机构6连接，所述踝部助力机构6与所述足托7连接；其中，所述髋部助力机构4、所述膝部助力机构5和所述踝部助力机构6能够分别带动人体髋关节、膝关节和踝关节动作，并且所述髋部助力机构4、所述膝部助力机构5和所述踝部助力机构6分别具有弹性储能单元，通过所述弹性储能单元对各关节弹性助力。
[0029]如图3所示，所述腰背连接机构2包括背连接件21、腰连接件22、滑动副，所述背连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种被动式负重机动外骨骼，其特征在于，包括背板、腰背连接机构、髋部助力机构、膝部助力机构、踝部助力机构和足托，所述背板通过所述腰背连接机构与所述髋部助力机构连接，所述髋部助力机构与所述膝部助力机构连接，所述膝部助力机构与所述踝部助力机构连接，所述踝部助力机构与所述足托连接；其中，所述髋部助力机构、所述膝部助力机构和所述踝部助力机构能够分别带动人体髋关节、膝关节和踝关节动作，并且所述髋部助力机构、所述膝部助力机构和所述踝部助力机构分别具有弹性储能单元，通过所述弹性储能单元对各关节弹性助力。2.如权利要求1所述的被动式负重机动外骨骼，其特征在于，所述腰背连接机构包括背连接件、腰连接件、滑动副，所述背连接件固定在所述背板上，所述腰连接件固定在所述髋部助力机构上，所述背连接件和所述腰连接件之间设置所述滑动副，所述背连接件和所述腰连接件通过所述滑动副相对滑动。3.如权利要求2所述的被动式负重机动外骨骼，其特征在于，所述滑动副包括滑块和导轨，所述导轨设置在所述背连接件上，所述滑块滑动设置在所述导轨上，所述背连接件可转动设置在所述滑块上。4.如权利要求3所述的被动式负重机动外骨骼，其特征在于，所述导轨两侧设置有限制所述滑块最大滑动位置的限位结构。5.如权利要求1所述的被动式负重机动外骨骼，其特征在于，所述背板上设置有可折叠托架。6.如权利要求1或2所述的被动式负重机动外骨骼，其特征在于，所述髋部助力机构包括髋支架、第一弹性元件、髋关节、连接件，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆丹媚，李玉航，杜晓东，王道臣，刘昊，张利剑，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：