一种可穿戴的随行助坐外骨骼制造技术

本实用新型专利技术为一种可穿戴的随行助坐外骨骼，包括上身背带、座椅、左腿和右腿；左腿和右腿均包括支撑机构、大腿、膝关节、小腿、踝关节和脚掌；所述支撑机构包括导轨上挡块、滑块、气弹簧连接件一、导轨、导轨下挡块、气弹簧和气弹簧连接件二；导轨的上、下端分别通过导轨上挡块和导轨下挡块固定在大腿的大腿骨架的下表面，滑块滑动安装在导轨上；气弹簧的上端通过气弹簧连接件一与滑块转动连接，气弹簧的下端通过气弹簧连接件二与小腿的小腿骨架转动连接；所述膝关节包括轴承座、套筒、轴承和膝关节连接轴。该外骨骼将气弹簧和导轨滑块组合使用，不需要人体施加额外的力来抵消气弹簧的弹力，通过轴承结构实现大腿与小腿之间的转动。通过轴承结构实现大腿与小腿之间的转动。通过轴承结构实现大腿与小腿之间的转动。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴的随行助坐外骨骼


[0001]本技术属于外骨骼助力装置
，具体是一种可穿戴的随行助坐外骨骼。

技术介绍

[0002]目前，许多行业工人在作业时，由于没有较大的工作空间或者具体工作操作的限制等，往往需要长时间保持站立或半蹲姿势，使人容易感觉到疲劳，降低了工人作业的舒适度和工作效率，长此以往还会引发职业病，引起骨骼变形。例如，医生在做手术时，有时需要保持半蹲姿势，只能依靠自己的腿提供支撑力，耗费体力，会使医生更加劳累。而助坐外骨骼不仅能够为人体提供支撑，还不影响使用者进行工作操作。
[0003]现有的外骨骼绝大部分利用电机、液压系统、气压系统等动力源为人行走提供动力，这些动力源会使外骨骼的整体结构变得更为复杂，并且更加笨重，不利于穿戴外骨骼进行工作操作。例如申请号为201510384049.6的专利文献公开了一种坐式下肢外骨骼，通过两腿间的座椅使人体能够随时坐在座椅上，利用电机驱动，可以辅助人体行走；但是人体的坐姿支撑是通过膝关节处的阻尼离合器实现的，因此当人体坐下时并不稳定，此外由于电机的原因使外骨骼整体的复杂程度以及重量增加，能耗较高。现有外骨骼的膝关节连接多采用简单的铰接，例如申请号为201410705631.3的专利文献公开了一种穿戴式外骨骼座椅，通过大腿和小腿的两个支架以及支架间的伸缩杆实现人体的坐姿支撑，膝关节的连接仅仅通过简单的铰接，稳定性较差，同时加剧大腿和小腿之间的摩擦。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种可穿戴的随行助坐外骨骼。
[0005]本技术解决所述技术问题采用的技术方案是：
[0006]一种可穿戴的随行助坐外骨骼，包括上身背带、座椅、左腿和右腿；左腿和右腿的结构相同，均包括支撑机构、大腿、膝关节、小腿、踝关节和脚掌；其特征在于，
[0007]所述支撑机构包括导轨上挡块、滑块、气弹簧连接件一、导轨、导轨下挡块、气弹簧和气弹簧连接件二；导轨的上、下端分别通过导轨上挡块和导轨下挡块固定在大腿的大腿骨架的下表面，滑块滑动安装在导轨上；气弹簧的上端通过气弹簧连接件一与滑块转动连接，气弹簧的下端通过气弹簧连接件二与小腿的小腿骨架转动连接；
[0008]所述膝关节包括轴承座、套筒、轴承和膝关节连接轴；小腿的小腿骨架上端的两侧分别安装有轴承座，每个轴承座上均安装有轴承；膝关节连接轴贯穿小腿的小腿骨架上端和两个轴承，膝关节连接轴与轴承内圈固连，膝关节连接轴能相对于小腿骨架转动；大腿的大腿骨架下端与膝关节连接轴固连，套筒套装在膝关节连接轴上，且位于轴承内圈与大腿的大腿骨架之间。
[0009]所述踝关节包括连接销、连接块、踝关节套筒、一字转轴和踝关节连接件；踝关节
连接件转动安装在小腿的小腿伸缩管的下部，一字转轴的一端与踝关节连接件固连，另一端与踝关节套筒的一端固连；连接块的一端设有滑槽，连接块设有滑槽的一端插装在踝关节套筒的另一端，连接销插装在踝关节套筒和连接块的滑槽上，连接销能够沿着滑槽滑动，使连接块沿着踝关节套筒往复滑动，提供踝关节沿外骨骼前后方向的移动自由度；连接块的另一端与脚掌的后端转动连接。
[0010]所述大腿包括大腿骨架和大腿绑带；大腿骨架的上端与座椅的座椅骨架固连，大腿骨架下端的两侧分别设有与膝关节连接轴固连的端耳，小腿的小腿骨架上端位于两个端耳之间。
[0011]所述座椅包括座椅骨架和安装在座椅骨架上的坐垫；座椅骨架一端的两侧分别延伸出两个与各自的大腿骨架连接的倾斜杆，大腿骨架与倾斜杆的连接位置可调节。
[0012]所述小腿包括小腿骨架、小腿伸缩管和小腿绑带；小腿伸缩管插装在小腿骨架内，并通过卡箍锁紧，小腿伸缩管插入小腿骨架内的深度可调节。
[0013]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0014]1.现有的无源下肢外骨骼的支撑机构并没有考虑人体走动时，抬腿需要自身提供一部分力来抵消气弹簧的弹力，给人体走动造成阻碍，因此本技术将气弹簧和导轨滑块组合使用，气弹簧的一端固定在滑块上，另一端固定在小腿骨架上，这样人走动时，滑块会沿着导轨往上移动，从而完成抬腿动作，而不需要人体施加额外的力来抵消气弹簧的弹力。下肢外骨骼的大腿和小腿普遍采用铰接机构，会使大腿和小腿内壁会产生较大的摩擦力，影响产品的使用寿命，而且还会对膝关节的转动造成一定的阻碍，因此本技术的膝关节采用轴承结构将大腿与小腿之间的转动转变为轴承内圈与外圈之间的转动，将常规铰接的面接触变为点接触，减小了摩擦力，使得膝关节的转动更加柔顺。
[0015]2.现有产品的踝关节普遍只有1个转动自由度，而人体的踝关节有3个转动自由度，所以现有产品的脚踝部分的运动灵活性很差。本技术的踝关节包含4个自由度，能够绕xyz三轴自由旋转，让脚踝能自由灵活运动，符合人体工程学，而且还拥有1个沿前后方向的移动自由度，此移动自由度可以在运动和蹲下的过程中，动态调整脚掌和小腿之间的距离，使行走和下蹲更加顺滑；下蹲时，连接块插入踝关节套筒内的深度可以自动调节，使得下蹲动作更加顺畅，减小下蹲时外骨骼对人体的冲击力；克服了现有产品的脚掌和小腿之间距离固定不变的缺陷。
[0016]3.本技术的结构简单，整体重量小，方便穿戴和携带，不需要复杂的操作；同时可以通过上身背带将外骨骼对人体的力转移到上身，改善人体的受力情况，减小外骨骼对人体正常行走的阻碍。
附图说明
[0017]图1为本技术的整体结构示意图；
[0018]图2为本技术的支撑机构与大腿和小腿的连接示意图；
[0019]图3为本技术的气弹簧与小腿骨架的连接示意图；
[0020]图4为本技术的膝关节与大腿和小腿的连接示意图；
[0021]图5为本技术的踝关节与脚掌和小腿连接的爆炸图；
[0022]图6为本技术的大腿骨架与座椅骨架的爆炸图；
[0023]图7为本技术的座椅骨架的结构示意图；
[0024]图中：1、上身背带；2、座椅；3、大腿；4、支撑机构；5、小腿；6、膝关节；7、踝关节；8、脚掌；
[0025]201、坐垫；202、座椅骨架；301、大腿骨架；302、大腿绑带；401、导轨上挡块；402、滑块；403、气弹簧连接件一；404、导轨；405、导轨下挡块；406、气弹簧；407、气弹簧连接件二；501、小腿骨架；502、小腿伸缩管；601、膝关节连接轴；602、套筒；603、轴承；604、轴承座；701、连接销；702、连接块；703、踝关节套筒；704、一字转轴；705、踝关节连接件；801、脚部绑带；
[0026]202
‑
1、倾斜杆；301
‑
1、端耳；502
‑
1、圆周槽；702
‑
1、滑槽。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例及附图对本技术做进一步详述，但并不以此作为对本申请保护范围的限定。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴的随行助坐外骨骼，包括上身背带、座椅、左腿和右腿；左腿和右腿的结构相同，均包括支撑机构、大腿、膝关节、小腿、踝关节和脚掌；其特征在于，所述支撑机构包括导轨上挡块、滑块、气弹簧连接件一、导轨、导轨下挡块、气弹簧和气弹簧连接件二；导轨的上、下端分别通过导轨上挡块和导轨下挡块固定在大腿的大腿骨架的下表面，滑块滑动安装在导轨上；气弹簧的上端通过气弹簧连接件一与滑块转动连接，气弹簧的下端通过气弹簧连接件二与小腿的小腿骨架转动连接；所述膝关节包括轴承座、套筒、轴承和膝关节连接轴；小腿的小腿骨架上端的两侧分别安装有轴承座，每个轴承座上均安装有轴承；膝关节连接轴贯穿小腿的小腿骨架上端和两个轴承，膝关节连接轴与轴承内圈固连，膝关节连接轴能相对于小腿骨架转动；大腿的大腿骨架下端与膝关节连接轴固连，套筒套装在膝关节连接轴上，且位于轴承内圈与大腿的大腿骨架之间。2.根据权利要求1所述的可穿戴的随行助坐外骨骼，其特征在于，所述踝关节包括连接销、连接块、踝关节套筒、一字转轴和踝关节连接件；踝关节连接件转动安装在小腿的小腿伸缩管的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，李克祥，王贵华，王俊辉，邱伦，曹鉴，李辉，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：