辅助人体躯干的装置制造方法及图纸

本申请涉及辅助人体躯干的装置，该装置包括：躯干连杆(1)，其通过背带(2)连接到使用者的上背部；两个大腿连杆(3)，其分别通过腿带(4)与所述使用者的左右大腿联接；两个髋关节铰链(5)，其分别与所述使用者的左右髋关节对齐放置，并用于转动连接所述躯干连杆(1)和所述两个大腿连杆(3)；和扭矩发生器(6)，其通过鲍登线(7)联接到所述两个髋关节铰链(5)，并用于产生辅助扭矩，以减轻所述使用者的力矩负担。担。担。

【技术实现步骤摘要】
辅助人体躯干的装置


[0001]本申请涉及一种辅助人体躯干的装置，更具体地，涉及一种由使用者佩戴并在起重工作中减少腰部关节的力矩负担并减少背部的压缩载荷的便携式装置。该装置可应用于工厂、仓库、医院、机场、建筑、送货、生活辅助等多种场景。

技术介绍

[0002]据报道，仅在美国每年与工作相关的肌肉骨骼疾病(Work
‑
related musculoskeletaldisorders,WMSD)就达到2500亿美元。背部受伤是最普遍的WMSDs，从背部受伤中恢复需要很长时间。许多工作都会导致背部受伤，例如行李搬运、病人护理、房屋建造、汽车组装等。在这些工作中，工人需要频繁地弯曲躯干、举起或握住、放下，这对脊柱的L5/S1 区域产生很大的力矩负荷，导致肌肉疲劳和背部受伤。因此，非常需要一种能够对腰关节提供辅助、缓解肌肉疲劳的躯干辅助装置。

技术实现思路

[0003]本申请提出了一种辅助人体躯干的装置，其在躯干和大腿之间提供恢复性扭矩，减少弯曲和举重工作中背部的肌肉疲劳。
[0004]通常，本申请提供了一种辅助人体躯干的装置，所述装置包括：
[0005]躯干连杆，其通过背带连接到使用者的上背部；
[0006]两个大腿连杆，其分别通过腿带与所述使用者的左右大腿联接；
[0007]两个髋关节铰链，其分别与所述使用者的左右髋关节对齐放置，并用于转动连接所述躯干连杆和所述两个大腿连杆；和
[0008]扭矩发生器，其通过鲍登线联接到所述两个髋关节铰链，并用于产生辅助扭矩，以减轻所述使用者的力矩负担。
[0009]根据本申请的一个实施例，所述躯干连杆包括：
[0010]两个髋连杆，其分别与所述两个髋关节铰链可转动联接；
[0011]两个缆线连接器，其分别固定在所述两个髋关节上，并用于连接鲍登线；
[0012]两个上髋连杆，其分别通过上髋铰链与所述两个髋连杆可转动联接。
[0013]两个腰部连杆，其分别与两个上髋连杆联接，然后固定在腰部连接件上；和
[0014]背部连杆，所述背部连杆的一端固定在腰部连接件上，所述背部连杆的另一端与上背板可转动联接，所述上背板用于跟随所述使用者的上背部的位置变化。
[0015]根据本申请的一个实施例，每个所述髋关节铰链包括：
[0016]滑轮，其与所述大腿连杆固定并与所述髋连杆可转动联接；
[0017]铰链支架，其与所述滑轮可转动联接并连接所述背带；和
[0018]两个端帽，其用于锁定所述滑轮的轴向位置。
[0019]根据本申请的一个实施例，所述鲍登线的一端卡在所述滑轮中，另一端连接所述扭矩发生器。
[0020]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器附接到腰部位置并通过所述鲍登线驱动所述两个髋关节铰链。
[0021]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器包括：
[0022]支撑板，
[0023]两个轴座和，其分别固定在所述支撑板的两端；
[0024]两个外滑板和，其可在所述两个轴座和之间移动；
[0025]两个内滑板和，其可在所述两个外滑板和之间移动；和
[0026]压缩弹簧，其连接在所述内滑板和之间；
[0027]鲍登线的一端固定在所述外滑板上，另一端与所述髋关节铰链之一连接，鲍登线的一端固定在所述外滑板上，另一端与所述髋关节铰链的另一个连接。
[0028]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器还包括：
[0029]两个轴和，彼此平行放置并由所述轴座和支撑；
[0030]所述两个外滑板和以及所述两个内滑板和连接到所述轴和并且能够沿着所述轴和平稳地移动。
[0031]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器还包括：
[0032]弹簧套，固定在所述支撑板的中部，还用于引导所述压缩弹簧。
[0033]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器还包括：
[0034]弹性绳，其连接在所述外滑板和与所述装置的固定点之间，用于张紧所述鲍登线。
[0035]根据本申请的一个实施例，当所述使用者直立时，所述外滑板和处于预设的初始位置，并且所述外滑板和之间的距离比所述压缩弹簧的初始长度大。
[0036]根据本申请的一个实施例，当所述使用者将一条腿抬高到预定角度A时，所述压缩弹簧不压缩，在所述预定角度A处，所述外滑板中的一个被所述鲍登线拉动以与相应的所述内滑板接触。
[0037]根据本申请的一个实施例，当所述使用者弯腰或蹲下，所述躯干与大腿夹角小于或等于A/2时，所述压缩弹簧不压缩，当所述使用者弯腰或蹲下，所述躯干与大腿夹角减小A/2 以上时，所述压缩弹簧被压缩，并在所述髋关节铰链处产生辅助力矩，以减少所述使用者的腰部关节的力矩负荷。
[0038]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器安装在所述躯干连杆上并通过所述鲍登线驱动两个髋关节铰链，并且所述装置还包括传感控制箱，所述传感控制箱也安装在所述躯干连杆上，来为所述扭矩发生器提供控制信号和能量。
[0039]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器包括：
[0040]原动机，其包括电机和固定在底板上的滚珠丝杠，所述底板上设有滑轨；和
[0041]滑块，其与所述滚珠丝杠连接，并可通过原动机沿所述滑轨移动；
[0042]其中，所述鲍登线连接在所述滑块和所述髋关节铰链之间，以在所述躯干连杆和所述大腿连杆之间提供阻力力矩。
[0043]根据本申请的一个实施例，所述鲍登线包括出线鲍登线和回线鲍登线，并且所述扭矩发生器还包括两个滚轮，其中一个所述滚轮用于出线鲍登线，另外一个所述滚轮用于回线鲍登线，所述两个滚轮均安装在所述滑块上；所述出线鲍登线缠绕在所述滚轮上，其两端分别连接所述两个髋关节铰链，所述回线鲍登线缠绕在另一所述滚轮上，其两端也分别
连接所述两个髋关节铰链。
[0044]根据本申请的一个实施例，所述鲍登线包括出线鲍登线，并且所述扭矩发生器还包括用于所述出线鲍登线的滚轮，所述滚轮安装在滑块上；所述出线鲍登线缠绕在所述滚轮上，其两端分别连接所述两个髋关节铰链，滑块向后移动以通过所述电机拉动出线鲍登线。
[0045]根据本申请的一个实施例，所述扭矩发生器包括：
[0046]底板；
[0047]原动机，其包括固定在所述底板上的电机
[0048]滑轨，其固定在所述底板上；
[0049]滑块，可通过所述电机沿所述滑轨移动；和
[0050]主滑轮，其与所述电机联接；
[0051]其中，所述电机驱动所述主滑轮拉动所述鲍登线，带动所述滑块向后移动。
[0052]根据本申请的一个实施例，所述主滑轮包括内环和外环，所述内环和外环之间设置有多个弹性元件，所述多个弹性元件被配置为测量所述内环和所述外环之间的角度偏移。
[0053]根据本申请的一个实施例，所述原动机包括液压缸或气压缸。
[0054]根据本申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种辅助人体躯干的装置，包括：躯干连杆(1)，其通过背带(2)连接到使用者的上背部；两个大腿连杆(3)，其分别通过腿带(4)与所述使用者的左右大腿联接；两个髋关节铰链(5)，其分别与所述使用者的左右髋关节对齐放置，并用于转动连接所述躯干连杆(1)和所述两个大腿连杆(3)；和扭矩发生器(6)，其通过鲍登线(7)联接到所述两个髋关节铰链(5)，并用于产生辅助扭矩，以减轻所述使用者的力矩负担。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述躯干连杆(1)包括：两个髋连杆(101)，其分别与所述两个髋关节铰链(5)可转动联接；两个缆线连接器(102)，其分别固定在所述两个髋关节(101)上，并用于连接鲍登线(7)；两个上髋连杆(104)，其分别通过上髋铰链(103)与所述两个髋连杆(101)可转动联接；两个腰部连杆(105)，其分别与两个上髋连杆(104)联接，然后固定在腰部连接件(106)上；和背部连杆，所述背部连杆的一端固定在腰部连接件(106)上，所述背部连杆的另一端与上背板可转动联接，所述上背板用于跟随所述使用者的上背部的位置变化。3.根据权利要求2所述的装置，其中，每个所述髋关节铰链(5)包括：滑轮(501)，其与所述大腿连杆(3)固定并与所述髋连杆(101)可转动联接；铰链支架(502)，其与所述滑轮(501)可转动联接并连接所述背带(2)；和两个端帽(503)，其用于锁定所述滑轮(501)的轴向位置。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述鲍登线(7)的一端卡在所述滑轮(501)中，另一端连接所述扭矩发生器(6)。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的装置，其中，所述扭矩发生器(6)附接到腰部位置并通过所述鲍登线(7)驱动所述两个髋关节铰链(5)。6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述扭矩发生器(6)包括：支撑板(601)，两个轴座(602A)和(602B)，其分别固定在所述支撑板(601)的两端；两个外滑板(604A)和(604B)，其可在所述两个轴座(602A)和(602B)之间移动；两个内滑板(605A)和(605B)，其可在所述两个外滑板(604A)和(604B)之间移动；和压缩弹簧(606)，其连接在所述内滑板(605A)和(605B)之间；其中，鲍登线(608A)的一端固定在所述外滑板(604B)上，另一端与所述髋关节铰链(5)之一连接，鲍登线(608B)的一端固定在所述外滑板(604A)上，另一端与所述髋关节铰链(5)的另一个连接。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述扭矩发生器(6)还包括：两个轴(603A)和(603B)，彼此平行放置并由所述轴座(602A)和(602B)支撑；所述两个外滑板(604A)和(604B)以及所述两个内滑板(605A)和(605B)连接到所述轴(603A)和(603B)并且能够沿着所述轴(603A)和(603B)平稳地移动。8.根据权利要求6所述的装置，其中，所述扭矩发生器(6)还包括：弹簧套(607)，固定在所述支撑板(601)的中部，还用于引导所述压缩弹簧(606)。
9.根据权利要求6所述的装置，其中，所述扭矩发生器(6)还包括：弹性绳(610)，其连接在所述外滑板(604A)和(604B)与所述装置的固定点之间，用于张紧所述鲍登线(608A)和(608B)。10.根据权利要求6所述的装置，其中，当所述使用者直立时，所述外滑板(604A)和(604B)处于预设的初始位置，并且所述外滑板(604A)和(604B)之间的距离比所述压缩弹簧(606)的初始长度大。11.根据权利要求6所述的装置，其中，当所述使用者将一条腿抬高到预定角度A时，所述压缩弹簧(606)不压缩，在所述预定角度A...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁硕，喻豪勇，
申请(专利权)人：新加坡国立大学，
类型：发明
国别省市：