本发明专利技术提供一种用于应急救援的踝关节助力外骨骼及助力外骨骼设备，脚部支撑机构包括均设置有弹性储能组件的前脚支撑和后脚支撑；被动储能机构包括弹性助力件、连接于小腿穿戴机构后侧的套筒以及伸入套筒并连接于后脚支撑后侧的拉杆，弹性助力件容置于套筒内且两端分别与套筒、拉杆抵接，拉杆能在套筒内往复做轴向运动并挤压或释放弹性助力件。本发明专利技术中的弹性助力件和弹性储能组件能共同为消防员提供助力，且保证弹性助力件的内置不外露，防止弹性助力件被卡住，提高了整机安全性，能适应崎岖不平、有石子石块的道路，避免了适用环境有局限的情况。有局限的情况。有局限的情况。
【技术实现步骤摘要】
用于应急救援的踝关节助力外骨骼及助力外骨骼设备
[0001]本专利技术属于外骨骼机器人
，尤其涉及一种用于应急救援的踝关节助力外骨骼及助力外骨骼设备。
技术介绍
[0002]近年来频繁发生的灾害和事故对消防员的救援效率提出了更高的要求。在城市巷道内、高层建筑内发生火灾时，在面对地震、森林火灾等自然气象灾害时，大型救援车辆很难到达开展救援，单兵负重运输变得尤为重要。而消防员自身携带的重型设备以及应急救援过程中的复杂情况会造成消防员身体上的疲劳，降低救援效率。助力外骨骼设备作为一种十分典型的人机一体化系统，目的是为了增强人体运动能力，降低运动代谢消耗，在应急救援领域可发挥巨大的潜力，具有迫切的现实需求。
[0003]按照有无动力源来分类，助力外骨骼设备可分为主动外骨骼和被动外骨骼。主动外骨骼虽可以提供更大的助力，但其携带的锂电池等对于经常出入高温火场的消防员来说，反而成为了威胁生命安全的潜在隐患。其中，被动外骨骼的下肢踝关节是人体运动过程中输出功率最高的远端关节，驱动踝关节运动的肌肉群在长时间或高强度运动中很容易感到疲劳，甚至可能会出现肌肉拉伤或崴脚，但现有的被动踝关节助力外骨骼大多都是针对老年人设计，或是为了康复训练所设计，其结构难以适应应急救援领域，面对崎岖不平、有石子石块的道路，或是湿滑路面，外骨骼无法完全发挥出效能，甚至可能会发生故障，导致消防员摔倒、滑倒，或是脚扭伤。
技术实现思路
[0004]本专利技术的主要目的是提出一种用于应急救援的踝关节助力外骨骼及助力外骨骼设备，旨在解决现有技术中的踝关节助力外骨骼使用安全性低且适用环境局限的技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供一种用于应急救援的踝关节助力外骨骼，其中，所述用于应急救援的踝关节助力外骨骼包括：小腿穿戴机构；脚部支撑机构，包括均设置有弹性储能组件的前脚支撑和后脚支撑，所述小腿穿戴机构、所述后脚支撑和所述前脚支撑通过两个旋转轴铰接于两个沿所述脚部支撑机构中心线对称布置的踝关节点；被动储能机构，包括弹性助力件、连接于所述小腿穿戴机构后侧的套筒以及伸入所述套筒并连接于所述后脚支撑后侧的拉杆，所述弹性助力件容置于所述套筒内且两端分别与所述套筒、所述拉杆抵接，所述拉杆能在所述套筒内往复做轴向运动并挤压或释放所述弹性助力件。
[0006]在本专利技术实施例中，所述被动储能机构还包括：第一轴套，可转动地安装于所述小腿穿戴机构，所述套筒的上端和所述第一轴套可拆卸连接；第二轴套，可转动地安装于所述后脚支撑，所述拉杆的下端和所述第二轴套可拆卸连接。
[0007]在本专利技术实施例中，所述第一轴套通过挂钩挂设于所述小腿穿戴机构，所述后脚支撑设置有安装架和依次穿过所述安装架、所述第二轴套的销轴，所述销轴和所述安装架
过盈配合的同时和所述第二轴套间隙配合。
[0008]在本专利技术实施例中，所述前脚支撑包括前脚板以及和所述小腿穿戴机构铰接于所述踝关节点的前脚骨架，所述弹性储能组件密封于所述前脚骨架和所述前脚板之间，所述后脚支撑包括后脚板以及与所述小腿穿戴机构铰接于所述踝关节点的后脚骨架，所述弹性储能组件密封于所述后脚骨架和所述后脚板之间。
[0009]在本专利技术实施例中，所述脚部支撑机构还包括两个弹性密封件，所述前脚板和所述前脚骨架通过其中一个所述弹性密封件密封连接；所述后脚板和所述后脚骨架通过另一个所述弹性密封件密封连接。
[0010]在本专利技术实施例中，所述前脚板和所述后脚板之间设置有调节间隙，所述前脚骨架的两侧均通过调节连杆和所述旋转轴铰接，两个所述调节连杆沿所述脚部支撑机构中心线对称布置，且所述调节连杆上设置有多个用于和所述前脚骨架连接的连接孔。
[0011]在本专利技术实施例中，所述弹性密封件为片状弹簧，且两个所述弹性密封件分别位于所述调节间隙的两侧。
[0012]在本专利技术实施例中，所述前脚骨架包括与所述前脚板密封连接的前脚主体板、分别设置于所述前脚主体板两侧且带有三角减重孔的三角护脚板、连接于两个所述三角护脚板之间的前脚绑带，所述三角护脚板的顶部向内折弯且通过所述调节连杆与所述旋转轴铰接。
[0013]本专利技术还提出一种助力外骨骼设备，所述助力外骨骼设备包括上述用于应急救援的踝关节助力外骨骼。
[0014]在本专利技术实施例中，所述前脚板和所述后脚板的底部均设置有齿形凸起。
[0015]在本专利技术实施例中，所述后脚骨架包括后脚主体板和围设于所述后脚主体板边缘的U形围板，所述U形围板的两侧设置有与所述旋转轴铰接且沿所述脚部支撑机构中心线对称布置的连接耳，所述连接耳和所述U形围板均设置有后部减重孔。
[0016]在本专利技术实施例中，所述小腿穿戴机构包括：连杆组件，下端设置有所述旋转轴，两个所述连杆组件沿所述脚部支撑机构中心线对称布置；小腿绑带，通过可调节卡锁环设于两个所述连杆组件之间，至少两个所述小腿绑带沿上下方向依次间隔设置于所述连杆组件。
[0017]在本专利技术实施例中，所述连杆组件包括：小腿连杆，呈空心设置，且所述小腿绑带均设置于所述小腿连杆；折弯板，上端插入所述小腿连杆内，并能相对所述小腿连杆伸缩。
[0018]在本专利技术实施例中，所述折弯板包括由上往下依次连接的平直部、过渡部以及防护部，所述过渡部由上往下向内倾斜。
[0019]在本专利技术实施例中，所述弹性储能组件包括至少两个碟形弹簧组，所述碟形弹簧组沿所述脚部支撑机构中心线对称布置。
[0020]在本专利技术实施例中，两个所述被动储能机构沿所述脚部支撑机构中心线对称设置。
[0021]通过上述技术方案，本专利技术实施例所提供的用于应急救援的踝关节助力外骨骼具有如下的有益效果：
[0022]采用本实施例中用于应急救援的踝关节助力外骨骼进行应急救援，消防员可通过小腿穿戴机构和脚部支撑机构进行穿戴，消防员行走时，小腿穿戴机构、后脚支撑和前脚支
撑可绕踝关节点处的旋转轴转动，满足运动过程中脚掌与脚趾间的自由度，提高穿戴舒适感；且在进入步态周期的支撑期前期，前后脚掌落地时，后脚支撑和前脚支撑中的弹性储能组件开始受压储存弹性势能，此时拉杆在套筒内沿轴向向下运动，套筒内的弹性助力件上端受到拉杆挤压，下端与套筒抵紧并处于压缩状态；当进入步态周期的支撑期中期，小腿垂直于地面时，后脚支撑和前脚支撑中的弹性储能组件处于最大压缩状态，此时弹性助力件仍处于压缩状态；当进入步态周期的支撑期后期，后脚掌即将离地，此时踝关节背屈角度最大，后脚支撑和前脚支撑中的弹性储能组件释放弹性势能，弹性助力件处于最大压缩状态；后脚掌离地，拉杆在套筒内沿轴向向上运动并释放套筒内的弹性助力件，使弹性助力件的弹性势能提供助力，帮助踝关节趾屈，能够在应急救援中为消防员的踝关节提供助力，减轻剧烈运动中地面对踝关节的冲击，降低运动消耗，提高运动耐力；当进入步态周期的摆动期，后脚支撑和前脚支撑中的弹性储能组件不受力，随着小腿依靠惯性向前摆动，弹性助力件再次被压缩储存弹性势能。本专利技术中的弹性助力件和弹性储能组件能共同为消防员提供助力，降低运动消耗，提高运本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于应急救援的踝关节助力外骨骼，其特征在于，所述用于应急救援的踝关节助力外骨骼(100)包括：小腿穿戴机构(1)；脚部支撑机构(2)，包括均设置有弹性储能组件(23)的前脚支撑(21)和后脚支撑(22)，所述小腿穿戴机构(1)、所述后脚支撑(22)和所述前脚支撑(21)通过两个旋转轴(1121)铰接于两个沿所述脚部支撑机构(2)中心线对称布置的踝关节点(28)；被动储能机构(3)，包括弹性助力件(31)、连接于所述小腿穿戴机构(1)后侧的套筒(32)以及伸入所述套筒(32)并连接于所述后脚支撑(22)后侧的拉杆(33)，所述弹性助力件(31)容置于所述套筒(32)内且两端分别与所述套筒(32)、所述拉杆(33)抵接，所述拉杆(33)能在所述套筒(32)内往复做轴向运动并挤压或释放所述弹性助力件(31)。2.根据权利要求1所述的用于应急救援的踝关节助力外骨骼，其特征在于，所述被动储能机构(3)还包括：第一轴套(34)，可转动地安装于所述小腿穿戴机构(1)，所述套筒(32)的上端和所述第一轴套(34)可拆卸连接；第二轴套(36)，可转动地安装于所述后脚支撑(22)，所述拉杆(33)的下端和所述第二轴套(36)可拆卸连接。3.根据权利要求2所述的用于应急救援的踝关节助力外骨骼，其特征在于，所述第一轴套(34)通过挂钩(35)挂设于所述小腿穿戴机构(1)，所述后脚支撑(22)设置有安装架(221)和依次穿过所述安装架(221)、所述第二轴套(36)的销轴(222)，所述销轴(222)和所述安装架(221)过盈配合的同时和所述第二轴套(36)间隙配合。4.根据权利要求1所述的用于应急救援的踝关节助力外骨骼，其特征在于，所述前脚支撑(21)包括前脚板(211)以及和所述小腿穿戴机构(1)铰接于所述踝关节点(28)的前脚骨架(212)，所述弹性储能组件(23)密封于所述前脚骨架(212)和所述前脚板(211)之间，所述后脚支撑(22)包括后脚板(223)以及与所述小腿穿戴机构(1)铰接于所述踝关节点(28)的后脚骨架(224)，所述弹性储能组件(23)密封于所述后脚骨架(224)和所述后脚板(223)之间。5.根据权利要求4所述的用于应急救援的踝关节助力外骨骼，其特征在于，所述脚部支撑机构(2)还包括两个弹性密封件(24)，所述前脚板(211)和所述前脚骨架(212)通过其中一个所述弹性密封件(24)密封连接；所述后脚板(223)和所述后脚骨架(224)通过另一个所述弹性密封件(24)密封连接。6.根据权利要求5所述的用于应急救援的踝关节助力外骨骼，其特征在于，所述前脚板(211)和所述后脚板(223)之间设置有调节间隙(25)，所述前脚骨架(212)的两侧均通过调节连杆(26)和所述旋转轴(1121)铰接，两个所述调节连杆(26)沿所述脚部支撑机构(2)中心线对称布置，且所述调节连杆(26)上设置有多个用于和所述前脚骨架(212)连接的连接孔(27)。7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：周轶群，韩萌，周敏，张承宇，黄开，
申请(专利权)人：湖南中联重科应急装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。