无源下肢型外骨骼制造技术

本发明专利技术涉及一种无源下肢型外骨骼，包括：背部单元，背部单元包括背部托板，背部托板用于装载重物；腰部单元，腰部单元与背部单元活动连接；髋关节和大腿单元，腰部单元通过髋关节与大腿单元活动连接；膝关节和小腿单元，大腿单元通过膝关节与小腿单元活动连接；蓄能支撑机构，蓄能支撑机构设置于大腿单元内并与小腿单元连接，且在大腿单元相对小腿单元发生弯曲时，蓄能支撑机构进行蓄能，在大腿单元与小腿单元恢复直立位姿时，蓄能支撑机构自动释放支撑力；以及踝关节和脚部单元，小腿单元通过踝关节与脚部单元活动连接。蓄能支撑机构会自动释放支撑力，实现为人体膝关节提供助力，协助穿戴者进行负重劳动时可以更加舒适和安全且高效。且高效。且高效。

【技术实现步骤摘要】
无源下肢型外骨骼


[0001]本专利技术涉及外骨骼装备
，特别是涉及一种无源下肢型外骨骼。

技术介绍

[0002]随着现代化战争发展，武器装备不断改善，士兵背负重量呈越来越重的趋势，直接影响了士兵的战斗力和健康状况。近年来，应用于体能增强的外骨骼作为具有强大功能的可穿戴机械设备，越来越受到国内外众多学者和科研人员的重视，成为新的研究热点，并开始逐步运用到军工领域。外骨骼这一名词来源于生物学中昆虫和壳类动物的坚硬外壳，外骨骼主要为昆虫和壳类动物提供了防护和支撑功能。人体机械外骨骼系统是一种穿戴在操作者身体外部的，在为操作者提供了诸如保护、身体支撑等功能的基础上，为穿戴者提供了额外的动力或能力，增强了人体机能，能够在操作者的控制下完成一定的功能和任务。
[0003]无源下肢型外骨骼是一种人体负重助力装置，为穿戴者设计一套体外支架，通过将外挂物重量传导到地面的同时，放大穿戴者的肢体动感，做到既增强士兵作业能力，又保持其行动灵活性的，无源下肢型外骨骼可以在不限制运动灵活度的前提下，增强士兵负重能力，减小士兵疲劳程度，降低受伤几率，提高战斗力，有效解决城市复杂地形环境、高原山地缺氧环境的士兵体能问题。无源下肢型外骨骼要实现为人体助力，在支撑相需要体现出“刚性”对人体进行负载支撑，在摆动相负载不干扰人体的正常行走，达到人机交互力最小，两者既有明显不同的功能需求又有着“同一机械结构”这一本质联系。
[0004]然而，现有的无源下肢型外骨骼装置的结构设计不够合理，重力向地面传递的路径交错复杂，无法实现重力向地面有效传导，致使穿戴者负重仍然较高，舒适性和安全性较差。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要提供一种无源下肢型外骨骼，旨在解决现有技术重力无法有效传递至地面，造成穿戴者负重较高，影响舒适性和安全性的问题。
[0006]本申请提供一种无源下肢型外骨骼，所述无源下肢型外骨骼包括：
[0007]背部单元，所述背部单元包括背部托板，所述背部托板用于装载重物；
[0008]腰部单元，所述腰部单元与所述背部单元活动连接；
[0009]髋关节和大腿单元，所述腰部单元通过所述髋关节与所述大腿单元活动连接；
[0010]膝关节和小腿单元，所述大腿单元通过所述膝关节与所述小腿单元活动连接；
[0011]蓄能支撑机构，所述蓄能支撑机构设置于所述大腿单元内并与所述小腿单元连接，且在所述大腿单元相对所述小腿单元发生弯曲时，所述蓄能支撑机构进行蓄能，在所述大腿单元与所述小腿单元恢复直立位姿时，所述蓄能支撑机构自动释放支撑力；以及
[0012]踝关节和脚部单元，所述小腿单元通过所述踝关节与所述脚部单元活动连接。
[0013]上述方案的无源下肢型外骨骼用于使穿戴者穿戴在身上，具体穿戴在身体的背部及以下的下肢部位，用以减轻穿戴者进行负重劳动时的体力损耗。具体而言，穿戴者在搬运
重物时，可以将重物放置在背部托板上，此时，重物产生的重力经由背部托板传递至腰部单元，之后沿着腰部单元、髋关节、大腿单元、膝关节、小腿单元、踝关节再到脚部单元，最终从脚部单元传递至地面，整个重力的传递路径笔直向下，传力路径短，重力传导到地面高效，可有效减轻穿戴者的负重；此外，当穿戴者到达目的地将重物释放到地面上时，此时穿戴者身体产生弯曲，也即大腿单元会相对小腿单元产生弯曲，蓄能支撑机构开始进行蓄能；在重物放置完毕后，蓄能支撑机构会自动释放支撑力，从而支撑大腿单元相对小腿单元向上转动并恢复至直立位姿，实现为人体膝关节提供助力，减轻人体膝关节的受力以及穿戴者恢复站姿所需的用力，协助穿戴者进行负重劳动时可以更加舒适和安全且高效。
[0014]下面对本申请的技术方案作进一步的说明：
[0015]在其中一个实施例中，所述无源下肢型外骨骼还包括腰背调节锁紧装置，所述背部单元还包括背板、背部支撑条和背带，所述腰部单元包括腰背板和腰部支撑杆，所述背部托板转动设置于所述腰背板上，所述背板通过所述背部支撑条与所述腰背板连接，所述背带与所述背板连接并用于固定在穿戴者的肩部上；所述腰背板通过所述腰背调节锁紧装置与所述腰部支撑杆的一端可调锁紧连接，所述腰部支撑杆的另一端与所述髋关节连接。
[0016]在其中一个实施例中，所述背部支撑条上沿所述无源下肢型外骨骼的高度方向间隔开设有至少两个第一调节孔，所述腰背板通过卡扣可择一与任一所述第一调节孔卡扣连接，以实现所述背板与所述腰背板的间距调节；
[0017]所述背部托板向上倾斜设置并与所述背板之间呈锐角设置。
[0018]在其中一个实施例中，所述腰背板上沿水平方向开设有腰型孔，所述腰背调节锁紧装置可滑动设置于所述腰型孔内固定，以实现所述腰部单元的宽度调节。
[0019]在其中一个实施例中，所述大腿单元包括大腿支撑条、大腿骨架和大腿关节座，所述小腿单元包括小腿关节座，所述大腿关节座与所述小腿关节座通过所述膝关节转动连接；所述大腿骨架通过所述大腿支撑条与所述髋关节相连，所述大腿骨架采用中空结构设计，所述蓄能支撑机构设置于所述大腿骨架的中空腔内；
[0020]所述蓄能支撑机构包括拉绳压块、拉绳和大腿压簧，所述大腿压簧设置于所述拉绳压块与所述小腿关节座之间，所述拉绳的一端与所述拉绳压块连接，另一端穿过大腿关节座后与所述小腿关节座连接。
[0021]在其中一个实施例中，所述蓄能支撑机构还包括拉绳长度调节组件，所述小腿单元还包括与所述小腿关节座连接的小腿骨架，所述小腿骨架采用中空结构设计，所述拉绳长度调节组件设置于所述小腿骨架的中空腔内并与所述拉绳相连，所述拉绳长度调节组件用于调节所述拉绳的初始长度以实现对所述大腿压簧的初始弹力的无级调节。
[0022]在其中一个实施例中，所述大腿支撑条沿所述无源下肢型外骨骼的高度方向间隔设置有至少两个第二调节孔，所述大腿骨架通过卡扣能够择一与任一所述第二调节孔卡扣连接，以实现所述大腿单元的长度调节；
[0023]所述大腿单元还包括大腿挡板和大腿绑带，所述大腿挡板设置于所述大腿骨架上，所述大腿绑带连接于所述大腿挡板与所述大腿骨架之间；
[0024]所述大腿挡板开设有第一散热孔。
[0025]在其中一个实施例中，所述小腿单元还包括小腿支撑条，所述小腿骨架与所述小腿支撑条连接，所述小腿支撑条通过所述踝关节与所述脚部单元活动连接；
[0026]所述小腿支撑条沿所述无源下肢型外骨骼的高度方向开设有间隔设置的至少两个第三调节孔，所述小腿骨架通过卡扣能够择一与任一所述第三调节孔卡扣连接，以实现所述小腿单元的长度调节。
[0027]在其中一个实施例中，所述小腿单元还包括小腿挡板和小腿绑带，所述小腿挡板设置于所述小腿骨架上，所述小腿绑带连接于所述小腿挡板与所述小腿骨架支架；
[0028]所述小腿挡板开设有第二散热孔。
[0029]在其中一个实施例中，所述脚部单元包括踝关节支撑座、脚底板和脚部绑带，所述踝关节通过所述踝关节支撑座连接于所述脚底板上，所述脚部绑带设置于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无源下肢型外骨骼，其特征在于，所述无源下肢型外骨骼包括：背部单元，所述背部单元包括背部托板，所述背部托板用于装载重物；腰部单元，所述腰部单元与所述背部单元活动连接；髋关节和大腿单元，所述腰部单元通过所述髋关节与所述大腿单元活动连接；膝关节和小腿单元，所述大腿单元通过所述膝关节与所述小腿单元活动连接；蓄能支撑机构，所述蓄能支撑机构设置于所述大腿单元内并与所述小腿单元连接，且在所述大腿单元相对所述小腿单元发生弯曲时，所述蓄能支撑机构进行蓄能，在所述大腿单元与所述小腿单元恢复直立位姿时，所述蓄能支撑机构自动释放支撑力；以及踝关节和脚部单元，所述小腿单元通过所述踝关节与所述脚部单元活动连接。2.根据权利要求1所述的无源下肢型外骨骼，其特征在于，所述无源下肢型外骨骼还包括腰背调节锁紧装置，所述背部单元还包括背板、背部支撑条和背带，所述腰部单元包括腰背板和腰部支撑杆，所述背部托板转动设置于所述腰背板上，所述背板通过所述背部支撑条与所述腰背板连接，所述背带与所述背板连接并用于固定在穿戴者的肩部上；所述腰背板通过所述腰背调节锁紧装置与所述腰部支撑杆的一端可调锁紧连接，所述腰部支撑杆的另一端与所述髋关节连接。3.根据权利要求2所述的无源下肢型外骨骼，其特征在于，所述背部支撑条上沿所述无源下肢型外骨骼的高度方向间隔开设有至少两个第一调节孔，所述腰背板通过卡扣可择一与任一所述第一调节孔卡扣连接，以实现所述背板与所述腰背板的间距调节；所述背部托板向上倾斜设置并与所述背板之间呈锐角设置。4.根据权利要求2所述的无源下肢型外骨骼，其特征在于，所述腰背板上沿水平方向开设有腰型孔，所述腰背调节锁紧装置可滑动设置于所述腰型孔内固定，以实现所述腰部单元的宽度调节。5.根据权利要求1所述的无源下肢型外骨骼，其特征在于，所述大腿单元包括大腿支撑条、大腿骨架和大腿关节座，所述小腿单元包括小腿关节座，所述大腿关节座与所述小腿关节座通过所述膝关节转动连接；所述大腿骨架通过所述大腿支撑条与所述髋关节相连，所述大腿骨架采用中空结构设计，所述蓄能支...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹鹏，黄勇，关文江，齐关宇，王智锋，
申请(专利权)人：广州视睿电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：