本发明专利技术属于助行外骨骼机器人技术领域，公开了一种无动力膝关节弹力支承外骨骼，包括大腿支撑组件、小腿支撑组件、弹性推杆组件和定位滑动组件。大腿支撑组件包括固定连接的大腿绑缚带和大腿支撑杆，设有卡槽的大腿支撑杆贴合穿戴者大腿。小腿支撑组件包括固定连接的小腿绑缚带和小腿支撑杆，小腿支撑杆贴合穿戴者小腿，小腿支撑杆一端铰接于大腿支撑杆一端。能够沿自身轴向弹性伸缩的弹性推杆组件一端铰接于小腿支撑杆，自由端滑动连接于大腿支撑杆。定位滑动组件滑动连接于大腿支撑杆，并能推动自由端卡入卡槽。本发明专利技术的无动力膝关节弹力支承外骨骼，能对长期屈膝或蹲姿作业的人员提供具有固定位置的支承，消除膝关节压力，减轻膝关节劳损。轻膝关节劳损。轻膝关节劳损。
【技术实现步骤摘要】
一种无动力膝关节弹力支承外骨骼及外骨骼机器人
[0001]本专利技术涉及助行外骨骼机器人
，尤其涉及一种无动力膝关节弹力支承外骨骼及外骨骼机器人。
技术介绍
[0002]目前，现有可穿戴式助力外骨骼机器人绝大部分为采用动力驱动来实现助力，因此需要具有减速电机组，并需要采用电池供电，这两部分重量约占机器人总体重量的三分之一，另外减速电机组、驱动器、传感器、控制系统、电池等集成成本约占整机成本的70％～80％。除此之外，对于从事物流搬运、建筑搬运、汽车装配、飞机装配等产业的作业人员，由于各个工种不同，有的工种需要长期处于全蹲或半蹲姿势作业。特别是半蹲姿势时人体感受很疲劳，膝关节承受的压力很大。
[0003]申请专利“CN201710820057.X
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一种无动力人体外骨骼助行器”公开了一种将人体重量支承起来的支架，但只能在人体站立时提供支撑，对蹲姿和弯腰作业人员无法提供支撑作用。申请专利“CN201710796962.6
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一种无动力可穿载的助力机器人”公开了一种利用弹力支承杆来助力的装置，由于没有涉及限位功能，所以仅仅针对人群行走的动态过程提供弹力助行，对长期处于屈膝、蹲姿等固定姿势或接近固定姿势作业的人群无效，不能提供支承作用。对于从事物流搬运、建筑搬运、汽车装配、飞机装配等行业的作业人员，由于长期处于屈膝、蹲姿或半蹲姿等姿势进行作业，需要一种具有固定位置支承的装置来支承人体重量，消除作业姿势对膝关节的膝盖所造成的压力，减轻膝关节劳损。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种无动力膝关节弹力支承外骨骼及外骨骼机器人，能对长期处于屈膝、蹲姿固定姿势或接近固定姿势的作业人员提供具有固定位置支承人体重量的外骨骼，消除这种姿势对膝关节的膝盖所造成的压力，减轻膝关节劳损。
[0005]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一方面，提供一种无动力膝关节弹力支承外骨骼，包括：
[0007]大腿支撑组件，所述大腿支撑组件包括固定连接的大腿绑缚带和大腿支撑杆，所述大腿绑缚带被配置为绑缚穿戴者的大腿，所述大腿支撑杆能够贴合所述穿戴者的大腿，所述大腿支撑杆设有卡槽；
[0008]小腿支撑组件，所述小腿支撑组件包括固定连接的小腿绑缚带和小腿支撑杆，所述小腿绑缚带被配置为绑缚所述穿戴者的小腿，所述小腿支撑杆能够贴合所述穿戴者的小腿，所述小腿支撑杆的一端铰接于所述大腿支撑杆的一端；
[0009]弹性推杆组件，所述弹性推杆组件的一端铰接于所述小腿支撑杆，另一端为自由端，所述自由端滑动连接于所述大腿支撑杆，并能够沿所述大腿支撑杆的轴向自由滑动，所述弹性推杆组件能够沿自身轴向弹性伸缩；以及
[0010]定位滑动组件，所述定位滑动组件滑动连接于所述大腿支撑杆，当所述定位滑动
组件滑动时，能够推动所述自由端卡入所述卡槽。
[0011]作为本专利技术的一种优选结构，所述弹性推杆组件包括：
[0012]缸体，所述缸体的一端铰接于所述小腿支撑杆；
[0013]活塞杆，所述活塞杆滑动连接于所述缸体内，并能够沿所述缸体的轴向伸缩；
[0014]第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧的两端分别连接于所述缸体和所述活塞杆；以及
[0015]滚轴，所述滚轴转动连接于所述活塞杆远离所述缸体的一端，所述滚轴滑动连接于所述大腿支撑杆，并能够卡接所述卡槽。
[0016]作为本专利技术的一种优选结构，所述定位滑动组件包括：
[0017]推杆，所述推杆滑动连接于所述大腿支撑杆；
[0018]定位滑块，所述定位滑块可拆卸连接于所述推杆的一端，所述定位滑块抵接所述滚轴，并能够推动所述滚轴卡入所述卡槽。
[0019]作为本专利技术的一种优选结构，所述大腿支撑杆还包括直线滑槽，所述直线滑槽沿所述大腿支撑杆的轴向延伸，所述直线滑槽连通于所述卡槽，所述滚轴能沿所述直线滑槽滑动，并卡接所述卡槽。
[0020]作为本专利技术的一种优选结构，所述大腿支撑杆还设置有引导槽，所述引导槽平行于所述直线滑槽，所述定位滑块包括导向柱，所述导向柱能够沿所述引导槽滑动。
[0021]作为本专利技术的一种优选结构，还包括弹性支撑组件，所述弹性支撑组件被配置为推动所述滚轴远离所述卡槽，并始终位于所述直线滑槽内，所述弹性支撑组件包括：
[0022]推板，所述推板抵接所述滚轴，并能够推动所述滚轴；
[0023]第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧的两端分别连接于所述大腿支撑杆和所述推板，并向所述推板施加弹性预紧力。
[0024]作为本专利技术的一种优选结构，所述卡槽包括多个齿形槽，多个所述齿形槽沿所述直线滑槽的长度方向并列设置。
[0025]作为本专利技术的一种优选结构，所述定位滑块包括引导面，所述引导面倾斜设置，所述引导面抵接所述滚轴。
[0026]作为本专利技术的一种优选结构，还包括臀部支撑件，所述臀部支撑件被配置为包覆所述穿戴者的臀部，所述臀部支撑件设置有喉箍，所述大腿支撑杆设置有调整轴，所述调整轴可拆卸连接于所述喉箍。
[0027]另一方面，提供一种外骨骼机器人，包括上述的无动力膝关节弹力支承外骨骼，以及踝关节支撑外骨骼，所述踝关节支撑外骨骼被配置为支承所述穿戴者的踝关节，所述小腿支撑杆固定连接于所述踝关节支撑外骨骼。
[0028]本专利技术的有益效果：本专利技术所提供的无动力膝关节弹力支承外骨骼，通过大腿绑缚带将大腿支撑杆绑缚于穿戴者大腿靠近膝关节外侧位置，通过小腿绑缚带将小腿支撑杆绑缚于穿戴者小腿肚靠近膝关节外侧位置。大腿支撑组件、小腿支撑组件和弹性推杆组件三者之间的铰接形成具有弹性支承的膝关节外骨骼。在穿戴者自由行走状态下，弹性推杆组件的自由端相对于大腿支撑杆自由滑动，小腿支撑杆可绕自身与大腿支撑杆的铰接轴以任意角度摆动，不会对行走动作产生干涉。在穿戴者处于半蹲或全蹲姿势时，通过控制定位滑动组件的上下滑动，推动弹性推杆组件的自由端卡入卡槽，推动弹性推杆组件在自身的
弹性伸缩范围内伸缩，从而限定弹性推杆组件的弹性支承以及定位支承位置，适应穿戴者不同角度的蹲姿状态，通过稳定支撑为蹲姿作业的产业人员提供膝关节助力和防护，减轻产业人员长期从事蹲姿作业所带来的膝关节劳损等疾病。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例提供的无动力膝关节弹力支承外骨骼的结构示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的无动力膝关节弹力支承外骨骼的部分结构分解示意图；
[0031]图3是本专利技术实施例提供的弹性推杆组件的结构分解示意图；
[0032]图4是本专利技术实施例提供的无动力膝关节弹力支承外骨骼的结构剖视图；
[0033]图5是本专利技术实施例提供的穿戴者穿戴外骨骼机器人站立时的结构示意图一；
[0034]图6是本专利技术实施例提供的穿戴者穿戴外骨骼机器人站立时的结构示意图二；
[0035]图7是本专利技术实施例提供的穿戴者穿戴外骨骼机器人半蹲时的结构示意图；
[0036本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无动力膝关节弹力支承外骨骼，其特征在于，包括：大腿支撑组件(1)，所述大腿支撑组件(1)包括固定连接的大腿绑缚带(11)和大腿支撑杆(12)，所述大腿绑缚带(11)被配置为绑缚穿戴者的大腿，所述大腿支撑杆(12)能够贴合所述穿戴者的大腿，所述大腿支撑杆(12)设有卡槽(121)；小腿支撑组件(2)，所述小腿支撑组件(2)包括固定连接的小腿绑缚带(21)和小腿支撑杆(22)，所述小腿绑缚带(21)被配置为绑缚所述穿戴者的小腿，所述小腿支撑杆(22)能够贴合所述穿戴者的小腿，所述小腿支撑杆(22)的一端铰接于所述大腿支撑杆(12)的一端；弹性推杆组件(3)，所述弹性推杆组件(3)的一端铰接于所述小腿支撑杆(22)，另一端为自由端，所述自由端滑动连接于所述大腿支撑杆(12)，并能够沿所述大腿支撑杆(12)的轴向自由滑动，所述弹性推杆组件(3)能够沿自身轴向弹性伸缩；以及定位滑动组件(4)，所述定位滑动组件(4)滑动连接于所述大腿支撑杆(12)，当所述定位滑动组件(4)滑动时，能够推动所述自由端卡入所述卡槽(121)。2.根据权利要求1所述的无动力膝关节弹力支承外骨骼，其特征在于，所述弹性推杆组件(3)包括：缸体(31)，所述缸体(31)的一端铰接于所述小腿支撑杆(22)；活塞杆(32)，所述活塞杆(32)滑动连接于所述缸体(31)内，并能够沿所述缸体(31)的轴向伸缩；第一压缩弹簧(33)，所述第一压缩弹簧(33)的两端分别连接于所述缸体(31)和所述活塞杆(32)；以及滚轴(34)，所述滚轴(34)转动连接于所述活塞杆(32)远离所述缸体(31)的一端，所述滚轴(34)滑动连接于所述大腿支撑杆(12)，并能够卡接所述卡槽(121)。3.根据权利要求2所述的无动力膝关节弹力支承外骨骼，其特征在于，所述定位滑动组件(4)包括：推杆(41)，所述推杆(41)滑动连接于所述大腿支撑杆(12)；定位滑块(42)，所述定位滑块(42)可拆卸连接于所述推杆(41)的一端，所述定位滑块(42)抵接所述滚轴(34)，并能够推动所述滚轴(34)卡入所述卡槽(121)。4.根据权利要求3所述的无动力膝关节弹力支承外骨骼，其特征在于，所述大腿支撑杆(12...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝卫昭，王树强，高龙，陈大鹏，蔡玲玲，甘海云，
申请(专利权)人：上海飞机制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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