一种外骨骼背架结构及外骨骼系统技术方案

本申请公开一种外骨骼背架结构及外骨骼系统，涉及机械关节的技术领域，外骨骼背架结构包括背板本体以及尾板，尾板与背板本体相连，以在外骨骼背架结构的前侧形成腰背穿戴空间，其中，尾板与背板本体之间通过第一板部与第二板部倾斜设置，从而让尾板的前侧面就能够更好地与人体的腰部或腰臀处位进行贴合，增加尾板与穿戴者腰臀部位之间的受力面积，提高背架与穿戴者之间的力传递均匀性，降低了负重物在穿戴者腰部上的压强，解决了腰臀出应力集中的问题，增加了穿戴者穿戴机械外骨骼的舒适性，提高了穿戴者的负重能力，也降低了穿戴者受伤的风险。受伤的风险。受伤的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼背架结构及外骨骼系统


[0001]本公开涉及机械关节的
，尤其涉及一种外骨骼背架结构及外骨骼系统。

技术介绍

[0002]机械外骨骼是一种可让人体穿上的机器装置，机械外骨骼主要用于辅助穿戴者肢体进行运动，其在医学、建筑、军事等领域中已得到广泛的应用。
[0003]机械外骨骼的背架系统主要起着背负负载的作用，是整个外骨骼系统中与人体接触面积以及相互作用力最大的部件，其结构强度和贴合性设计是否合理，直接影响了机械外骨骼的承载能力和穿戴的舒适程度。背板是背架系统的核心零件，背板会由穿戴者的上背部往人体靠近臀部的位置延伸，并与人体的背部、腰部及上臀部之间相抵，背板上装配了背带和腰带，在穿戴状态下，是两个与人体交互力最大的穿戴件，在背负重物时，会有30％
‑
50％的力通过背架间接传递到穿戴者身上，所以其结构是外骨骼穿着贴合性、舒适性、传力均匀性的基础。
[0004]但是，目前现有的机械外骨骼背架一般仅采用框架结构或直板结构，由于人体腰部与臀部间存在着人体曲线，其类似于圆滑过渡的台阶，背板无法与穿戴者背部形成良好的贴合，且背板的下端穿戴位置处于穿戴者腰部和臀部间的圆滑过渡段，因此，在机械外骨骼负重状态下，负重物的重力对背架系统所产生的力矩会集中在背板的下端，重心的靠近将使得穿戴者腰臀处上的分重力值增大，等效于负重的重力传递至人体腰部的力值增大，使背板与穿戴者背部、腰部及上臀部之间的力传递不均，腰臀处出现应力集中的现象，让穿戴者腰部更容易发生疲劳损伤问题，也降低了穿戴者穿戴机械外骨骼的负重能力，以及穿戴舒适性。

技术实现思路

[0005]本公开实施例的目的在于：提供一种外骨骼背架结构，提高背架与穿戴者的贴合程度，解决背板与穿戴者腰背传力不均，腰部存在应力集中所导致的易于疲劳损伤、负重能力下降等现有技术中所存在的问题。
[0006]为达上述目的，本公开采用以下技术方案：
[0007]第一方面，提供一种外骨骼背架结构，包括：
[0008]背板本体；
[0009]尾板，所述尾板与所述背板本体相连，以在所述外骨骼背架结构的前侧形成腰背穿戴空间；
[0010]所述尾板靠近所述背板本体的一侧形成第一板部，所述背板本体靠近所述尾板的一侧形成第二板部，所述第一板部的前侧面由靠近所述第二板部的一侧至远离所述第二板部的一侧向所述外骨骼背架结构的后侧方向倾斜设置。
[0011]作为一种可选的实施方式，在所述外骨骼背架结构的左侧或右侧投影方向上，所述第一板部的前侧面与竖直平面之间的夹角为θ1，θ1为2
°‑
15
°
。
[0012]作为一种可选的实施方式，所述尾板在竖直投影方向上，其前侧面的中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷。
[0013]作为一种可选的实施方式，所述尾板的前侧面为弧面。
[0014]作为一种可选的实施方式，所述背板本体在左侧或右侧投影方向上，其前侧面的中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷。
[0015]作为一种可选的实施方式，所述背板本体在竖直投影方向上，其前侧面的中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷。
[0016]作为一种可选的实施方式，所述背板本体上设置有加强筋，所述加强筋沿所述背板本体的中心线延伸设置。
[0017]作为一种可选的实施方式，所述加强筋凸设于所述背板本体的前侧面。
[0018]作为一种可选的实施方式，所述背板本体的后侧面对应所述加强筋凹设有减负槽。
[0019]作为一种可选的实施方式，所述尾板的左右两侧分别设置有挂板，所述挂板上对应设置有第一挂置部；
[0020]两所述挂板分别朝相互远离的方向延伸设置，以使两所述挂板的间距大于所述背板本体的宽度。
[0021]作为一种可选的实施方式，所述背板本体上沿其中心线延伸方向间隔设置有多组第二挂置部。
[0022]作为一种可选的实施方式，所述第二板部的左右两侧分别设置有向所述背板本体中心线方向收拢的避位缺口。
[0023]第二方面，提供一种外骨骼系统，包括：
[0024]包括如上所述的外骨骼背架结构。
[0025]作为一种可选的实施方式，还包括：
[0026]髋关节模组，设置于所述尾板并用于提供髋部穿戴空间；
[0027]大腿组件，用于提供大腿穿戴空间，所述大腿组件与所述髋关节模组活动连接，提供髋关节的活动自由度，以使所述大腿组件可在直立位置和运动位置之间往复运动；
[0028]所述大腿组件沿长度方向的中心线为第一中心线，所述第一中心线为直线在所述外骨骼背架结构的左侧或右侧投影方向上，所述第一板部的前侧面的投影为投影线；当所述大腿组件处于直立位置时，所述投影线与所述第一中心线之间的夹角为θ1，θ1为2
°‑
15
°
。
[0029]本公开的有益效果为：该外骨骼背架结构通过将背架结构分为背板本体与尾板两部分，尾板与背板本体相连以在外骨骼背架结构的前侧形成腰背穿戴空间，穿戴状态下，穿戴者的背部处于背板本体的前侧，而穿戴者的腰部则处于尾板的前侧。
[0030]尾板与背板本体通过第一板部与第二板部相连，第一板部的前侧面由靠近第二板部的一侧至远离第二板部的一侧向外骨骼背架结构的后侧方向倾斜设置，使尾板整体朝远离穿戴者的方向倾斜，这样，尾板的前侧面就能够更好地与人体的腰部或腰臀处位进行贴合，增加尾板与穿戴者腰臀部位之间的受力面积，提高背架与穿戴者之间的力传递均匀性，降低了负重物在穿戴者腰部上的压强，解决了腰臀出应力集中的问题，增加了穿戴者穿戴机械外骨骼的舒适性，提高了穿戴者的负重能力，也降低了穿戴者受伤的风险。同时，尾板的倾斜设置，有利于负重靠近背架结构放置，避免因负重后移而带来额外的反向力矩，进一
步提高了穿戴舒适性。
附图说明
[0031]下面根据附图和实施例对本公开作进一步详细说明。
[0032]图1为本公开实施例所述外骨骼系统整体结构受力分析示意图；
[0033]图2为本公开实施例所述外骨骼背架结构轴测图之一；
[0034]图3为本公开实施例所述外骨骼背架结构轴测图之二；
[0035]图4为本公开实施例所述外骨骼背架侧视图；
[0036]图5为图4的A部放大示意图；
[0037]图6为图4的A
‑
A方向剖视图；
[0038]图7为本公开实施例所述外骨骼背架结构主视图；
[0039]图8为图7的B
‑
B方向剖视图。
[0040]图中：10、外骨骼背架结构；11、背板本体；111、第二板部；112、加强筋；113、减负槽；114、第二挂置部；115、避位缺口；12、尾板；121、第一板部；122、挂板；1221、第一挂置部；123、投影线；20、髋关节模组；30、腿部模组；31、大腿组件；311、第一中心线；32、小腿组件；40、鞋履组件。
具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼背架结构，其特征在于，包括：背板本体(11)；尾板(12)，所述尾板(12)与所述背板本体(11)相连，以在所述外骨骼背架结构(10)的前侧形成腰背穿戴空间；所述尾板(12)靠近所述背板本体(11)的一侧形成第一板部(121)，所述背板本体(11)靠近所述尾板(12)的一侧形成第二板部(111)，所述第一板部(121)的前侧面由靠近所述第二板部(111)的一侧至远离所述第二板部(111)的一侧向所述外骨骼背架结构(10)的后侧方向倾斜设置。2.根据权利要求1所述的外骨骼背架结构，其特征在于，在所述外骨骼背架结构(10)的左侧或右侧投影方向上，所述第一板部(121)的前侧面与竖直平面之间的夹角为θ1，θ1为2
°‑
15
°
。3.根据权利要求1或2所述的外骨骼背架结构，其特征在于，所述尾板(12)在竖直投影方向上，其前侧面的中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷。4.根据权利要求3所述的外骨骼背架结构，其特征在于，所述尾板(12)的前侧面为弧面。5.根据权利要求1所述的外骨骼背架结构，其特征在于，所述背板本体(11)在左侧或右侧投影方向上，其前侧面的中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷。6.根据权利要求1或5所述的外骨骼背架结构，其特征在于，所述背板本体(11)在竖直投影方向上，其前侧面的中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷。7.根据权利要求1所述的外骨骼背架结构，其特征在于，所述背板本体(11)上设置有加强筋(112)，所述加强筋(112)沿所述背板本体(11)的中心线延伸设置。8.根据权利要求7所述的外骨骼背架结构，其特征在于，所述加强筋(112)凸设于所述背板本体(11)的前侧面。9.根据权利要求8所述的外骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫蔡泉，施翔，
申请(专利权)人：广州视鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：