一种外骨骼系统技术方案

本申请公开一种外骨骼系统，涉及机械关节的技术领域，其背架组件包括刚性背架以及肩带，刚性背架设置有刚性承托部，刚性承托部用于承载负重，肩带的两端分别连接于刚性背架，肩带用于穿戴在穿戴者肩部髋关节模组用于提供髋部穿戴空间，髋关节模组一端设置于所述刚性背架，腿部模组连接于髋关节模组的另一端。通过将背架组件以及托板设置为刚性结构的刚性背架以及刚性承托部，从而提高刚性背架以及刚性承托部的抗形变能力，外骨骼系统负重状态下，能够有效减轻对穿戴者背部以及腰部的压迫感，负重物的重心位置变化量也较小，肩带作用于穿戴者肩部的作用力也相对减小，减轻了穿戴者的负重感，提高穿戴者的负重能力以及负重的力传递效率。力传递效率。力传递效率。

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼系统


[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重物的作用，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。
[0004]现有的机械外骨骼装置中，背架组件偏向于制造成柔性件，如此一来，背架组件在背负负重物后，在负重物的重力作用下容易发生变形。背架组件一般包括背板和托板，负重物放置于托板时，若负重物的重心偏向于靠近人体背部，此时，负重物的部分作用力容易集中于背板的底部，背板底部朝向穿戴者背部方向发生较大变形，进而造成对穿戴者背部下方的持续压迫，同时，托板在负重物的重力作用下向下发生形变，负重物的重心降低，肩带需要提供反向拉力牵引负载，使得穿戴者肩部受压较为严重，穿戴体验差，肩部承担大量负载，导致负重物通过髋关节向下传递负载的能力较弱。若负重物的重心偏向于远离人体背部，此时，负重物的部分作用力使得托板远离背板的一端向下变形较大，负重物重心下移，负重物产生一个使得穿戴者向后倾转的力矩，在该力矩的作用下，背板发生形变，一方面，背板的顶部在肩带的牵引下保持与人体背部靠紧，肩带需要提供反向力矩以保持平衡，这就使得穿戴者的肩部需要承受较大压力；另一方面，背板的中间部分在上述力矩的作用下发生形变，远离穿戴者背部变形，背板底部朝向穿戴者弯曲，背板整体上基本只有顶部以及底部与穿戴者背部接触，背板底部容易对穿戴者的背部下方造成局部持续挤压，且也不利于穿戴者背部的均匀受压。整个机械外骨骼负载传递效果较差，穿戴舒适性程度不高。

技术实现思路

[0005]本公开实施例的目的在于：提供一种外骨骼系统，将背架组件中的背架部分以及托板部分设置为刚性结构，增强外骨骼系统的减重效果，解决外骨骼系统与人体之间力传递不均、其肩部及腰部负重较大导致的负重能力下降的问题。
[0006]为达上述目的，本公开采用以下技术方案：
[0007]提供一种外骨骼系统，包括：
[0008]背架组件，所述背架组件包括刚性背架以及肩带，所述刚性背架设置有刚性承托部，所述刚性承托部用于承载负重；所述肩带的两端分别连接于所述刚性背架，所述肩带用于穿戴在穿戴者肩部；
[0009]髋关节模组，用于提供髋部穿戴空间，所述髋关节模组一端设置于所述刚性背架；
[0010]腿部模组，连接于所述髋关节模组的另一端。
[0011]作为一种可选的实施方式，所述肩带为两条；
[0012]两所述肩带的一端分别连接于所述刚性背架顶部的相对两侧，两所述肩带的另外一端连接于所述刚性背架底部的相对两侧。
[0013]作为一种可选的实施方式，所述刚性背架的前侧用于贴合于穿戴者，所述刚性背架的后侧用于形成负载放置空间，所述刚性承托部与所述刚性背架的后侧面之间的夹角小于90
°
。
[0014]作为一种可选的实施方式，所述刚性承托部和刚性背架在负载作用下产生形变，产生形变的所述刚性承托部与所述刚性背架的后侧面之间的夹角小于90
°
。
[0015]作为一种可选的实施方式，所述髋关节模组为刚性髋关节模组。
[0016]作为一种可选的实施方式，所述刚性髋关节模组由连接刚性背架的一端至连接腿部模组的一端呈向下倾斜设置，以实现负载的传递。
[0017]作为一种可选的实施方式，所述刚性背架包括背板本体以及尾板；
[0018]所述髋关节模组设置于所述尾板，所述尾板的上部与所述背板本体连接，并在所述刚性背架的前侧共同形成腰背穿戴空间，所述尾板的前侧面由上至下向所述刚性背架的后侧方向倾斜设置。
[0019]作为一种可选的实施方式，所述髋关节模组与所述腿部模组之间设置有后伸限位结构，所述后伸限位结构用于限制所述髋关节模组与所述腿部模组之间的后伸极限位置。
[0020]作为一种可选的实施方式，所述腿部模组包括大腿组件、小腿组件以及弹性储能结构，所述弹性储能结构的两端分别连接所述大腿组件和所述小腿组件，所述髋关节模组处于后伸极限位置下，所述弹性储能结构能够提供使得所述大腿组件和所述小腿组件趋于绷直的预紧力。
[0021]作为一种可选的实施方式，所述尾板靠近所述背板本体的一侧形成第一板部；
[0022]所述第一板部的前侧面由上至下向所述刚性背架的后侧方向倾斜设置，并与竖直平面之间的夹角为θ1，θ1为2
°‑
15
°
。
[0023]作为一种可选的实施方式，所述背板本体靠近所述尾板的一侧形成第二板部；
[0024]所述第二板部的前侧面由上至下向所述刚性背架的前侧方向倾斜设置。
[0025]作为一种可选的实施方式，所述尾板在竖直投影方向上，其前侧面由相对两端往中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷设置。
[0026]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，其前侧面由相对两端往中部向远离所述腰背穿戴空间的方向凹陷设置。
[0027]作为一种可选的实施方式，所述背板本体上设置有加强筋，所述加强筋设置于所述背板本体的中部并沿第一长度方向延伸设置。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]作为一种可选的实施方式，所述髋关节模组与所述腿部模组还具有直立位置，所述髋关节模组与所述腿部模组在直立位置与后伸位置之间的摆转角度为2
‑
10
°
。
[0031]作为一种可选的实施方式，所述髋关节模组与所述腿部模组之间设置有用于限制后伸位置的后伸限位结构，所述后伸限位结构包括：
[0032]第一限位部，设置于所述髋关节模组，所述第一限位部可随所述髋关节模组第一
旋转轴线运动，以限定出第一运动轨迹；
[0033]第二限位部，设置于所述腿部模组，所述第二限位部可随所述腿部模组绕第一旋转轴线运动，以限定出第二运动轨迹；
[0034]所述第一运动轨迹与所述第二运动轨迹之间形成交点，所述第一运动轨迹与所述第二运动轨迹的交点处位于后伸位置，以使所述第一限位部与所述第二限位部可在后伸位置相抵限位。
[0035]作为一种可选的实施方式，第一限位部形成有第一构造面；
[0036]所述第二限位部形成有第二构造面，所述腿部模组的限定有沿其长度方向延伸的第一中心线，在所述腿部模组的左侧或右侧投影方向上，所述第二构造面的投影为第二投影线，所述第一中心线与所述第二投影线形成限位夹角θ2，θ2小于或等于10
°
；
[0037]所述腿部模组处于后伸位置状态下，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼系统，其特征在于，包括：背架组件，所述背架组件包括刚性背架(10)以及肩带(13)，所述刚性背架(10)设置有刚性承托部(14)，所述刚性承托部(14)用于承载负重；所述肩带(13)的两端分别连接于所述刚性背架(10)，所述肩带(13)用于穿戴在穿戴者肩部；髋关节模组(20)，用于提供髋部穿戴空间，所述髋关节模组(20)一端设置于所述刚性背架(10)；腿部模组(30)，连接于所述髋关节模组(20)的另一端。2.根据权利要求1所述的外骨骼系统，其特征在于，所述肩带(13)为两条；两所述肩带(13)的一端分别连接于所述刚性背架(10)顶部的相对两侧，两所述肩带(13)的另外一端连接于所述刚性背架(10)底部的相对两侧。3.根据权利要求1所述的外骨骼系统，其特征在于，所述刚性背架(10)的前侧用于贴合于穿戴者，所述刚性背架(10)的后侧用于形成负载放置空间，所述刚性承托部(14)与所述刚性背架(10)的后侧面之间的夹角小于90
°
。4.根据权利要求3所述的外骨骼系统，其特征在于，所述刚性承托部(14)和刚性背架(10)在负载作用下产生形变，产生形变的所述刚性承托部(14)与所述刚性背架(10)的后侧面之间的夹角小于90
°
。5.根据权利要求1所述的外骨骼系统，其特征在于，所述髋关节模组(20)为刚性髋关节模组。6.根据权利要求5所述的外骨骼系统，其特征在于，所述刚性髋关节模组由连接刚性背架(10)的一端至连接腿部模组(10)的一端呈向下倾斜设置，以实现负载的传递。7.根据权利要求1所述的外骨骼系统，其特征在于，所述髋关节模组(20)与所述腿部模组(30)之间设置有后伸限位结构，所述后伸限位结构用于限制所述髋关节模组(30)与所述腿部模组(20)之间的后伸极限位置。8.根据权利要求7所述的外骨骼系统，其特征在于，所述腿部模组(30)包括大腿组件(32)、小腿组件(33)以及弹性储能结构(34)，所述弹性储能结构(34)的两端分别连接所述大腿组件(32)和所述小腿组件(33)，所述髋关节模组(30)处于后伸极限位置下，所述弹性储能结构能够提供使得所述大腿组件(32)和所述小腿组件(33)趋于绷直的预紧力。9.根据权利要求7所述的外骨骼系统，其特征在于，所述髋关节模组(20)与所述腿部模组(30)还具有直立位置，所述髋关节模组(20)与所述腿部模组(30)在直立位置与后伸位置之间的摆转角度为2
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：施翔，巫蔡泉，
申请(专利权)人：广州视鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：