一种机械式无源腰部助力外骨骼的制作方法

本发明涉及一种人体运动辅助机械技术领域，特别是涉及一种机械式无源腰部助力外骨骼。

背景技术：

腰部助力外骨骼是一种可穿戴在人体上并给腰部提供助力的机械外骨骼设备。在物流搬运、农耕生产、建筑装修等行业一些需要劳动者重复弯腰或长时间弯腰的劳作场合中，腰部助力外骨骼能够在劳动者弯腰过程中减轻其腰部肌肉的负担与疲劳，从而有助于提高工作效率、减少腰肌劳损等慢性病的发生。

助力外骨骼按工作时是否使用外部能源，分为有源和无源两种。有源助力外骨骼需要外部动力能源，如电源或气压、液压源，通常还含有传感器、控制器等部件，所以一般重量较大、系统较复杂、使用时长或范围受限且成本较高。无源助力外骨骼不需要外部动力能源，一般重量较轻、系统简单、使用时长或范围不受限且成本较低。

无源腰部助力外骨骼的基本原理如图1所示，图中粗实线部分表示人体，细实线部分表示腰部助力外骨骼，一般主要包括上身支撑a、上身绑定缓冲组件b、弹性元件c、腿部绑定缓冲组件d、腿部支撑e。上身支撑a与腿部支撑e之间为第一转动关节，类比于人体的髋关节。上身支撑a、腿部支撑e分别通过上身绑定缓冲组件b、腿部绑定缓冲组件d与人体接触。在人体弯腰过程中，上身支撑a为人体上身提供支撑力，弹性元件c压缩使得人体上身及负载的重力势能转化为弹性元件c的弹性势能存储起来，人体上身及负载的载荷则转移到大腿处，从而减小了人体腰部所承受的载荷。在人体直腰过程中，弹性元件c存储的弹性势能释放，逐步转化为人体上身及负载的重力势能，帮助人体完成从弯腰到直腰这一动作过程。

然而，现有技术的无源腰部助力外骨骼在设计上通常存在着尺寸调节不便，大腿屈伸、大腿外展内收等部分人体运动受限，所采用弹性元件储能效果及相应的助力效果不明显，以及弹性元件单一、不方便或无法更换导致助力效果单一、助力范围小、实用性不佳等问题。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的，本发明的目的是提供一种结构简单、穿戴方便、与人体运动的干涉少、能够在穿戴者做弯腰-直腰动作时对其腰部提供有效的大范围助力和实用性较好的机械式无源腰部助力外骨骼。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，包括腹部支撑部、腰部支撑部、腿部支撑部和蓄能部，所述腹部支撑部的下部左侧和下部右侧分别可拆卸式固定于所述腰部支撑部的顶部左侧和顶部右侧，所述腹部支撑部的内侧与人体腹部或胸部可解除式相抵，所述腰部支撑部的前侧与人体前腰部弹性可解除式相抵，所述腰部支撑部的后部与人体后腰部松紧可调式相抵，所述腰部支撑部的左侧底部和右侧底部分别设置有t形关节轴，所述t形关节轴包括顶部横向轴和垂直一体成型或固定于所述顶部横向轴中央位置处的下部纵向轴，所述顶部横向轴与所述腰部支撑部的底部可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部的顶部左侧和顶部右侧分别与左右两侧的所述下部纵向轴可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部的下部与人体腿部可拆卸式固定，所述蓄能部在所述腿部支撑部的顶部外侧位置处与所述下部纵向轴可拆卸式键连接。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼还可以是：

所述蓄能部包括壳体组件、开关组件以及均设置于所述壳体组件内部的凸轮组件、离合盘组件和下气缸，所述下气缸的缸体可拆卸式固定于所述壳体组件的下部，所述下气缸的活塞顶部与所述凸轮组件的下边缘可解除式相抵，所述下部纵向轴由内向外依次穿过所述腿部支撑部的顶部、所述壳体组件的内侧、所述凸轮组件的中心、所述离合盘组件的中心且延伸至所述壳体组件的外侧，所述离合盘组件与所述下部纵向轴可拆卸式键连接，所述离合盘组件与所述凸轮组件弹性可解除式插接，所述离合盘组件的上部与所述开关组件的底部可解除式相抵，所述开关组件由所述离合盘组件的上部延伸至所述壳体组件的外侧，所述开关组件的中部与所述壳体组件可锁定式旋转连接，所述壳体组件的内外两侧和所述凸轮组件的中心均与所述下部纵向轴可拆卸式旋转连接。

所述蓄能部还包括上气缸，所述上气缸与所述下气缸呈中心对称设置，所述上气缸的缸体可拆卸式固定于所述壳体组件的上部，所述上气缸的活塞底部与所述凸轮组件的上边缘可解除式相抵。

所述开关组件包括开关手柄、转轴和凸轮滚子，所述转轴穿设于所述壳体组件上且与所述壳体组件可锁定式旋转连接，所述转轴的顶部设置于所述壳体组件的外侧且与所述开关手柄可拆卸式固定，所述转轴的底部设置于所述壳体组件的内部且与所述凸轮滚子的内周可拆卸式固定，所述凸轮滚子的外周与所述离合盘组件的顶部可解除式相抵。

所述凸轮组件包括位于中央位置处的凸轮本体和设置于所述凸轮组件下方的下摆臂组件，所述下部纵向轴由内向外依次穿过所述腿部支撑部的顶部、所述壳体组件的内侧、所述凸轮本体的中心、所述离合盘组件的中心且延伸至所述壳体组件的外侧，所述凸轮本体的下部后侧边缘位置处设置有用于供所述下摆臂组件起始位的下轮廓突起面，所述下摆臂组件的顶部与所述凸轮本体的外周下边缘可解除式相抵，所述下摆臂组件的底部与所述下气缸的活塞顶部可解除式相抵，所述壳体组件的内外两侧和所述凸轮本体的中心均与所述下部纵向轴可拆卸式旋转连接。

所述下摆臂组件包括呈三角形的下摆臂本体和分别可拆卸式旋转连接于所述下摆臂本体前部、后部和顶部的下弹簧滚子、下摆臂轴和凸轮下滚子，所述下摆臂轴的左右两侧分别可拆卸式固定于所述壳体组件上，所述凸轮下滚子的顶部与所述凸轮本体的外周下边缘可解除式相抵，所述下弹簧滚子的底部与所述下气缸的活塞顶部可解除式相抵。

所述离合盘组件包括离合盘本体和与所述离合盘本体弹性可拆卸式固定的离合盘支撑座，所述下部纵向轴由内向外依次穿过所述腿部支撑部的顶部、所述壳体组件的内侧、所述凸轮本体的中心、所述离合盘本体的中心、所述离合盘支撑座的中心且延伸至所述壳体组件的外侧，所述离合盘本体和所述离合盘支撑座均与所述下部纵向轴可拆卸式键连接，所述离合盘本体与所述凸轮本体可解除式插接，所述离合盘本体的顶部与所述开关组件的底部可解除式相抵。

所述腰部支撑部包括前腰带、后腰调节部和两个分别旋转连接于所述后腰调节部左右两侧的关节弯板，所述前腰带的左右两侧分别与左侧和右侧所述关节弯板可拆卸式固定，所述顶部横向轴分别在人体的左右两侧与所述关节弯板可拆卸式旋转连接。

所述后腰调节部包括外滑槽和内滑轨，所述外滑槽的左侧与左侧的所述关节弯板可拆卸式旋转连接，所述内滑轨的右侧与右侧的所述关节弯板可拆卸式旋转连接，所述内滑轨与所述外滑槽可锁定式滑动连接。

所述外滑槽的后侧壁上一体成型或固定有至少两排交错排列的定位孔，所述内滑轨的左侧弹性可拆卸式设置有定位弹块组件，所述定位弹块组件与所述定位孔弹性可解除式相抵。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，包括腹部支撑部、腰部支撑部、腿部支撑部和蓄能部，所述腹部支撑部的下部左侧和下部右侧分别可拆卸式固定于所述腰部支撑部的顶部左侧和顶部右侧，所述腹部支撑部的内侧与人体腹部或胸部可解除式相抵，所述腰部支撑部的前侧与人体前腰部弹性可解除式相抵，所述腰部支撑部的后部与人体后腰部松紧可调式相抵，所述腰部支撑部的左侧底部和右侧底部分别设置有t形关节轴，所述t形关节轴包括顶部横向轴和垂直一体成型或固定于所述顶部横向轴中央位置处的下部纵向轴，所述顶部横向轴与所述腰部支撑部的底部可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部的顶部左侧和顶部右侧分别与左右两侧的所述下部纵向轴可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部的下部与人体腿部可拆卸式固定，所述蓄能部在所述腿部支撑部的顶部外侧位置处与所述下部纵向轴可拆卸式键连接。这样，所述腹部支撑部位于上部且其下部与所述，其内侧与人体腹部或胸部相抵，支撑穿戴者的上身部分，并在穿戴者进行弯腰动作时，穿戴者上身的重力抵接在所述腹部支撑部上，所述腹部支撑部的下部左侧和下部右侧分别可拆卸式固定于所述腰部支撑部的顶部左侧和顶部右侧，所述腹部支撑部将上身重力传递至所述腰部支撑部，所述腰部支撑部又通过所述t形关节轴与所述蓄能部可拆卸式键连接，进而所述腰部支撑部将重力继续传递至所述蓄能部，所述蓄能部在重力作用下产生弹性势能，并将弹性势能储蓄在所述蓄能部内部，这一过程是随着穿戴者弯腰的幅度增加而逐步发生的，已经储存的弹性势能可以对穿戴者进行支撑，所述蓄能部会产生相应的弹性力以平衡该重力，而这一过程中穿戴者上身的重力势能变化也逐步转化为弹性势能储存起来。因此在穿戴者弯腰过程中，可以实现对穿戴者的上身及负载的支撑作用，进而减轻穿戴者腰部的肌肉负担和疲劳。当穿戴者弯腰后需要起身时，所述蓄能部在弹性势能的作用下产生弹性回复力，所产生的弹性回复力再反向经所述t形关节轴、所述腰部支撑部和所述腹部支撑部作用于穿戴者，这一过程也是逐步发生的，当穿戴者弯腰后缓慢起身时，所述蓄能部产生的弹性力经所述t形关节轴、所述腰部支撑部和所述腹部支撑部对穿戴者的腹部或胸部形成“推动”支撑作用，而这一过程中所述蓄能部储存的弹性势能逐步释放转化为穿戴者的重力势能。进而使穿戴者在起身时也可以减轻穿戴者腰部的肌肉负担和疲劳。所述腰部支撑部的前侧与人体前腰部弹性可解除式相抵，所述腰部支撑部的后部与人体后腰部松紧可调式相抵，使整个所述腰部支撑部与人体的腰部更加贴合，进而对穿戴者的上身进行更精准的支撑，不管是在前腰部或者后腰部。而所述腰部支撑部的左侧底部和右侧底部分别设置有t形关节轴，所述t形关节轴包括顶部横向轴和垂直一体成型或固定于所述顶部横向轴中央位置处的下部纵向轴，所述顶部横向轴与所述腰部支撑部的底部可拆卸式旋转连接，那么所述腰部支撑部可以沿所述顶部横向轴的中心轴方向也就是人体的前后延伸方向旋转，所述下部纵向轴又纵向向外依次穿过所述腿部支撑部和所述蓄能部，因此，穿戴者在穿戴上以后还可以将上身或者大腿绕所述顶部横向轴的中心轴方向向人体左侧或者人体右侧摆动，进行一定范围内的侧弯腰运动或者是大腿外展内收运动，进而减少与穿戴者的人体运动之间的干涉。本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，相对于现有技术的优点是：结构简单、穿戴方便、与人体运动的干涉少、能够在穿戴者做弯腰-直腰动作时对其腰部提供有效的大范围助力和实用性较好。

附图说明

图1现有技术一种机械式无源腰部助力外骨骼的基本原理结构图。

图2本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼前视轴测图。

图3本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼后视轴测图。

图4本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼后腰调节部示意图。

图5本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼后腰调节部局部剖视图。

图6本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼后腰调节部与关节弯板搭接局部透视图。

图7本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼后腰调节部与关节弯板搭接剖视图。

图8本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼腹部支撑部示意图。

图9本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼腹部支撑部局部剖视图。

图10本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼关节弯板和t形关节轴搭接图。

图11本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼关节弯板和t形关节轴搭接局部剖视图。

图12本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼蓄能部与关节弯板局部剖视图。

图13本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼蓄能部内部示意图一。

图14本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼蓄能部内部右视图。

图15本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼蓄能部工作示意图。

图16本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼蓄能部后视图。

图17本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼蓄能部关闭状态示意图。

图18本发明一种机械式无源腰部助力外骨骼蓄能部开启状态示意图。

图号说明

a…上身支撑b…上身绑定缓冲组件c…弹性元件

d…腿部绑定缓冲组件e…腿部支撑

1…腰部支撑部101…外展内收关节块102…前腰带

103…后腰调节部1031…外滑槽1032…内滑轨

1033…调节指柄1034…调节挡块1035…第二导向轴

1036…第一导向轴1037…弹性部件1038…弹块本体

1039…减震弹片104…t形关节轴1041…下部纵向轴

1042…顶部横向轴105…关节弯板1051…第二转动关节

10511…第二连接部1052…第一转动关节10521…第一连接部

1053…第一连接轴1054…第一定位销1055…回旋定位销

1056…轴向腰子槽1057…凸耳孔2…腿部支撑部

201…腿部支撑板202…腿部绑带3…腹部支撑部

301…腹部支撑座302…腹部支撑板303…腹部支撑弯管

4…蓄能部401…壳体组件4011…球头柱塞

4021…开关手柄4022…转轴4023…凸轮滚子

4024…柱塞槽4025…球头孔403…下气缸

404…上气缸405…离合盘组件4051…离合盘本体

4052…离合盘支撑座4053…离合盘爪4061…凸轮本体

40611…上轮廓突起面40612…下轮廓突起面40613…离合盘孔位

40621…下摆臂本体40622…下弹簧滚子40623…下摆臂轴

40624…凸轮下滚子40631…上摆臂本体40632…上弹簧滚子

40633…上摆臂轴40634…凸轮上滚子

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“垂直”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼是以其穿戴在人体身上时的方向为例进行说明。其中，所述腹部支撑部3在前侧，所述后腰调节部103在后侧，所述腹部支撑部3在上侧，所述腿部支撑部2在下侧，远离人体的方向为外，靠近人体的方向为内，人体左手在左侧，人体右手在右侧，并以此确定“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”的方向。

下面结合附图的图2至图18对本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼作进一步详细说明。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，包括腹部支撑部3、腰部支撑部1、腿部支撑部2和蓄能部4，所述腹部支撑部3的下部左侧和下部右侧分别可拆卸式固定于所述腰部支撑部1的顶部左侧和顶部右侧，所述腹部支撑部3的内侧与人体腹部或胸部可解除式相抵，所述腰部支撑部1的前侧与人体前腰部弹性可解除式相抵，所述腰部支撑部1的后部与人体后腰部松紧可调式相抵，所述腰部支撑部1的左侧底部和右侧底部分别设置有t形关节轴104，所述t形关节轴104包括顶部横向轴1042和垂直一体成型或固定于所述顶部横向轴1042中央位置处的下部纵向轴1041，所述顶部横向轴1042与所述腰部支撑部1的底部可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部2的顶部左侧和顶部右侧分别与左右两侧的所述下部纵向轴1041可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部2的下部与人体腿部可拆卸式固定，所述蓄能部4在所述腿部支撑部2的顶部外侧位置处与所述t形关节轴104的下部纵向轴1041可拆卸式键连接。这样，所述腹部支撑部3位于上部且其下部与所述，其内侧与人体腹部或胸部相抵，支撑穿戴者的上身部分，并在穿戴者进行弯腰动作时，穿戴者上身的重力抵接在所述腹部支撑部3上，所述腹部支撑部3的下部左侧和下部右侧分别可拆卸式固定于所述腰部支撑部1的顶部左侧和顶部右侧，所述腹部支撑部3将上身重力传递至所述腰部支撑部1，所述腰部支撑部1又通过所述t形关节轴104与所述蓄能部4可拆卸式键连接，进而所述腰部支撑部1将重力继续传递至所述蓄能部4，所述蓄能部4在重力作用下产生弹性势能，并将弹性势能储蓄在所述蓄能部4内部，这一过程是随着穿戴者弯腰的幅度增加而逐步发生的，已经储存的弹性势能可以对穿戴者进行支撑，所述蓄能部4会产生相应的弹性力以平衡该重力，而这一过程中穿戴者上身的重力势能变化也逐步转化为弹性势能储存起来。因此在穿戴者弯腰过程中，可以实现对穿戴者的上身及负载的支撑作用，进而减轻穿戴者腰部的肌肉负担和疲劳。当穿戴者弯腰后需要起身时，所述蓄能部4在弹性势能的作用下产生弹性回复力，所产生的弹性回复力再反向经所述t形关节轴104、所述腰部支撑部1和所述腹部支撑部3作用于穿戴者，这一过程也是逐步发生的，当穿戴者弯腰后缓慢起身时，所述蓄能部4产生的弹性力经所述t形关节轴104、所述腰部支撑部1和所述腹部支撑部3对穿戴者的腹部或胸部形成“推动”支撑作用，而这一过程中所述蓄能部4储存的弹性势能逐步释放转化为穿戴者的重力势能。进而使穿戴者在起身时也可以减轻穿戴者腰部的肌肉负担和疲劳。所述腰部支撑部1的前侧与人体前腰部弹性可解除式相抵，所述腰部支撑部1的后部与人体后腰部松紧可调式相抵，使整个所述腰部支撑部1与人体的腰部更加贴合，进而对穿戴者的上身进行更精准的支撑，不管是在前腰部或者后腰部。而所述腰部支撑部1的左侧底部和右侧底部分别设置有t形关节轴104，所述t形关节轴104包括顶部横向轴1042和垂直一体成型或固定于所述顶部横向轴1042中央位置处的下部纵向轴1041，所述顶部横向轴1042与所述腰部支撑部1的底部可拆卸式旋转连接，那么所述腰部支撑部1可以沿所述顶部横向轴1042的中心轴方向也就是人体的前后延伸方向旋转，所述下部纵向轴1041又纵向向外依次穿过所述腿部支撑部2和所述蓄能部4，因此，穿戴者在穿戴上以后还可以将上身或者大腿绕所述顶部横向轴1042的中心轴方向向人体左侧或者人体右侧摆动，进行一定范围内的侧弯腰运动或者是大腿外展内收运动，进而减少与穿戴者的人体运动之间的干涉。本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，相对于现有技术的优点是：结构简单、穿戴方便、与人体运动的干涉少、能够在穿戴者做弯腰-直腰动作时对其腰部提供有效的大范围助力和实用性较好。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述腹部支撑部3包括左右对称设置的腹部支撑板302、腹部支撑弯管303和腹部支撑座301，所述腹部支撑座301与所述腰部支撑部1分别在人体左右两侧可拆卸式插接固定，所述腹部支撑板302的内侧与人体腹部或胸部可解除式相抵，所述腹部支撑弯管303由所述腹部支撑板302延伸至所述腹部支撑座301。这样，所述腹部支撑板302的内侧与人体腹部或胸部可解除式相抵，在穿戴者弯腰的时候，穿戴者上身的重力作用在所述腹部支撑板302上，经过所述腹部支撑弯管303和所述腹部支撑座301层层传递至所述腰部支撑部1上，进而传递至所述蓄能部4，使所述蓄能部4在重力作用下将重力势能逐步转化为弹性势能储存起来，还可以在穿戴者起身直腰过程中，所述蓄能部4在弹性势能的作用下产生弹性回复力，所产生的弹性回复力依次经所述腰部支撑部1、所述腹部支撑座301和所述腹部支撑弯管303传递至所述腹部支撑板302，所述腹部支撑板302作用于穿戴者的胸部或者腹部，用以辅助穿戴者起身，减小穿戴者的肌肉负担和疲劳。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述蓄能部4包括壳体组件401、开关组件以及均设置于所述壳体组件401内部的凸轮组件、离合盘组件405和下气缸403，所述下气缸403的缸体可拆卸式固定于所述壳体组件401的下部，所述下气缸403的活塞顶部与所述凸轮组件的下边缘可解除式相抵，所述下部纵向轴1041由内向外依次穿过所述腿部支撑部2的顶部、所述壳体组件401的内侧、所述凸轮组件的中心、所述离合盘组件405的中心且延伸至所述壳体组件401的外侧，所述离合盘组件405与所述下部纵向轴1041可拆卸式键连接，所述离合盘组件405与所述凸轮组件弹性可解除式插接，所述离合盘组件405的上部与所述开关组件的底部可解除式相抵，所述开关组件由所述离合盘组件405的上部延伸至所述壳体组件401的外侧，所述开关组件的中部与所述壳体组件401可锁定式旋转连接，所述壳体组件401的内外两侧和所述凸轮组件的中心均与所述下部纵向轴1041可拆卸式旋转连接。这样，当穿戴者处于弯腰过程中时，若所述开关组件处于关闭状态时，虽然所述离合盘组件405因为和所述下部纵向轴1041键连接，所述腰部支撑部1往前旋转带动所述下部纵向轴1041绕其中心轴旋转，进而带动所述离合盘组件405旋转，但是所述离合盘组件405和所述凸轮组件处于脱离的状态，所述凸轮组件不会随所述离合盘组件405一起旋转，无法使所述下气缸403下压进行蓄能，因此在所述开关组件处于关闭状态时穿戴者可做往复自由弯腰或大腿屈伸等动作，而不会受到来自蓄能部4的阻力。当所述开关组件旋转至开启状态时，所述离合盘组件405在所述开关组件的推动下与所述凸轮组件弹性相抵，所述开关组件的底部将所述离合盘紧紧贴合在所述凸轮组件上，当穿戴者弯腰时，所述腰部支撑部1带动所述下部纵向轴1041绕其中心轴旋转，所述离合盘组件405与所述下部纵向轴1041键连接，进而所述离合盘组件405也绕所述下部纵向轴1041的中心轴旋转，所述离合盘组件405与所述凸轮组件插接，因此所述凸轮组件也绕所述下部纵向轴1041一起旋转，所述凸轮组件的底部与所述下气缸403的活塞相抵，所述凸轮组件旋转将所述下气缸403的活塞向缸体内下压，使所述下气缸403内的空气被压缩，进而所述下气缸403内的空气被压缩产生弹性势能且将弹性势能进行储存，当穿戴者直腰起身时，所述下气缸403的活塞部分所受的压力由于穿戴者的起身而减小，因此所述下气缸403内的空气压力大于所述下气缸403的活塞部分所受的压力，进而活塞顶起所述凸轮组件，使所述凸轮组件逆向旋转，进而带动所述下部纵向轴1041逆向旋转，将扭转力传递至所述腰部支撑部1和所述腹部支撑部3转化为对穿戴者的推力，进而帮助穿戴者起身。进一步优选的技术方案为所述蓄能部4还包括上气缸404，所述上气缸404与所述下气缸403呈中心对称设置，所述上气缸404的缸体可拆卸式固定于所述壳体组件401的上部，所述上气缸404的活塞底部与所述凸轮组件的上边缘可解除式相抵。这样，所述上气缸404和所述下气缸403在所述凸轮组件的上方和下方呈中心对称设置，所述凸轮组件正向或逆向旋转时，可以在将下部的所述下气缸403的活塞下压的同时，还可以将上部的所述上气缸404活塞向上顶，进而能有效增加所述蓄能部4的助力范围，使各零部件受力均匀，提高零部件的使用寿命。所述上气缸404和所述下气缸403中心对称布置可以保证所述蓄能部4关闭，所述凸轮组件与所述离合盘组件脱离的状态下，所述凸轮组件相对所述离合盘组件无周向运动且不产生周向相对位移，从而保证在直腰状态下开启所述蓄能部4时，所述离合盘组件能顺利与所述凸轮组件插接，而不至于发生接合失效。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述开关组件包括开关手柄4021、转轴4022和凸轮滚子4023，所述转轴4022穿设于所述壳体组件401上且与所述壳体组件401可锁定式旋转连接，所述转轴4022的顶部设置于所述壳体组件401的外侧且与所述开关手柄4021可拆卸式固定，所述转轴4022的底部设置于所述壳体组件401的内部且与所述凸轮滚子4023的内周可拆卸式固定，所述凸轮滚子4023的外周与所述离合盘组件405的顶部可解除式相抵。这样，所述开关手柄4021使所述转轴4022在扭转的过程中更加方便，所述转轴4022穿设于所述壳体组件401上且与所述壳体组件401可锁定式旋转连接，当所述转轴4022分别转至开启状态或关闭状态时，所述转轴4022和所述壳体组件401均能进行锁定，防止在使用过程中未经穿戴者的操作而随便进行开关切换。进一步优选的技术方案为所述壳体组件401与所述转轴4022有重叠部分，所述壳体组件401在重叠部分对应位置处弹性可拆卸式连接有球头柱塞4011，所述转轴4022在所述球头柱塞4011对应位置处的周向上设置有柱塞槽4024，所述转轴4022在所述凸轮滚子4023的最大直径处与最小直径处分别设置球头孔4025，所述球头柱塞4011与所述球头孔4025可解除式相抵。这样，所述转轴4022在转动过程，所述球头柱塞4011的球头部分始终沿所述柱塞槽4024滑动，所述凸轮滚子4023的外周与所述离合盘组件405的顶部相抵，当所述凸轮滚子4023的最大直径处于所述离合盘组件405的顶部相抵时，所述离合盘组件405离所述凸轮组件的距离最近，进而在此位置时所述离合盘组件405与所述凸轮组件插接固定，所述开关组件处于开启状态，所述球头柱塞4011卡入所述球头孔4025内，反之所述凸轮滚子4023的最小直径处与所述离合盘组件405的顶部相抵时，所述离合盘组件405与所述凸轮组件的距离最大，此时所述离合盘组件405与所述凸轮组件脱离插接，所述开关组件处于关闭状态。更进一步优选的技术方案为所述转轴4022与所述壳体组件401连接处的上部和下部分别夹设有套筒轴承。这样，套筒轴承的外周与所述壳体组件401固定，所述套筒轴承的内周与所述转轴4022固定，利用套筒轴承中间夹设的滚珠体减小所述转轴4022和所述壳体组件401之间的摩擦，进而增加两者的使用寿命，所述套筒轴承还可以是囿于尺寸限制而采用耐磨耐压性能较好的塑料套筒轴承，其他部分为了减小旋转连接的两部分之间的摩擦所采用的套筒轴承亦然。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述凸轮组件包括位于中央位置处的凸轮本体4061和设置于所述凸轮组件下方的下摆臂组件，所述下部纵向轴1041由内向外依次穿过所述腿部支撑部2的顶部、所述壳体组件401的内侧、所述凸轮本体4061的中心、所述离合盘组件405的中心且延伸至所述壳体组件401的外侧，所述凸轮本体4061的下部后侧边缘位置处设置有用于供所述下摆臂组件起始位的下轮廓突起面40612，所述下摆臂组件的顶部与所述凸轮本体4061的外周下边缘可解除式相抵，所述下摆臂组件的底部与所述下气缸403的活塞顶部可解除式相抵。这样，所述下摆臂组件的顶部与所述凸轮本体4061的外周下边缘可解除式相抵，以所述下轮廓突起面40612作为起始位，所述下轮廓突起面40612到所述凸轮本体4061的轴心点距离陡增，使得所述凸轮本体4061在此处不能逆时针转动，而所述下气缸403也处于自由伸长或者轻微压缩的状态，因此所述凸轮本体4061的外周下边缘与所述下摆臂组件的顶部在所述下轮廓突起面40612对应位置处相抵时，所述凸轮本体4061可以达到平衡状态，在无外力作用下所述凸轮本体4061的平衡状态可以得到保持。当所述凸轮本体4061在所述离合盘组件405的带动下进行顺时针转动时，所述下摆臂组件在所述凸轮本体4061作用下也顺时针转动，所述下摆臂组件的底部与所述下气缸403的活塞顶部可解除式相抵，因此所述下气缸403的活塞也向缸体内下压，进而压缩所述下气缸403进行压缩蓄能，直到所述下气缸403处于最大压缩行程状态。进一步优选的技术方案为所述凸轮本体4061的上方设置有与所述下摆臂组件中心对称的上摆臂组件，所述凸轮本体4061的上部前侧边缘位置处设置有与所述下轮廓突起面40612中心对称的上轮廓突起面40611，所述上摆臂组件的顶部与所述凸轮本体4061的外周上边缘可解除式相抵，所述上摆臂组件的顶部与所述上气缸404的活塞底部可解除式相抵。这样，所述上摆臂组件的底部与所述凸轮本体4061的外周上边缘可解除式相抵，以所述上轮廓突起面40611作为起始位，所述上轮廓突起面40611到所述凸轮本体4061的轴心点距离陡增，使得所述凸轮本体4061在此处不能逆时针转动以进一步保证所述凸轮组件的稳定，而所述上气缸404也处于自由伸长或者轻微压缩的状态，因此所述凸轮本体4061的外周上边缘与所述上摆臂组件的顶部在所述上轮廓突起面40611对应位置处相抵时，所述凸轮本体4061可以达到平衡状态，在无外力作用下所述凸轮本体4061的平衡状态可以得到保持。当所述凸轮本体4061在所述离合盘组件405的带动下进行顺时针转动时，所述上摆臂组件在所述凸轮本体4061作用下也顺时针转动，所述上摆臂组件的底部与所述上气缸404的活塞顶部可解除式相抵，因此所述上气缸404的活塞也向缸体内上压，进而压缩所述上气缸404进行压缩蓄能，直到所述上气缸404处于最大压缩行程状态，也就是穿戴者处于最大弯腰角度状态。而所述上摆臂组件和所述下摆臂组件、所述上轮廓突起面40611和所述下轮廓突起面40612均中心对称设置，当所述上气缸404和所述下气缸403均达到最大压缩行程时，也就是穿戴者处于最大弯腰角度状态时，所述上摆臂组件不会越过所述凸轮本体4061的后端，所述下摆臂组件不会越过所述凸轮本体4061的前端，进而保证了所述凸轮组件运转的稳定性。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述下摆臂组件包括呈三角形的下摆臂本体40621和分别可拆卸式旋转连接于所述下摆臂本体40621前部、后部和顶部的下弹簧滚子40622、下摆臂轴40623和凸轮下滚子40624，所述下摆臂轴40623的左右两侧分别可拆卸式固定于所述壳体组件401上，所述凸轮下滚子40624的顶部与所述凸轮本体4061的外周下边缘可解除式相抵，所述下弹簧滚子40622的底部与所述下气缸403的活塞顶部可解除式相抵。这样，所述下弹簧滚子40622的底部与所述下气缸403的活塞顶部可解除式相抵，所述凸轮下滚子40624的顶部与所述凸轮本体4061的外周下边缘可解除式相抵，使所述下摆臂组件在所述凸轮组件推动下，绕所述下摆臂轴40623进行旋转，所述下弹簧滚子40622与所述下气缸403的活塞滚动连接，使所述下弹簧滚子40622与所述下气缸403的活塞形成线接触，所述凸轮下滚子40624的顶部与所述凸轮本体4061的外周下边缘滚动连接，使所述凸轮下滚子40624的顶部与所述凸轮本体4061的外周下边缘形成线接触，减小了所述下弹簧滚子40622和所述下气缸403的活塞之间、以及所述凸轮下滚子40624与所述凸轮本体4061之间的摩擦。进一步优选的技术方案为所述下摆臂轴40623与所述下摆臂本体40621过盈配合，所述下摆臂轴40623的左右两侧分别与所述壳体组件401通过套筒轴承连接以减小两者之间旋转连接的摩擦。更进一步优选的技术方案为所述上摆臂组件包括呈倒三角形的上摆臂本体40631和分别可拆卸式旋转连接于所述上摆臂本体40631前部、后部和顶部的上摆臂轴40633、上弹簧滚子40632和凸轮上滚子40634，所述上摆臂轴40633的左右两侧分别可拆卸式固定于所述壳体组件401上，所述凸轮上滚子40634的底部与所述凸轮本体4061的外周上边缘可解除式相抵，所述上弹簧滚子40632的顶部与所述上气缸404的活塞底部可解除式相抵。这样，所述上弹簧滚子40632的顶部与所述上气缸404的活塞底部可解除式相抵，所述凸轮上滚子40634的底部与所述凸轮本体4061的外周上边缘可解除式相抵，使所述上摆臂组件在所述凸轮组件推动下，绕所述上摆臂轴40633进行旋转，所述上弹簧滚子40632与所述上气缸404的活塞滚动连接，使所述上弹簧滚子40632与所述上气缸404的活塞形成线接触，所述凸轮上滚子40634的顶部与所述凸轮本体4061的外周上边缘滚动连接，使所述凸轮上滚子40634的顶部与所述凸轮本体4061的外周上边缘形成线接触，减小了所述上弹簧滚子40632和所述上气缸404的活塞之间、以及所述凸轮上滚子40634与所述凸轮本体4061之间的摩擦。进一步优选的技术方案为所述上摆臂轴40633与所述上摆臂本体40631过盈配合，所述上摆臂轴40633的左右两侧分别与所述壳体组件401通过套筒轴承连接以减小两者之间旋转连接的摩擦。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述离合盘组件405包括离合盘本体4051和与所述离合盘本体4051弹性可拆卸式固定的离合盘支撑座4052，所述下部纵向轴1041由内向外依次穿过所述腿部支撑部2的顶部、所述壳体组件401的内侧、所述凸轮本体的中心、所述离合盘本体4051的中心、所述离合盘支撑座4052的中心且延伸至所述壳体组件401的外侧，所述离合盘本体4051和所述离合盘支撑座4052均与所述下部纵向轴1041可拆卸式键连接，所述离合盘本体4051与所述凸轮本体4061可解除式插接，所述离合盘本体4051的顶部与所述开关组件的底部可解除式相抵，所述壳体组件401的内外两侧和所述凸轮本体的中心均与所述下部纵向轴1041可拆卸式旋转连接。这样，所述离合盘支撑座4052与所述离合盘本体4051弹性可拆卸式固定，所述离合盘本体4051和所述离合盘支撑座4052均与所述下部纵向轴1041可拆卸式键连接，所述离合盘本体4051与所述离合盘支撑座4052在所述下部纵向轴1041旋转的过程中也一起随所述下部纵向轴1041旋转，所述离合盘支撑座4052与所述离合盘本体4051在自然状态下，所述离合盘本体4051远离所述凸轮组件，开启所述开关组件时，所述开关组件将所述离合盘本体4051向所述凸轮组件方向抵靠，所述离合盘本体4051与所述凸轮组件插接，此时所述离合盘本体4051与所述离合盘支撑座4052存在弹性力，关闭所述开关组件时，这个弹性力将所述离合盘本体4051拉回所述离合盘支撑座4052，使所述离合盘本体4051与所述凸轮组件脱离插接。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述凸轮本体4061的外侧等间隔一体成型或固定有离合盘孔位40613，所述离合盘本体4051的内侧等间隔一体成型或固定有离合盘爪4053，所述凸轮本体4061与所述离合盘本体4051通过所述离合盘爪4053与所述离合盘孔位40613啮合可解除式插接。这样，开启所述蓄能部4，使所述离合盘孔位40613与所述离合盘爪4053顺利啮合后，所述离合盘本体4051随穿戴者弯腰运动或直身运动使所述下部纵向轴旋转，所述离合盘本体4051与所述下部纵向轴1041键连接，因此所述离合盘本体4051也带动所述离合盘爪4053一起旋转，所述离合盘爪4053插入所述离合盘孔位40613内，推动所述离合盘孔位40613一起旋转起到了周向运动的传动作用。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述腰部支撑部1包括前腰带102、后腰调节部103和两个分别旋转连接于所述后腰调节部103左右两侧的关节弯板105，所述前腰带102的左右两侧分别与左侧和右侧所述关节弯板105可拆卸式固定，所述顶部横向轴1042分别在人体的左右两侧与所述关节弯板105可拆卸式旋转连接。这样，所述前腰带102与人体的前侧腰部贴合，所述关节弯板105在人体后腰部的左右两侧与人体腰部贴合，将所述后腰调节部103设置于人体后腰部。所述顶部横向轴1042分别在人体的左右两侧与所述关节弯板105可拆卸式旋转连接，使穿戴者的腿部外展动作和侧弯腰动作的轴心与所述顶部横向轴1042的中心轴位置平行，减少了本装置与穿戴者的干涉现象。进一步优选的技术方案为所述关节弯板105包括位于下部前侧的外展内收关节块101，所述关节弯板105的底部与所述外展内收关节块101的底部分别一体成型或固定有凸耳孔1057，所述顶部横向轴1042的前侧和后侧分别与所述凸耳孔1057可拆卸式旋转连接。这样，在安装时，可以先将所述顶部横向轴1042的后侧先插入所述关节弯板105底部的所述凸耳孔1057内，然后将所述外展内收关节块101上的所述凸耳孔1057穿设于所述顶部横向轴1042的前侧，最后将所述外展内收关节块101与所述关节弯板105进行可拆卸式固定，方便了所述t形关节轴104的安装。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述后腰调节部103包括外滑槽1031和内滑轨1032，所述外滑槽1031的左侧与左侧的所述关节弯板105可拆卸式旋转连接，所述内滑轨1032的右侧与右侧的所述关节弯板105可拆卸式旋转连接，所述内滑轨1032与所述外滑槽1031可锁定式滑动连接。这样，所述外滑槽1031的左侧与左侧的所述关节弯板105旋转连接，所述内滑轨1032的右侧与右侧的所述关节弯板105旋转连接，因为所述关节弯板105和所述后腰调节部103均为硬质材料制成，所以在穿戴者穿戴时，需要将所述后腰调节部103与所述关节弯板105进行旋转连接，即所述外滑槽1031和所述内滑轨1032可以绕所述关节弯板105外扩或者内收，以适应穿戴者因胖瘦原因引起的腰围差别。所述内滑轨1032在所述外滑槽1031的内侧滑动连接，且所述内滑轨1032和所述外滑槽1031可锁定，以适应不同人体腰围，将所述内滑轨1032沿所述外滑槽1031滑动至需要的腰围位置处，将所述内滑轨1032与所述外滑槽1031进行锁定即可。进一步优选的技术方案为所述后腰调节部103的左右两侧分别设置有第一转动关节1052，所述关节弯板105在所述第一转动关节1052对应位置处设置有第二转动关节1051，所述第一转动关节1052包括一体成型或固定于所述后腰调节部103上的三个第一连接部10521，所述第二转动关节1051包括一体成型或固定于所述关节弯板105上的两个第二连接部10511，所述第一连接部10521和所述第二连接部10511交替设置且两者通过第一连接轴1053依次穿过进行可拆卸式旋转连接。这样，同轴三孔结构的所述第一转动关节1052分别与左右两侧的同轴两孔结构的所述第二转动关节1051可拆卸式旋转连接，所述第一连接部10521分别位于上中下三个位置，所述第二连接部10511分别夹设于三个所述第一连接部10521之间，所述第一转动关节1052与所述关节弯板105通过所述第一连接轴1053由上至下依次穿过所述第一连接部10521、所述第二连接部10511、所述第一连接部10521、所述第二连接部10511和所述第一连接部10521进行可拆卸式旋转连接。更进一步优选的技术方案为所述第一连接轴1053和所述第一连接部10521有重叠部分，所述第一连接轴1053和所述第一连接部10521在重叠部分对应位置处通过第一定位销1054可拆卸式固定。这样，所述第一定位销1054将所述第一连接轴1053与所述第一连接部10521进行固定，这个所述第一连接部10521可以是上、中、下位置处的任意一个，只要将所述第一连接轴1053与所述第一连接部10521固定即可，也就是将所述第一连接轴1053与所述后腰调节部103固定，仅通过所述第二连接部10511与所述第一连接轴1053之间的相对转动位移来对所述后腰调节部103进行精准控制。更进一步优选的技术方案为所述第一连接部10521和所述第二连接部10511有重叠部分，所述第一连接部10521在重叠部分对应位置处设置有水平方向的轴向腰子槽1056，所述第二连接部10511在重叠部分对应位置处设置有回旋定位销1055，所述回旋定位销1055与所述轴向腰子槽1056可解除式滑动连接。这样，通过所述回旋定位销1055插入所述轴向腰子槽1056，所述回旋定位销1055在所述轴向腰子槽1056内滑动，以所述轴向腰子槽1056的开槽角度范围来控制所述关节弯板105相对于所述后腰调节部103的转动范围。所述第一连接轴1053与所述第二连接部10511之间还可以夹设有套筒轴承用以减小所述第一连接轴1053和所述第二连接部10511之间因为旋转连接而导致的摩擦。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述外滑槽1031的后侧壁上一体成型或固定有至少两排交错排列的定位孔，所述内滑轨1032的左侧弹性可拆卸式设置有定位弹块组件，所述定位弹块组件与所述定位孔弹性可解除式相抵。这样，两排所述定位孔的上下交错分布有利于充分利用沿所述外滑槽1031方向上的空间、细分可调节腰宽范围，所述定位弹块组件可以单独与上排的所述定位孔弹性可解除式相抵，也可以单独与下排的所述定位孔弹性可解除式相抵，由此所述后腰调节部103在实现了适应不同人体腰围这一功能的同时，也达到了增加可调节级数，进而提高了所述后腰调节部103的人体适应性。进一步优选的技术方案为所述定位孔内充设有减震弹片1039，所述减震弹片1039由橡胶制成，所述减震弹片1039的后侧面与所述定位弹块组件的前侧面可解除式相抵。这样，所述定位弹块组件与所述内滑轨1032弹性设置，当所述定位弹块组件即将与所述定位孔发生相抵时，所述定位弹块组件与所述定位孔之间通过所述减震弹片1039减小所述定位弹块组件对所述定位孔的冲击力。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述定位弹块组件包括调节挡块1034和可拆卸式弹性连接于所述调节挡块1034外周的四个弹块本体1038，所述弹块本体1038的前侧与所述定位孔可解除式弹性相抵。这样，其中两个所述弹块本体1038位于上部，另两个所述弹块本体1038位于下部，并排两个所述弹块本体1038之间的距离等于横向排列的两个所述定位孔之间的距离，上下两个所述弹块本体1038之间的距离等于上下两排所述定位孔之间的行距，进行腰围调节时，只会有上部两个所述弹块本体1038落入上排相邻的两个所述定位孔内，或者只有下部的两个所述弹块本体1038落入下排相邻的两个所述定位孔内，以此来增加调节级数。进一步优选的技术方案为所述弹块本体1038通过第一导向轴1036穿过弹性部件1037与所述调节挡块1034可拆卸式弹性连接，所述弹性部件1037的前后两端分别与所述弹块本体1038和所述内滑轨1032可解除式相抵，所述第一导向轴1036的前端与所述弹块本体1038一体成型或固定，所述第一导向轴1036穿设于所述弹性部件1037且其后端与所述调节挡块1034可拆卸式固定。这样，所述弹块本体1038通过所述弹性部件1037与所述内滑轨1032相抵，所述弹性部件1037始终处于轻微压缩的状态，进而始终将所述弹块本体1038推向所述外滑槽1031一侧，需要调整腰围时，向后拉起所述调节挡块1034，所述弹块本体1038与所述调节挡块1034通过所述弹性部件1037连接，所述弹块本体1038也向后移动，进而所述弹块本体1038后部与所述内滑轨1032的距离减小，所述弹性部件1037被压缩，进而所述弹性部件1037对所述弹块本体1038的推力增加，当所述弹性挡块移动到需要的腰围位置时，松开所述弹性挡块，所述弹性部件1037对所述弹块本体1038的弹性力将其抵接在所述外滑槽1031上，完成腰围调节。更进一步优选的技术方案为所述内滑轨1032上可拆卸式固定有第二导向轴1035，所述第二导向轴1035的前后两端分别与所述内滑轨1032和所述调节挡块1034的中心可拆卸式固定，所述调节挡块1034的后部中央位置处可拆卸式固定有供向后拉动所述定位弹块组件的调节指柄1033。这样，所述调节当块通过所述第二导向轴1035与所述内滑轨1032固定，方便了推动所述内滑轨1032在所述外滑槽1031内的滑动，所述调节指柄1033增加了所述调节挡块1034的拉动舒适感。还可以是所述第二导向轴1035分别与所述内滑轨1032和所述调节挡块1034过盈配合式可拆卸式固定。

本发明的一种机械式无源腰部助力外骨骼，请参考图2至图18中相关各图，在前面技术方案的基础上还可以是：所述腿部支撑部2包括由上至下依次可拆卸式固定于所述下部纵向轴1041上的腿部绑带202和腿部支撑板201，所述腿部绑带202与人体大腿可拆卸式固定，所述腿部支撑板201与人体大腿靠近膝盖位置处可解除式相抵。这样，所述腿部支撑板201呈l或反l型，其下方为弧形，与穿戴者大腿近膝盖处接触起到支撑作用。所述腿部绑带202用于绑紧穿戴者大腿以保证助力外骨骼能有效穿着在人体上并工作。

上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除