[发明专利]弹簧储能弹跳外骨骼

说明书

技术领域

本发明涉及一种外骨骼，具体涉及一种弹簧储能的弹跳外骨骼。

背景技术

现有外骨骼机器人以助老助残外骨骼和普通人助力外骨骼为主，其中助老助残型外骨骼主要增强下肢力量，即使下肢从无力变得有力；助力型外骨骼针对健康人群，主要通过外骨骼的续力作用增强下肢耐久力同时分担穿戴者负载的重力。这些外骨骼作用都是增强行走或奔跑等人体的普遍运动，而针对人体提升单纯运动能力，比如单纯提升跳远能力或者跳高能力的外骨骼还很少见。

发明内容

本发明是为解决现有外骨骼主要是增强行走或奔跑，针对人体提升单方面运动能力的外骨骼还没有的问题，进而提出一种弹簧储能弹跳外骨骼。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种弹簧储能弹跳外骨骼包括左腿、右腿和背部；左腿和右腿分别包括大腿、小腿、足部、髋关节、膝关节和踝关节；背部通过髋关节与大腿转动连接，大腿通过膝关节与小腿转动连接，小腿通过踝关节与足部转动连接；

它还包括驱动电机、丝杠副、储能弹簧牵引板、储能弹簧释放板、拉环、拉绳、连接板、辅助压簧机构、回程戳杆、两个卡勾、两个导轨、两个储能弹簧、两个复位弹簧、两条第一牵引驱动钢丝绳、两条第二牵引驱动钢丝绳、两个辅助滑轮、两个换向滑轮和两个连杆；

髋关节由髋关节滑轮组成，膝关节由膝关节滑轮组成；

驱动电机的轴向竖向设置并安装在背部的外表面上，两个导轨安装在背部的外表面上，驱动电机的输出端与丝杠副的丝杠的上端连接，丝杠副的丝杠的下端通过轴承与背部转动连接，丝杠副的螺母上安装有储能弹簧牵引板，两个导轨和两个弹簧各自竖向并排设置在丝杠副的两侧；

储能弹簧牵引板的下方由上至下依次布置有储能弹簧释放板和连接板；储能弹簧牵引板的两端和储能弹簧释放板的两端分别能在两个导轨上上下滑动，两个弹簧分别与储能弹簧牵引板和储能弹簧释放板连接，储能弹簧释放板的上表面开设有一个顶孔，顶孔处布置有回程戳杆，回程戳杆的上端固接在储能弹簧牵引板上；

两个卡勾镜像设置，卡勾的一端套装在与背部连接的轴承外缘上，卡勾的另一端卡在与储能弹簧释放板连接的轴承外缘上，卡勾的一端与连杆的一端铰接，连杆的另一端与连接板铰接，连接板滑动安装在背部的外表面上，每个卡勾通过一个复位弹簧与背部连接，拉环安装在背部的侧部，拉环通过拉绳与连接板连接；

两个换向滑轮镜像设置在两个卡勾的下方并转动安装在背部的外表面上，左腿和右腿各分别布置有一个所述辅助滑轮、一个所述髋关节滑轮和一个所述膝关节滑轮；背部的两个侧部各转动安装有一个所述辅助滑轮，两个所述辅助滑轮镜像设置，背部的两个侧部各转动安装有一个所述髋关节滑轮，两个所述髋关节滑轮镜像设置且布置在两个所述辅助滑轮的下方，大腿的上端与髋关节滑轮的轮轴转动连接，大腿的下端与所述膝关节滑轮的轮轴转动连接，所述膝关节滑轮固定在小腿上，所述髋关节滑轮和所述膝关节滑轮的轴向平行，小腿与安装在足部上的踝关节铰接；

辅助压簧机构包括两个钩压件和压簧；压簧套装在两个钩压件上，一个钩压件的钩端钩在压簧的一端，一个钩压件的另一端穿出压簧的另一端，另一个钩压件的钩端钩在压簧的另一端，另一个钩压件的另一端穿出压簧的一端，辅助压簧机构和第二牵引驱动钢丝绳布置在大腿内；

第一牵引驱动钢丝绳的一端固接在储能弹簧释放板上，第一牵引驱动钢丝绳的另一端依次绕过换向滑轮、辅助滑轮和髋关节滑轮并与所述一个钩压件的另一端连接，第二牵引驱动钢丝绳的一端与所述另一个钩压件的另一端连接，第二牵引驱动钢丝绳的另一端固接在膝关节滑轮上。

本发明的有益效果是：1、通过弹簧储能并将能量作用于弹跳过程中人的髋关节和膝关节，大大增强人体弹跳时的爆发力，提升弹跳高度。

2、即使在人步行或者跑步过程中，仅靠辅助压簧机构的压簧的储能作用也可使人体自身能量得到循环利用提高人体力量。

3、辅助压簧机构的结构设计巧妙，将压簧用作了拉簧，当拉力过大时，压簧被压缩到最短，此时可视为长度不变的连杆，而且不破环压簧性能；避免直接使用拉簧，当拉力过大时拉簧损坏的缺点。

附图说明

图1是本发明的外骨骼弯腿时结构示意图，图2是本发明的外骨骼直腿时的结构示意图，图3是背部、驱动电机、丝杠副和储能弹簧连接的立体结构图，图4是背部的主视结构示意图，图5是图4的B处局部放大图，图6是图4的C处局部放大图，图7是弯腿的侧视图，图8是弯腿的透视图，图9是大腿、辅助压簧机构和第二牵引驱动钢丝绳连接结构放大图，图10是辅助压簧机构的结构示意图。