[实用新型]一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械辅助载具技术领域，具体地说是一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼。

背景技术

机械外骨骼，又名“外骨骼装甲”或“外骨骼机甲”，其结构类似昆虫的外骨骼，采用直接穿戴的方式，能够给穿戴者提供保护以及额外的动力，如使残疾人能具有一定的活动能力，同时也能让穿戴者完成一些负重较大的装载工作，从而实现代替一些小型机械搬运重物的功能。

随着材料科学和机械加工技术的飞速发展及日渐成熟，为了提高工作效率，人们倾向于实用方便快捷小巧的工具。机械外骨骼就是这样一种紧凑助力型的动力装置。它可以代替某些机械工具，适应更广泛的工作场合。比如发生地震时，交通瘫痪，此时外骨骼可以代替其他救援工具，展开快速高效的救援工作。动力外骨骼机构通过各类传感器来收集使用者的活动倾向信息，这些信息传递给信息处理器进行处理，然后再控制相应的机械部件完成特定的动作。在动力外骨骼中可以使用的传感器种类很多，包括角辨向器、肌电传感器、地面传感器、压力传感器等。同样，用于输出的机械系统也有很多选择，目前比较常见的有液压系统和气压系统。

为满足各项要求指标，全球也有很多机构在研究并制作相关机械外骨骼的项目。1960年，通用电气就开始了机械外骨骼的研究，由于其开发的设备仅限于单个机械手臂，具有很大的局限性。日本筑波大学的机械人专家三阶吉行在2004年创建了“Cyberdyne”公司，开始把一种动力外骨骼HAL推向市场。其主要应用于医疗领域，帮助残障者行动和伤患复健。但该机构的结构复杂，且是局部构件，所以适用范围较小。近几年来，美国国防部研究计划署(DARPA)投资五千万美元为地面部队开发外骨骼套装。这种可穿戴的机器人系统可以使士兵能够跑得更快、携带更重的武器以及跳过较大的障碍物。由此可见机械外骨骼在军事领域的应用潜力同样十分巨大。

本实用新型与一种背包内嵌式无动力机械外骨骼相比，本实用新型有动力装置，更结实耐用，结构更协调，更紧凑；与一种气动人工肌肉驱动的仿生柔性穿戴式下肢外骨骼服相比，气动装置的协调性和仿生性更差，然而液压系统在该方面表现更加优异。与可穿戴式重型物资搬运助力仿生外骨骼相比，本实用新型结构更简单，穿戴更方便，手臂可更换部件，适应性更强。与一种可穿式机械外骨骼相比，本实用新型边缘圆滑过渡，使穿戴更舒服。

实用新型内容

本实用新型为提供一种使用方便，辅助方便高效的可穿包覆式人体助力机械外骨骼。

本实用新型是通过下述技术方案实现的：

一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼，包括机械外骨骼躯干主体、两组机械外骨骼手臂和两组机械外骨骼腿部；

所述机械外骨骼躯干主体包括腰部支撑支架、高压支撑杆、多节仿生辅助支撑杆、背肩部支撑支架、驱动电机组，所述腰部支撑支架的上部设有高压支撑杆座，所述高压支撑杆设于所述高压支撑杆座之上，所述多节仿生辅助支撑杆设于所述高压支撑杆的前端，所述背肩部支撑支架设于所述高压支撑杆的上端，所述背肩部支撑支架的中间设有背肩部支撑支架连接器，所述驱动电机组设于所述腰部支撑支架的两侧；

所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼手臂，并通过手臂连接活动轴连接，所述手臂连接活动轴上安装有纵向调整液压杆、纵向支撑液压杆和向前摆动调整液压杆，所述机械外骨骼手臂包括大臂支撑杆、小臂支撑杆和夹持组件，所述大臂支撑杆连接在所述手臂连接活动轴之上，所述小臂支撑杆连接在所述大臂支撑杆之上，所述夹持组件连接在所述小臂支撑杆之上，所述大臂支撑杆和小臂支撑杆之间连接有弯曲调整液压杆；

所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼腿部，并通过腿部连接杆连接，所述机械外骨骼腿部包括大腿支撑杆、小腿支撑杆和支撑脚板，所述大腿支撑杆连接在所述腿部连接杆之上，所述小腿支撑杆连接在所述大腿支撑杆之上，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆之上，所述大腿支撑杆上设有腿部备用液压油缸，所述大腿支撑杆与所述小腿支撑杆之间设有腿部弯曲调整液压杆，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆上，并通过脚部连接杆连接。

所述腰部支撑支架的前端设有固定腰带，所述固定腰带上设有腰带固定插头，所述腰部支撑支架的后端设有背部辅助支撑负重支板，所述背部辅助支撑负重支板的下端设有牵引拉环，所述牵引拉环的内侧设有背部调节阻尼器，所述腰部支撑支架的内侧设有高压调节气罐，所述高压支撑杆的下端设有两个辅助支撑弹簧，所述高压支撑杆的两侧设有缓冲阻尼器，所述高压支撑杆的上部设有肩部支座，所述肩部支座的上端设有鸟巢结构支架，所述背肩部支撑支架的前端设有肩部固定背带。