[发明专利]一种无外部动力输入的省力助步器

说明书

本发明提供一种无外部动力输入的省力助步器。它包括助步器本体、连接套件、棘轮机构、储能扭簧。该省力助步器可穿戴于使用者双脚，通过安装在其底端的储能扭簧的方式，将人体行走过程中做负功的能量储存，在做正功时释放，实现无外部动力输入式助力。同时，基于优化结构设计，降低了外骨骼自重，提高外骨骼的灵活性以及人的行走效率。而且，运用止逆棘轮机构实现了使用者在行进过程中的任意状态止动，从而使得该助步器在使用者静止时将能量锁定，达到了储能省力的设计目的，大大提高了装置的稳定性和可操控性。该发明所设计的新型外骨骼穿戴方式，增强了该类产品的便携性与实用性。

技术领域

本发明涉及一种无外部动力输入的省力助步器，属于行走辅助器具领域。

背景技术

目前负重远行的主要方式仍是传统轮式交通工具，该种负重方式对路面环境等要求较高，例如军事、科考、消防营救等领域仍然无法有效使用。在特殊情况下，士兵、科考人员及消防救生人员常需要执行一些如长距离行走、背负过重物体、运送受伤人员、进行野外作业、登山探险等任务，此时无法借助传统的交通工具来完成。

基于以上特殊需求，设计一种机构能为穿戴者提供助力，使其减轻行走时的能量消耗，增强行走能力是十分必要的。传统机械外骨骼装置是一种可穿戴式的移动机器，其可由电动机、气动装置、杠杆、液压装置等相互组合以提供动力，但是能量续航与便携性始终是两个亟待解决的核心问题。

Van L. Phillip的关于假体能量存储和释放装置的专利中，主要是在小腿假肢处安装C型弹性元件，从而使得人体在运动中借助弹性元件的弹力来为使用者助力，但是单独的弹性元件并不能在其静止时锁定能量，并且极易在该状态下发生回弹现象，从而导致装置控制较难、不稳定现象发生。

Keahi Seymour的关于鸵鸟弹簧助力仿生靴的发明中，虽然使用直线弹簧作为运动时的储能元件，但是额外增加的整体装置高度，使得使用者在静止时的控制变得较为困难，并且同样没有能量锁定装置，使得助力系统仍存在不稳定现象。

现今面世的外骨骼助力设备中，普遍皆因机械零部件过多而显得庞大沉重并伴有不可避免的噪音，同时价格也较为昂贵。未来的外骨骼仍需在材质和贴身性上进行改进，并具有高强度、伸缩性佳、轻量、耐磨损等特质。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种无外部动力输入的省力助步器，该助步器可将人体行走过程做负功的能量储存，在需要做正功时释放出来，从而实现无外部动力输入式的助力。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种无外部动力输入的省力助步器，该装置由包括助步器本体、连接套件、棘轮机构、储能扭簧组成。所述助步器本体包括鞋体前部、鞋体后部、鞋扣、鞋体后底和缓冲胶垫，其中鞋体前部通过安装在其上的前轴采用铰接方式与鞋体后部连接，鞋扣通过固定块与鞋体后部连接，缓冲胶垫通过胶结方式分别粘连在鞋体后底与鞋体前部。助步器本体中除特殊说明外均采用铝制基底，其能够保证承受人体自重，缓冲胶垫的可变性橡胶及鞋垫部分海绵鞋垫可使使用者穿着舒适。

所述连接套件包括固定块、套筒、T型连杆、后轴、中轴、棘轮轴、前轴和E型扣环，其中固定块、套筒与T型连杆长端通过套筒内置轴同心配合连接，T型连杆短端通过后轴采用铰接方式与鞋体后底连接，滑杆、异型棘轮有齿端与鞋体前部通过中轴同心配合连接，异型棘轮无齿端与鞋体后底通过棘轮轴同心配合连接。上述各连接轴在配合连接之后，均需在其两端辅以E型扣环以约束轴向自由度。