[发明专利]一种被动式负重机动外骨骼

说明书

本发明公开了一种被动式负重机动外骨骼，包括背板、腰背连接机构、髋部助力机构、膝部助力机构、踝部助力机构和足托，背板通过腰背连接机构与髋部助力机构连接，髋部助力机构与膝部助力机构连接，膝部助力机构与踝部助力机构连接，踝部助力机构与足托连接；其中，髋部助力机构、膝部助力机构和踝部助力机构能够分别带动人体髋关节、膝关节和踝关节动作，并且髋部助力机构、膝部助力机构和踝部助力机构分别具有弹性储能单元，通过弹性储能单元对各关节弹性助力。本发明各机构采用被动式驱动，无需电力续航，兼具灵活性和稳定性，可以在支撑负重的同时跟随人体灵活运动，并且在髋关节、膝关节和踝关节均设置了弹性助力机构，能够起到减缓负重行走疲劳的作用。

技术领域

本发明涉及外骨骼技术领域，特别涉及一种被动式负重机动外骨骼。

背景技术

在高原边境、丛林山地、地震灾区等大型运载设备难以发挥作用的场合，物资背负、抢险救援等任务对工作人员的负重机动能力提出巨大挑战。负重会增加体能消耗，影响机动能力，同时过大负重或过长时间负重会对身体造成伤害，引起肌肉、关节损伤。主动式外骨骼结构复杂且由于采用驱动电机等驱动，存在续航不足、运动灵活受限等问题，难以在以上户外运载及救援场景中应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、兼具灵活性和稳定性的被动式负重机动外骨骼。

为实现上述目的，本发明的被动式负重机动外骨骼，包括背板、腰背连接机构、髋部助力机构、膝部助力机构、踝部助力机构和足托，所述背板通过所述腰背连接机构与所述髋部助力机构连接，所述髋部助力机构与所述膝部助力机构连接，所述膝部助力机构与所述踝部助力机构连接，所述踝部助力机构与所述足托连接；其中，所述髋部助力机构、所述膝部助力机构和所述踝部助力机构能够分别带动人体髋关节、膝关节和踝关节动作，并且所述髋部助力机构、所述膝部助力机构和所述踝部助力机构分别具有弹性储能单元，通过所述弹性储能单元对各关节弹性助力。

进一步，所述腰背连接机构包括背连接件、腰连接件、滑动副，所述背连接件固定在所述背板上，所述腰连接件固定在所述髋部助力机构上，所述背连接件和所述腰连接件之间设置所述滑动副，所述背连接件和所述腰连接件通过所述滑动副相对滑动。

进一步，所述滑动副包括滑块和导轨，所述导轨设置在所述背连接件上，所述滑块滑动设置在所述导轨上，所述背连接件可转动设置在所述滑块上。

进一步，所述导轨两侧设置有限制所述滑块最大滑动位置的限位结构。

进一步，所述背板上设置有可折叠托架。

进一步，所述髋部助力机构包括髋支架、第一弹性元件、髋关节、连接件，所述第一弹性元件一端连接在所述髋关节架上，所述第一弹性元件的另一端连接在所述髋关节上，所述连接件将所述髋关节与大腿杆连接，所述髋关节设置在所述髋关节架上且能够围绕冠状轴、垂直轴、矢状轴旋转，所述第一弹性元件随着所述髋关节的矢状面内屈伸动作做弹性储能和助力。

进一步，所述髋支架与腰连接件连接，所述髋支架上设置有与所述腰连接件连接的连接板，所述腰连接件上设置有与所述连接板相配的滑槽，通过调节所述连接板伸入所述滑槽内的长度来调节所述髋支架的宽度。

进一步，所述连接件上设置有滑槽，通过调节所述大腿杆插入所述滑槽内的长度来调节所述大腿杆的长度。

进一步，所述膝部助力机构包括第二弹性元件、膝关节和限位块，所述第二弹性元件的一端与大腿杆连接，所述第二弹性元件的另一端与所述膝关节连接，所述膝关节的一侧设置有防止膝关节过伸的所述限位块，所述膝关节与小腿杆转动连接，所述第二弹性元件随着所述膝关节矢状面的屈伸的动作做弹性储能和助力。