[实用新型]外骨骼装置

说明书

本实用新型涉及一种外骨骼装置，包括：大腿单元；膝关节和小腿单元，大腿单元通过所述膝关节与小腿单元活动连接；蓄能支撑机构，蓄能支撑机构设置于大腿单元内并与小腿单元连接，且在大腿单元相对小腿单元发生弯曲时，蓄能支撑机构进行蓄能，在大腿单元与小腿单元恢复直立位姿时，蓄能支撑机构自动释放支撑力；以及拉绳长度调节组件，拉绳长度调节组件设置于小腿单元内并与蓄能支撑机构连接，拉绳长度调节组件用于调节所述蓄能支撑机构的初始压缩势能。通过操作拉绳长度调节组件可以灵活调整(调大或调小)蓄能支撑机构的初始压缩势能，从而使蓄能支撑结构具备不同的助力大小，达到满足不同助力需求，提高外骨骼装置适用范围的目的。

技术领域

本实用新型涉及外骨骼装备技术领域，特别是涉及一种外骨骼装置。

背景技术

外骨骼装置是一种人体负重助力装置，为穿戴者设计一套体外支架，通过将外挂物重量传导到地面的同时，放大穿戴者的肢体动感，做到既增强士兵作业能力，又保持其行动灵活性的，外骨骼装置可以在不限制运动灵活度的前提下，增强士兵负重能力，减小士兵疲劳程度，降低受伤几率，提高战斗力，有效解决城市复杂地形环境、高原山地缺氧环境的士兵体能问题。外骨骼装置要实现为人体助力，在支撑相需要体现出“刚性”对人体进行负载支撑，在摆动相负载不干扰人体的正常行走，达到人机交互力最小，两者既有明显不同的功能需求又有着“同一机械结构”这一本质联系。

无源下肢负重型外骨骼对人体的助力主要通过大腿处设置的压簧作为储能装置来实现。如果没有外骨骼的辅助，此时人体需要通过自身膝关节骨骼与腿部肌肉的作动，将背部负重的重心支撑起来并上移做功，而在有外骨骼的辅助作用下，这一过程将被外骨骼把上一阶段储存的能量(即人体弯曲时压缩弹簧，弹簧积蓄的弹性势能)进行释放，实现对人体膝关节的助力，从而达到减轻人体肌肉疲劳，助力人体负重行走的目的。

然而，不同人群对膝关节的助力需求是不一样的，而且不同的背部负重大小，也对膝关节助力值提出了不同的要求，目前仅设置弹簧的储能装置由于弹簧压缩长度是一定值，从根本上无法适用于不同的助力工作场合，极大地制约了外骨骼的使用性能和适用范围。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种外骨骼装置，旨在解决现有技术助力大小不可调，无法适用于不同助力工作场合，适用范围存在局限的问题。

本申请提供一种外骨骼装置，所述外骨骼装置包括：

大腿单元；

膝关节和小腿单元，所述大腿单元通过所述膝关节与所述小腿单元活动连接；

蓄能支撑机构，所述蓄能支撑机构设置于所述大腿单元上并与所述小腿单元连接，且在所述大腿单元相对所述小腿单元发生弯曲时，所述蓄能支撑机构进行蓄能，在所述大腿单元与所述小腿单元恢复直立位姿时，所述蓄能支撑机构自动释放支撑力；以及

拉绳长度调节组件，所述拉绳长度调节组件设置于所述小腿单元内并与所述蓄能支撑机构连接，所述拉绳长度调节组件用于调节所述蓄能支撑机构的初始压缩势能。

上述方案的外骨骼装置用于使穿戴者穿戴在身上，具体穿戴在身体的背部及以下的下肢部位，用以减轻穿戴者进行负重劳动时的体力损耗。具体而言，穿戴者在搬运重物时，或者穿戴者到达目的地将重物释放到地面上时，此时穿戴者身体产生弯曲，也即大腿单元会通过膝关节相对小腿单元产生弯曲，蓄能支撑机构开始发生压缩而进行蓄能；在取完重物或者重物放置完毕后，蓄能支撑机构会自动释放支撑力，从而支撑大腿单元相对小腿单元向上转动并恢复至直立位姿，实现为人体膝关节提供助力，减轻人体膝关节的受力以及穿戴者恢复站姿所需的用力，协助穿戴者进行负重劳动时可以更加舒适和安全且高效。进一步地，当不同穿戴者由于自身身体状况或者负重大小不同，而对助力大小提出了不同需求时，由于小腿单元内安装有拉绳长度调节组件，通过操作拉绳长度调节组件可以灵活调整(调大或调小)蓄能支撑机构的初始压缩势能，从而使蓄能支撑结构具备不同的助力大小，达到满足不同助力需求，提高外骨骼装置适用范围的目的。