[发明专利]一种髋关节外骨骼

说明书

本发明为一种髋关节外骨骼，公开了一种外骨骼，其特征在于，包括髋部机构，所述髋部机构包括左髋部和右髋部，所述左髋部和所述右髋部各自分别包括至少三个单轴机构协同实现所述髋部机构与人体髋部的同构运动。

优先权申请

本申请要求2018年11月28日提交的中国发明专利申请201811433860.9“一种外骨骼”、2019年7月19日提交的中国发明专利申请201910639370.2“一种腰部外骨骼”的优先权，上述优先权发明专利申请以引用方式全文并入。

技术领域

本发明涉及外骨骼负载助力系统，具体地讲，是涉及一种可与穿戴者腰部实现同构运动的可穿戴式外骨骼。

背景技术

虽然当今物流运输、物资搬运等可以通过陆海空多种运输工具进行，然而人力搬运始终是一种重要且难以替代的搬运方式。例如，地质灾害救援时，最急需物质运输时却可能因为道路损毁等原因，只能靠人力搬运物资。

而人体受到自身生理结构的限制，长时间搬运物资的能力通常难以超过20kg。若采用背包或背架等负重装置，则长时间负重能力可以提升至30～50kg。但因为背包和背架仍然要依靠人体肩部和背部承受负重重力，并通过人体下肢骨骼肌进行支撑，因此背包和背架的辅助负重能力有限。

此外，人体还经常需要采用胸前抱、肩部扛、手部提等方式搬运货物。这些方式搬运重物时，通常不是因为运动过量导致其搬运疲劳，而是因为肩部、手臂、手指等部位长时间受到局部重压，使局部肢体感觉严重不适，进而达到搬运疲劳极限。例如，手提10kg重的塑料袋，搬运数分钟不到，提拉袋体的手指就会因为受到严重的勒紧和压迫而导致局部缺血，需要换手或休息才能继续搬运。此外，有些物品可能不适宜抱、抬、拿等，导致人体上肢需要额外使出较大的持续力才能将物体抬离地面进行搬运，也是导致搬运效率低下的重要原因。例如，当人体前抱搬运较重的箱体时，手指受到局部压力会表现出明显的缺血现象，同时由于手指要一直保持弯曲状态才能抵住箱体下滑，因此小臂肌肉在持续用劲使手指保持弯曲状态，进而造成搬运较重箱体片刻后立刻感觉到小臂酸痛。

外骨骼装置是一种穿戴在人体外部的机械装置，该装置可以顺应人体肢体运动，辅助人体承受负重和/或人体自身体重，并通过其机械结构将负重和/或人体的重力高效传至地面，甚至辅助人体肢体进行运动，因此它在灾难救援、单兵负重、消防抢险、户外徒步、物流运输等领域都有广阔的应用前景。

然而，现有的外骨骼机构往往难以紧密地贴合穿戴者的身体运动，尤其是无法实现与穿戴者的腰部进行同构运动，导致用户体验往往较差，感觉被不灵活、坚硬的机械结构束缚或者被架住。因此，如何提高用户体验，使外骨骼装备，尤其使髋关节外骨骼与人体髋关节可以实现流畅、和谐的同构运动，是本发明尝试解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，本发明提供了一种外骨骼，其特征在于，包括髋部机构，所述髋部机构包括左髋部和右髋部，所述左髋部和所述右髋部各自分别包括至少三个单轴机构协同实现所述髋部机构与人体髋部的同构运动。

进一步地，所述至少三个单轴机构包括矢状轴机构、额状轴机构和垂直轴机构；所述矢状轴机构围绕外骨骼矢状轴转动，所述外骨骼矢状轴与人体大腿矢状轴平行；所述额状轴机构围绕外骨骼额状轴转动，所述外骨骼额状轴与人体大腿额状轴平行；所述垂直轴机构围绕外骨骼垂直轴转动，所述外骨骼垂直轴人体大腿垂直轴重合或平行。

进一步地，所述矢状轴机构与所述垂直轴机构直接连接，并协同运动。

进一步地，所述矢状轴机构与所述垂直轴机构通过快拆方式直接连接。

进一步地，所述额状轴机构与所述矢状轴机构或所述垂直轴机构直接连接，并协同运动。

进一步地，所述额状轴机构与所述矢状轴机构或所述垂直轴机构通过快拆方式直接连接。

进一步地，所述至少三个单轴机构中分别设置有阻尼机构和/或回弹机构。