[其他]步行助力装置

说明书

本发明为一种步行机构，具体讲是利用重力作用可使机械腿锁定或伸直的，由机械腿承受压力的步行助力装置。

本发明适用于作为老、弱和残腿人员、普通人负重走路、登山的助力装置，可作为人力机械的驱动助力装置，也可以用于步行式机械的装置。

现有的代步机械如自行车、三轮车、轮椅等，都要求路面平整，不适于高低不平路面，也不适于登山、上下楼梯等常见情况。对老、弱、残肢人员或普通人负重行步需要有一种适于上述情况的助力装置。

本发明的目的是提供一种不受地面条件限制、由人控制的，可以适应于地面起伏不平、登山或上下楼梯等环境，对老、弱、残腿人员或普通人负重行走时起到助力作用的装置。

本发明是由两套腿式助力机构，与承受重力的鞍座组合在一起，在工作状态中两套机构作交替摆动，即迈进动作，每套机构由上腿、抬腿机构、膝式关节、下腿、柔性拉杆、缓冲器及控制器等所组成。

本发明是通过以下方式实现的，参照图1，行走时人跨在鞍座〔1〕上，由鞍座承受人体及负重物重量，鞍座下边两侧各有一条凹月形平衡槽，上腿〔2〕上端呈叉状，在叉端上有两个辊轮以该槽为导轨在槽内滚动，两者结合在一起使之在行走过程中鞍座保持平衡稳定。抬腿器〔3〕是由一推力弹簧装在套管内所组成，其一端与上腿铰联于〔O〕点，另一端与鞍座下边的延长杆铰联于〔O′〕点，当上腿处于竖直位置时，抬腿器〔3〕也处于竖直位置，此时弹簧被压缩到最短位置并垂直作用于鞍座平衡槽，当偏离竖直位置时，上腿在弹簧作用下自行抬起并向前迈进。上腿是附于人腿内侧的，并有一弯月形助伸器〔10〕，在人腿摆动的同时控制上腿的动作。上腿〔2〕与膝式关节〔4〕相联，膝式关节〔4〕下端接下腿〔5〕，下腿下端有一个缓冲弹簧〔6〕，行走时起缓冲平稳作用。随动卡件〔8〕与控制器〔7〕联在一起，人由脚（或鞋）带动随动卡件〔8〕，并控制迈步大小、抬腿高度及道路选择。接触地面的触地端是一个拉力触头，用以控制膝式关节的动作，即控制器〔7〕。当接触地面控制器触头受力时，通过柔性杆〔9〕拉动膝式关节受力点，使膝式关节产生自锁，保持机械腿锁定或伸直。当上腿与竖直位置的偏角小于15°时产生自锁，即自锁角α＜15°时，即当机械腿弯曲度超过自锁角时，或使机械腿由曲变伸时，则需由人腿压动助伸器〔10〕保持平衡或伸直。这样负重（包括人体重）直接作用在机械腿上。机械腿是由钢管等件构成，可以承担较大的力，从而减轻人体负担。

膝式关节的原理是控制器所受到的力通过拉杆作用控制凸轮的自锁机构，用以实现机械腿锁定或伸直的关键动作，本发明采取两种形式的实施方案，结合附图详细地描述如下：

图2为双凸轮膝式关节示意图，是本发明的第一种实施方案。由壳体〔11〕、剪形凸轮付〔12〕、滑槽〔13〕、滑动接头〔14〕小连杆〔15〕、上腿端部〔16〕、下腿端部〔17〕、限位调节器〔18〕及靠轮〔19〕组成。两片凸轮通过轴套〔O〕以“剪眼”方式铆合在一起形成剪形凸轮付，两边又分别与具有长定位面的滑动轴接头铆接。当剪形凸轮付杠杆端部A点受到柔性杆拉力作用时凸轮部相对合拢，并紧靠在靠轮〔19〕上相对滚动，靠轮两端有铜套压在壳体上，使滑动轴接头〔14〕在壳体长槽内滑动，通过小连杆〔15〕带动上腿端部〔16〕和下腿端部〔17〕分别绕轴〔O₁、O₂〕转动，使上、下腿锁定或伸直。限位调节器〔18〕限制上、下腿的极限位置，使之不会超过上、下腿呈直线的状态。上、下腿端部是通过轴承〔O₁、O₂〕与壳体相联的，当控制器触头离开地面不受力时，凸轮付端部A点的拉力也自行消失，同时凸轮机构失去自锁作用，在人的大腿的作用下使上腿的上端沿滑轮偏离开直立中心线，推力弹簧起作用推动上腿抬起，这时上腿和下腿在膝式关节处自然弯曲成某一角度，移动轴接头被带动处于随意位置，凸轮也随之而回转，锁定状态和伸直趋势消除。一但控制器触地，这个膝式关节又恢复自锁作用，使机械腿伸直或在某一角度下自锁，自锁角为α＜15°。