[發明專利]彈性負重外骨骼

在審

• 申請號: 201910310565.2
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN109968329A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 景浩
• 申請（專利權）人: 景浩
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種彈性負重外骨骼，其特征在于，包括承載機構、彈性機構、支撐機構和控制機構。在支撐機構的支撐下，人體提供初始動能，通過彈性機構把身體和負重物體的重量，轉化為上下彈動的彈性勢能。人體只要維持上下彈動的慣性、控制邁步，就能使外骨骼達到有效的負重運動效果。其優點是，有效增加人體負重運動能力，不需要外部動力和能源，技術門檻低，造價低。

技術領域

本發明涉及一種增加人體負重效果的機械外骨骼。

背景技術

自從外骨骼概念的出現，各種外骨骼技術都在不斷發展。外骨骼的作用主要體現在對身體的增幅，在軍用、醫療、工業、運輸、民用都有非常好的前景。但是現有的外骨骼技術存在一些難以解決的問題，就是動力和能源問題。讓外骨骼技術無法普及。就算小規模使用，也衍生出了很多制約因素，讓外骨骼變得有些雞肋。

現有外骨骼的操縱和動力系統，主要是通過傳感器接收控制指令，計算機輔助運算進行操控，再通過液壓系統或電力系統提供動力，來達到外骨骼的增幅效果。但是而要想大范圍推廣外骨骼，就需要讓外骨骼做到自載動力和能源系統。但是電池的體積、重量、容量和補充的問題是短時間難以解決的。而且操控和動力系統的效果直接和造價掛鉤。高昂的價格、保養和維護費用，也是外骨骼技術的制約因素。

發明內容

為了克服上述存在的問題，本發明的目的是通過一種不需要外部動力供給就可以維持外骨骼有效負重運動方法，而提供的一種彈性負重外骨骼。

本發明的原型和總構思: 如圖3所示，1表示重物，2表示彈性材料，3表示支撐結構。重物提供重量，彈性材料的上下兩端連接連接支撐結構與重物并提供彈性，支撐結構豎直于水平面并支撐重量。在理想狀態下: 給重物提供一個上下方向的初始動能，在彈性材料2的作用下，重物的重量會轉化為彈性勢能，使重物1來回的上下的彈動。當重物向下彈動時，支撐結構的承重會增加。當重物向上彈動時，支撐結構的承重會減少。在4的狀態，重物在慣性的作用下，向上彈起，此時支撐結構承重會減少，這時控制支撐結構3邁步前進。當重物在慣性的作用下向下彈動，進入5的狀態，邁步完成，支撐結構3支撐下彈時的重量。然后在慣性的作用下，再次重物彈起時承重減少進行邁步，重物落下時承重增加進行支撐。通過維持重量的彈動提供動力，不斷重復上彈邁步，下彈支撐這兩個狀態，來達到帶動重物有效負重運動效果。

而本發明就是在此的基礎上充分參考身體的結構、腿部的運動變化、平衡性、等要素進行優化。同時通過專門設計的腿部“前傾供力”和“動態支撐”這兩個效果，優化了該發明在沒有外部動力情況下，腿部關節伸張困難和支撐困難的問題。從而發明出來的一種彈性負重外骨骼。

本發明所采用的技術方案: 一種彈性負重外骨骼，其特征在于，包括承載機構、彈性機構、支撐機構和控制機構，其中承載機構在人體的腰胯部與背部，固定身體與負重物體并承載重量，支撐機構是依附于身體背部和腿側的機械骨架，可以支撐重量和邁步，且與承載機構有可以上下滑動的滑軌連接，彈性機構在與滑軌相同的方向，連接承載機構與支撐機構并提供彈性，控制機構在支撐機構的關節處，可以控制支撐機構在運動時支撐重量和邁步，在支撐機構的支撐下，承載機構帶動人體與負重物體，可以在彈性機構和滑軌的作用下上下彈動，控制機構控制支撐機構在向下彈動狀態可以支撐重量，在向上彈動狀態可以由人體控制邁步。

外骨骼使用效果，在支撐機構的支撐下，人體提供初始動能，通過彈性機構把身體和負重物體的重量，沿著滑軌的方向轉化為上下彈動的彈性勢能，重量向上或向下的彈動，可以往復性的減少或增加外骨骼的承重，在重量向下彈動時承重會增加，控制機構會受力鎖死支撐機構，替人體支撐重量。在重量向上彈動時承重減少、控制機構張開，由人體和重量彈起時的慣性支撐重量并控制邁步。人體只要維持上下彈動的慣性、控制邁步，就能使外骨骼達到有效的負重運動效果。

進一步的，所述承載機構包括腰胯部固定帶、背部靠板、承重托盤，腰胯部固定帶后面與背部靠板剛接，背部靠板后面與承重托盤剛接，所述的背部靠板中間有上下方向的滑軌，與背部支撐結構的滑軌相互作用。