[發明專利]一種被動式負重機動外骨骼

有效

• 申請號: 202110717443.2
• 申請日: 2021-06-28
• 公開（公告）號: CN113580100B
• 公開（公告）日: 2023-10-27
• 發明（設計）人: 駱丹媚;李玉航;杜曉東;王道臣;劉昊;張利劍
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 北京云科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11483
• 代理人: 張飆

本發明公開了一種被動式負重機動外骨骼，包括背板、腰背連接機構、髖部助力機構、膝部助力機構、踝部助力機構和足托，背板通過腰背連接機構與髖部助力機構連接，髖部助力機構與膝部助力機構連接，膝部助力機構與踝部助力機構連接，踝部助力機構與足托連接；其中，髖部助力機構、膝部助力機構和踝部助力機構能夠分別帶動人體髖關節、膝關節和踝關節動作，并且髖部助力機構、膝部助力機構和踝部助力機構分別具有彈性儲能單元，通過彈性儲能單元對各關節彈性助力。本發明各機構采用被動式驅動，無需電力續航，兼具靈活性和穩定性，可以在支撐負重的同時跟隨人體靈活運動，并且在髖關節、膝關節和踝關節均設置了彈性助力機構，能夠起到減緩負重行走疲勞的作用。

技術領域

本發明涉及外骨骼技術領域，特別涉及一種被動式負重機動外骨骼。

背景技術

在高原邊境、叢林山地、地震災區等大型運載設備難以發揮作用的場合，物資背負、搶險救援等任務對工作人員的負重機動能力提出巨大挑戰。負重會增加體能消耗，影響機動能力，同時過大負重或過長時間負重會對身體造成傷害，引起肌肉、關節損傷。主動式外骨骼結構復雜且由于采用驅動電機等驅動，存在續航不足、運動靈活受限等問題，難以在以上戶外運載及救援場景中應用。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種結構簡單、兼具靈活性和穩定性的被動式負重機動外骨骼。

為實現上述目的，本發明的被動式負重機動外骨骼，包括背板、腰背連接機構、髖部助力機構、膝部助力機構、踝部助力機構和足托，所述背板通過所述腰背連接機構與所述髖部助力機構連接，所述髖部助力機構與所述膝部助力機構連接，所述膝部助力機構與所述踝部助力機構連接，所述踝部助力機構與所述足托連接；其中，所述髖部助力機構、所述膝部助力機構和所述踝部助力機構能夠分別帶動人體髖關節、膝關節和踝關節動作，并且所述髖部助力機構、所述膝部助力機構和所述踝部助力機構分別具有彈性儲能單元，通過所述彈性儲能單元對各關節彈性助力。

進一步，所述腰背連接機構包括背連接件、腰連接件、滑動副，所述背連接件固定在所述背板上，所述腰連接件固定在所述髖部助力機構上，所述背連接件和所述腰連接件之間設置所述滑動副，所述背連接件和所述腰連接件通過所述滑動副相對滑動。

進一步，所述滑動副包括滑塊和導軌，所述導軌設置在所述背連接件上，所述滑塊滑動設置在所述導軌上，所述背連接件可轉動設置在所述滑塊上。

進一步，所述導軌兩側設置有限制所述滑塊最大滑動位置的限位結構。

進一步，所述背板上設置有可折疊托架。

進一步，所述髖部助力機構包括髖支架、第一彈性元件、髖關節、連接件，所述第一彈性元件一端連接在所述髖關節架上，所述第一彈性元件的另一端連接在所述髖關節上，所述連接件將所述髖關節與大腿桿連接，所述髖關節設置在所述髖關節架上且能夠圍繞冠狀軸、垂直軸、矢狀軸旋轉，所述第一彈性元件隨著所述髖關節的矢狀面內屈伸動作做彈性儲能和助力。

進一步，所述髖支架與腰連接件連接，所述髖支架上設置有與所述腰連接件連接的連接板，所述腰連接件上設置有與所述連接板相配的滑槽，通過調節所述連接板伸入所述滑槽內的長度來調節所述髖支架的寬度。

進一步，所述連接件上設置有滑槽，通過調節所述大腿桿插入所述滑槽內的長度來調節所述大腿桿的長度。

進一步，所述膝部助力機構包括第二彈性元件、膝關節和限位塊，所述第二彈性元件的一端與大腿桿連接，所述第二彈性元件的另一端與所述膝關節連接，所述膝關節的一側設置有防止膝關節過伸的所述限位塊，所述膝關節與小腿桿轉動連接，所述第二彈性元件隨著所述膝關節矢狀面的屈伸的動作做彈性儲能和助力。