[实用新型]一种具有减振功能的工业外骨骼

说明书

本实用新型公开了一种具有减振功能的工业外骨骼，包括背部安装有平衡机构的上部躯干支架，所述上部躯干支架的下部固定连接有髋关节；所述髋关节的一侧活动连接有阻尼减振机械臂，髋关节的左右两侧均活动连接有下肢组件。所述阻尼减振机械臂通过其中的阻尼减振组件降低工作过程中所受振动。所述下肢组件通过其中的大腿轴承及小腿轴承实现下肢高自由度运动。所述下肢组件上设置有腿部支护组件，所述腿部支护组件通过其中的可调气弹簧实现人体腰部及膝部的支撑。本实用新型具有能够吸收并缓冲工作过程中产生的振动、极大降低穿戴者受到的振动负荷、下肢组件高自由度、能灵活跟随穿戴人员的下肢移动、稳固支撑、有效保护工人腰部膝部的有益效果。

技术领域

本实用新型涉及工业机械外骨骼技术领域，具体的说，是一种具有减振功能的工业外骨骼。

背景技术

工业外骨骼是一种可穿戴的机械设备，主要应用于工业生产流水线上。工业外骨骼能够大幅减少工人在进行抬举工件时所需要的力量，提高工人的工作效率、减轻工人的负载并防止工人的肌肉骨骼受到损伤。

工业外骨骼与一般的助力外骨骼不同，工业外骨骼是通过相关的机械结构来实现帮助人体搬运、保护人体的无动力源装置；而助力外骨骼是通过某些动力单元给外骨骼供能，实现人机耦合，从而帮助穿戴者进行运动的装置。

工业外骨骼主要功能是配合工人进行工作、提升工作效率、保护工人的肌肉与骨骼。工业外骨骼上肢机械臂需要支撑的工具重量通常在10Kg以内，相对来说工业外骨骼上肢机械臂所受负荷比较小。传统的工业外骨骼的上肢机械臂考虑了工人在进行重物搬运、举持工件时所承受的纵向载荷，却忽视了工人在处于如铆接等特殊工况时，工人的手臂还将承受纵向及横向较大的振动。工人的手臂肌肉及骨骼长期承受振动，同样会对工人的身体健康产生巨大的影响。

传统的工业外骨骼在上肢机械臂部分具有足够的自由度，用以配合工人的工作。但是在传统工业外骨骼的下肢部分，却存在着自由度不足，工人下肢只能进行单一平面内的摆动的缺陷。不同的工人在进行流水线作业时拥有不同的动作习惯，工人的下肢在工作过程中所处的位置、运动状态都是随时发生变化的，特别是在工人的下肢需要进行扭转、偏摆等动作时，传统的工业外骨骼缺少足够自由度的下肢在一定程度上就限制了工人的动作。

经过检索，专利号为CN201611165523.7的中国实用新型专利申请了一种辅助搬运的全身助力外骨骼，其上肢机械臂组件仅考虑了工人手臂所受的纵向载荷，却忽视了工人的手臂在特殊工况下还受到纵向及横向的振动，并未考虑上肢机械臂的减振功能。同时，其下肢组件的大腿部件和髋关节的连接及小腿部件与踝关节的连接都是通过铰接实现，只能实现下肢在一个平面内的摆动，并不能实现下肢沿着下肢轴线的扭转、偏摆的功能，在穿戴者需要进行下肢扭转、偏摆时会妨碍下肢的运动。

综上所述，工业外骨骼在考虑一定的承载能力的前提下，其上肢机械臂还需要具备减振抗振、充分保护工人手臂肌肉及骨骼的功能；其下肢组件需要考虑配合人体进行灵活工作的自由度，特别是配合工人的下肢在沿着下肢轴线方向扭转、偏摆的自由度，不能妨碍工人的动作及操作。

因此，本实用新型针对传统工业外骨骼存在的不足，提出了一种具有减振功能的工业外骨骼。

实用新型内容

针对传统的工业外骨骼存在的不能有效减轻工作中产生的振动，下肢沿着下肢轴向方向扭转、偏摆自由度不足的缺陷，本实用新型的目的是在于提供一种具有减振功能的工业外骨骼，实现有效减轻工作中工人所受振动，下肢沿着下肢轴向方向转动、偏摆自由度充足的功能，具有有效减轻工人所受振动、灵活跟随工人下肢运动、不影响工人的移动的效果。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种具有减振功能的工业外骨骼，包括背部安装有平衡机构的上部躯干支架，所述上部躯干支架的下部固定连接有髋关节；所述髋关节的一侧活动连接有阻尼减振机械臂，髋关节的左右两侧端头均活动连接有下肢组件。