[实用新型]一种机械式无源腰部助力外骨骼

说明书

本实用新型公开一种机械式无源腰部助力外骨骼，包括腹部支撑部、腰部支撑部、腿部支撑部和蓄能部，所述腹部支撑部的下部左侧和下部右侧分别可拆卸式固定于所述腰部支撑部的顶部左侧和顶部右侧，所述腹部支撑部的内侧与人体腹部或胸部可解除式相抵，所述腰部支撑部与人体腰部松紧可调式相抵，所述腿部支撑部和所述蓄能部分别与左右两侧的所述腰部支撑部可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部的下部与人体腿部可拆卸式固定。本实用新型的一种机械式无源腰部助力外骨骼结构简单、穿戴方便、与人体运动的干涉少、能够在穿戴者做弯腰‑直腰动作时对其腰部提供有效的大范围助力和实用性较好。

技术领域

本实用新型涉及一种人体运动辅助机械技术领域，特别是涉及一种机械式无源腰部助力外骨骼。

背景技术

腰部助力外骨骼是一种可穿戴在人体上并给腰部提供助力的机械外骨骼设备。在物流搬运、农耕生产、建筑装修等行业一些需要劳动者重复弯腰或长时间弯腰的劳作场合中，腰部助力外骨骼能够在劳动者弯腰过程中减轻其腰部肌肉的负担与疲劳，从而有助于提高工作效率、减少腰肌劳损等慢性病的发生。

助力外骨骼按工作时是否使用外部能源，分为有源和无源两种。有源助力外骨骼需要外部动力能源，如电源或气压、液压源，通常还含有传感器、控制器等部件，所以一般重量较大、系统较复杂、使用时长或范围受限且成本较高。无源助力外骨骼不需要外部动力能源，一般重量较轻、系统简单、使用时长或范围不受限且成本较低。

无源腰部助力外骨骼的基本原理如图1所示，图中粗实线部分表示人体，细实线部分表示腰部助力外骨骼，一般主要包括上身支撑a、上身绑定缓冲组件b、弹性元件c、腿部绑定缓冲组件d、腿部支撑e。上身支撑a与腿部支撑e之间为第一转动关节，类比于人体的髋关节。上身支撑a、腿部支撑e分别通过上身绑定缓冲组件b、腿部绑定缓冲组件d与人体接触。在人体弯腰过程中，上身支撑a为人体上身提供支撑力，弹性元件c压缩使得人体上身及负载的重力势能转化为弹性元件c的弹性势能存储起来，人体上身及负载的载荷则转移到大腿处，从而减小了人体腰部所承受的载荷。在人体直腰过程中，弹性元件c存储的弹性势能释放，逐步转化为人体上身及负载的重力势能，帮助人体完成从弯腰到直腰这一动作过程。

然而，现有技术的无源腰部助力外骨骼在设计上通常存在着尺寸调节不便，大腿屈伸、大腿外展内收等部分人体运动受限，所采用弹性元件储能效果及相应的助力效果不明显，以及弹性元件单一、不方便或无法更换导致助力效果单一、助力范围小、实用性不佳等问题。

发明内容

本实用新型是为了解决现有技术中的不足而完成的，本实用新型的目的是提供一种结构简单、穿戴方便、与人体运动的干涉少、能够在穿戴者做弯腰-直腰动作时对其腰部提供有效的大范围助力和实用性较好的机械式无源腰部助力外骨骼。

本实用新型的一种机械式无源腰部助力外骨骼，包括腹部支撑部、腰部支撑部、腿部支撑部和蓄能部，所述腹部支撑部的下部左侧和下部右侧分别可拆卸式固定于所述腰部支撑部的顶部左侧和顶部右侧，所述腹部支撑部的内侧与人体腹部或胸部可解除式相抵，所述腰部支撑部的前侧与人体前腰部弹性可解除式相抵，所述腰部支撑部的后部与人体后腰部松紧可调式相抵，所述腰部支撑部的左侧底部和右侧底部分别设置有T形关节轴，所述T形关节轴包括顶部横向轴和垂直一体成型或固定于所述顶部横向轴中央位置处的下部纵向轴，所述顶部横向轴与所述腰部支撑部的底部可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部的顶部左侧和顶部右侧分别与左右两侧的所述下部纵向轴可拆卸式旋转连接，所述腿部支撑部的下部与人体腿部可拆卸式固定，所述蓄能部在所述腿部支撑部的顶部外侧位置处与所述下部纵向轴可拆卸式键连接。

本实用新型的一种机械式无源腰部助力外骨骼还可以是：