[发明专利]一种具有减震功能的负重助力外骨骼

说明书

本发明公开了一种具有减震功能的负重助力外骨骼，包括髋关节机构、膝关节机构、踝关节机构和腰部空间连杆支撑机构；腰部空间连杆支撑机构包括旋转连接件、以及对称设置在旋转连接件轴向两侧的支撑组件，支撑组件靠近旋转连接件的一端通过第一纵向转动件转动连接在旋转连接件上，以使得支撑组件能够通过绕旋转连接件转动来与人体的腰部和髋部尺寸相适应，另一端与髋关节机构连接，且在两个支撑组件之间还轴向设置有长度可调的拉线和支撑弹簧，支撑弹簧的轴向两端分别通过拉线与对应侧的支撑组件连接。本发明能对运动过程中重物竖向往复运动产生的作用力进行缓冲，从而降低人体肌肉疲劳度，提高负重能力，同时能提高穿戴者的穿戴舒适性。

技术领域

本发明涉及外骨骼技术领域，具体涉及一种具有减震功能的负重助力外骨骼。

背景技术

人们在背负重物时，下肢和脊柱会受到巨大压力，而且背负重物重量的极限较小。特别是在道路崎岖的地域，这些地方不能通过车辆，只能靠人来背负重物，而且行走路途较远，自然就需要一种能减轻人体压力，并且可增加背负重量的装置。

由于人体结构复杂，通常将人体步行时单条腿运动分为摆动相与支撑相，摆动相为脚底与地面无接触阶段，支撑相为脚部与地面接触阶段，当人体在负重行走时，人体腿部的运动状态是在支撑相与摆动相之间不断转变。

负重助力外骨骼就是一种能穿戴在人体，并在人体负重时能为人体提供重力支撑，以减轻人体下肢受到的压力，提高背负重量的装置。

如公开号为CN111843999A的发明专利申请中公开了一种负重行走助力外骨骼，包括开口向前且整体呈U型结构的臀部组件，所述臀部组件用于与人体的臀部位置相适应，所述臀部组件U型结构的内侧设有用于缠绕在人体腰部的腰部组件，所述臀部组件U型结构的外侧向后延伸形成用于放置重物的置物板，所述臀部组件U型结构的开口两端对称设有腿部组件，所述腿部组件与所述臀部组件的对应位置转动连接，以与人体髋关节的前屈和后伸运动相适应，所述腿部组件包括转动连接且分别与人体的大腿和小腿连接的大腿杆和小腿杆，以与人体膝关节的前屈和后伸运动相适应，所述小腿杆远离其连接所述大腿杆的一端还转动连接有脚部组件，所述脚部组件与人体的脚部进行连接。该负重行走助力外骨骼当人体需要背负重物行走时，将重物放置在置物板上，此时置物板上重物的部分重力将经置物板传递到臀部组件，臀部组件再将该重力向下传递给大腿杆，大腿杆将该重力进一步经小腿杆传递到脚部组件，传递到脚部组件的重力再进一步向下传递到地面，这样就使得需要人体下肢和脊柱承担的重力将小于重物的实际重力，从而达到减少负重行走时人体肌肉的用力，减缓肌肉疲劳，提高负重能力的目的。但上述负重行走助力外骨骼在实际背负重物行走时会存在下面的问题：1、重物放置在置物板上，当人体行走时，人体会在竖直方向往复运动，此时重物将会跟随人体在竖直方向往复运动，在每次往复运动时，重物的竖向往复运动都会增加对人体尤其是腰部位置的作用力，由此会增加人体肌肉的疲劳度，降低负重能力。2、臀部组件的尺寸一定，不能根据不同使用者的情况进行调节，由此会降低穿戴者的穿戴舒适性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能对运动过程中重物竖向往复运动产生的作用力进行缓冲，从而降低人体肌肉疲劳度，提高负重能力，同时能提高穿戴者的穿戴舒适性的具有减震功能的负重助力外骨骼。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种具有减震功能的负重助力外骨骼，包括髋关节机构、膝关节机构和踝关节机构，还包括腰部空间连杆支撑机构；

所述腰部空间连杆支撑机构包括旋转连接件、以及对称设置在所述旋转连接件轴向两侧的支撑组件，所述支撑组件靠近所述旋转连接件的一端通过第一纵向转动件转动连接在所述旋转连接件上，以使得所述支撑组件能够通过绕所述旋转连接件转动来与人体的腰部和髋部尺寸相适应，所述支撑组件远离所述旋转连接件的一端与对应位置的所述髋关节机构连接，且在两个所述支撑组件之间还轴向设置有长度可调的拉线与支撑弹簧，所述支撑弹簧的轴向两端分别通过所述拉线与对应侧的所述支撑组件连接。