[发明专利]一种具有能量离合管理装置的柔性外骨骼

说明书

一种具有能量离合管理装置的柔性外骨骼，包括单侧或者双侧使用的储能盒，储能盒一端与连接绳的一端连接，连接绳另一端与一只脚踝挂钩处连接，储能盒通过内侧壳与减重腰带支架相配合，储能盒另一端引出的绳经过减重腰带支架后与另一只脚的脚踝挂钩连接，或者再经过对侧的储能盒与另一只脚的脚踝挂钩连接；本发明的储能盒，根据人在行走过程中，机械能内部的动能和势能之间亦在不断进行转化，有些机械能的损耗是由于肌肉对关节和肢体做负功造成的特点，对这部分能量进行收集并加以利用，对于这部分损耗的能量通过本发明的储能盒进行储存与能量，并在肌肉做正功的时候进行释放，以达到节省代谢能，起到助力的作用。

技术领域

本发明涉及人体外骨骼技术领域，特别涉及一种具有能量离合管理装置的柔性外骨骼，实现双腿之间互助。

背景技术

现有柔性外骨骼产品均采用电机驱动关节，整体尺寸大，重量大，电池续航能力差，人体穿戴体验感差，并且与人体运动配合性不足。

专利号CN201911337197.7公开了一种辅助人体下肢能量收集管理与迁移的柔性外骨骼，在人行走过程中，机械能内部的动能和势能之间亦在不断进行转化。人体正常行走过程中，有些机械能的损耗是由于肌肉对关节和肢体做负功造成的，对于这部分损耗的能量，可以通过一种人体下肢能量管理与迁移的柔性外骨骼产品来进行储存与利用。该发明通过控制电磁铁通断电，间接控制弹簧钢片的形变，从而实现摩擦块与套筒的抱紧与释放，实现能量的管理。但是长久使用，会存在以下问题；(1)由于人体行走频率较高，需要电磁铁频繁通断电，磁铁发热现象明显，造成控制失灵。(2)利用电磁铁吸合控制弹簧钢片变形，所需磁力较大，对电流要求较高，人体自身携带电源规模受限。(3)利用摩擦块锁紧套筒，控制套筒的转向，当卷簧储存能量较大，套筒所需的制动扭矩较高，利用摩擦力锁止套筒反转，可靠性不高。(4)当锁紧套筒时，所需摩擦力较大，频繁锁紧，对于摩擦块损耗较大，降低使用寿命。(5)人体穿戴结构设计较为简单，与人体贴合部分支具考虑欠缺，穿戴舒适性较差。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，解决能量管理部分机械结构设计的不足，本发明的目的在于提供一种具有卷簧能量管理装置的柔性外骨骼，具有能够频繁操作、同时穿戴舒适的特点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种具有能量离合管理装置的柔性外骨骼，包括单侧或者双侧使用的储能盒1，储能盒1的一端与连接绳29的一端连接，连接绳29另一端与一只脚踝挂钩31-1处连接，储能盒1通过内侧壳2与减重腰带支架30相配合，储能盒1另一端引出的绳28经过减重腰带支架30后与另一只脚的脚踝挂钩31-2连接，或者再经过对侧的储能盒1与另一只脚的脚踝挂钩31-2连接。

所述的储能盒1由内侧壳2和外侧壳19构成一个盒体将内部零件集成在盒内，连接绳29一端与脚踝挂钩31-1处连接，另一端与储能盒1内的一级卷簧盒17内壁连接，一级卷簧盒17的内壁通过插销方式与一级蜗卷弹簧15连接，一级蜗卷弹簧15内端通过插销方式固定连接在固定轴18端部的十字锁块18-1上，十字锁块18-1固定在外侧壳19上；

一级卷簧盒17与十字锁块18-1之间通过A轴承16配合连接，一级卷簧盒17内侧使用A挡板14将一级蜗卷弹簧15限位；一级卷簧盒17通过固定轴18穿过A挡板14与棘爪13连接，且A挡板14和一级卷簧盒17上固定的扭簧压住棘爪13，使得棘爪13与棘轮10的槽始终接触；

棘轮10与二级卷簧盒9通过螺纹连接，二级卷簧盒9的内壁通过插销方式与二级蜗卷弹簧8外端连接，二级蜗卷弹簧8内端与轴套11通过插销方式固定连接；二级卷簧盒9内侧使用B挡板7将二级蜗卷弹簧8限位；B挡板7另一侧为大齿轮6穿在轴套11上，轴套11套接在固定轴18上并通过使用B轴承3和C轴承12内外配合连接使得轴套11运动但内部的固定轴18不动；同时穿在轴套11上的还包括弹簧5和离合器4，弹簧5位于离合器4与大齿轮6之间减小离合器4在轴套11上的轴向窜动，离合器4另一侧为方盒内侧壳2，离合器4通过滑槽约束在轴套11上的径向转动并实现轴向运动来与方盒内侧壳2或大齿轮6啮合；