[发明专利]穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置

说明书

本发明公开了一种穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置，包括腰环、胯环、多个随动连杆组件以及背架，所述随动连杆组件包括弹性被动伸缩杆、上铰链头和下铰链头，所述上铰链头上端与腰环以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰链头下端与弹性被动伸缩杆上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰链头下端与胯环以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰链头上端与弹性被动伸缩杆下端以水平轴线为中心转动配合；本发明通过背架、腰环、左半胯环和右半胯环并结合多个随动连杆组件构建多杆型多自由度适配于人体上半身的随动式穿戴式外骨骼结构，以随动连杆组件为执行机构，可在良好的传载条件下，被动适配于人体腰部以及肩部的所有动作姿态。

技术领域

本发明属于穿戴式助力外骨骼机械技术领域，特别涉及一种穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置。

背景技术

穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置是一种可穿戴在操作者身体外部的一种机械装置，它可给穿戴外骨骼的人提供支撑、保护，及增强运动和负重能力。穿戴式外骨骼广泛应用于医疗康复以及工业生产应用等众多领域。

穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置中髋关节和腰杆机械结构直接影响使用者胯部位置和腰部位置的活动自由度，现有穿戴式外骨骼的腰部和胯部机械结构，一般是传统的转动型关节，通常为三个转动副和基本刚性的支撑腰杆，关节自由度不足，与胯部和腰部实际运动匹配性交叉，难以适应使用者复杂胯部和腰部动作需要，存在较大的约束反力，造成了人机匹配障碍。

因此，为解决以上问题，需要一种穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置，通过多杆联动在维持良好穿戴匹配性的基础上，最大限度的贴合人体上半身的实际运动，利于适应使用者复杂胯部、腰部和肩部动作需要，利于提高人机匹配性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置，通过多杆联动在维持良好穿戴匹配性的基础上，最大限度的贴合人体上半身的实际运动，利于适应使用者复杂胯部、腰部和肩部动作需要，利于提高人机匹配性能。

本发明的穿戴型随动助力外骨骼身体姿态控制装置，包括用于与腰部配合的腰环、用于与胯部配合的胯环、连接于腰环和胯环之间的多个随动连杆组件以及用于穿戴于肩部的背架，所述背架设置于腰环的上方并与腰环连接，所述随动连杆组件包括弹性被动伸缩杆、上铰链头和下铰链头，所述上铰链头上端与腰环以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰链头下端与弹性被动伸缩杆上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰链头下端与胯环以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰链头上端与弹性被动伸缩杆下端以水平轴线为中心转动配合。

进一步，所述背架与腰环之间通过多个随动作动器连接，所述随动作动器包括弹性被动伸缩柱、上铰接头和下铰接头，所述上铰接头上端与背架以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰接头下端与弹性被动伸缩柱上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰接头下端与腰环以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰接头上端与弹性被动伸缩柱下端以水平轴线为中心转动配合。

进一步，所述弹性被动伸缩杆和弹性被动伸缩柱均包括外筒、可滑动内套于外筒内的内杆以及连接于内杆与外筒内腔底部之间的弹性件。

进一步，所述胯环包括左半胯环以及右半胯环，所述左半胯环和右半胯环呈C状结构用于适形围抱于胯部左右侧。

进一步，所述腰环包括腰带以及固定于腰带上的多个安装节，所述上铰链头和下铰接头可转动安装于安装节上。

进一步，所述随动连杆组件设置有两组，两组所述随动连杆组件分别连接于腰环与左半胯环之间以及腰环与右半胯环之间。

进一步，所述背架包括呈倒置U形的左肩架和右肩架以及连接于左肩架和右肩架背部之间的背板，所述随动作动器设置有三组，三组所述随动作动器分别连接于左肩架与腰环之间、右肩架与腰环之间以及背板与腰环之间。

进一步，每组随动连杆组件中至少包括六根随动连杆组件，两组随动连杆组件围绕腰环呈环形布置且相邻随动连杆组件两两呈V形布局。