[发明专利]腰部助力机构及腰部外骨骼

说明书

本发明公开了一种腰部助力机构及腰部外骨骼，所述腰部助力机构包括穿戴于人体的弹性蓄能机构以及力传输件；所述力传输件连接弹性蓄能机构以及穿戴者肢体，使得当穿戴者肢体关节弯曲时力传输件驱动弹性蓄能机构蓄能，而当穿戴者腰部舒展时弹性蓄能机构释放弹性势能为穿戴者腰部助力,其中，所述蓄能机构包括弹性蓄能部件和动滑轮组；所述力传输件为拉线，拉线绕过动滑轮组，并且当拉线拉动动滑轮组发生位移时，动滑轮组对弹性蓄能部件作用使得弹性蓄能部件蓄能。本发明的原理在于通过弯曲关节如腰部、腿部关节促使弹性蓄能机构蓄能，而当腰部和腿部关节舒展时弹性蓄能机构释放蓄积的弹性势能从而达到助力的效果。

本申请要求2021年1月4日提交的中国专利申请CN202110001245.6和2021年7月6日提交的中国专利申请CN2021107621582的优先权，上述优先权中国专利申请以引用方式全文并入。

技术领域

本发明属于穿戴设备技术领域，具体涉及一种能为腰部助力的外骨骼装置。

背景技术

虽然当今物流运输、物资搬运等可以通过陆海空多种途径进行，然而人力搬运始终是一种重要且难以替代的搬运方式。例如地质灾害救援时，最急需物质运输时却因为道路损毁，只能靠人力搬运物资。

而人体受到自身生理结构的限制，长时间搬运物资的能力通常难以超过20kg。若采用背包或背架等负重装置，则长时间负重能力可以提升至30～50kg。但因为背包和背架仍然要依靠人体肩部和背部承受负重重力，并通过人体下肢骨骼肌进行支撑，因此背包和背架的辅助负重能力有限。

外骨骼装置是一种穿戴在人体外部的机械装置，该装置可以顺应人体肢体运动，辅助人体承受负重或人体自身体重，甚至辅助人体肢体进行运动，因此它在灾难救援、单兵负重、消防抢险、户外徒步、物流运输等领域都有较强的应用前景。尽管现今已有多种外骨骼用于辅助人体负重，然而人体在举升重物的瞬间主要依靠腰部发力，然而现有的外骨骼并且没有考虑腰部助力，使得穿戴者在举升重物的瞬间依然只能依靠自身腰部力量将重物抬起。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种腰部助力机构及腰部外骨骼，可对穿戴者腰部进行助力。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种腰部助力机构，包括穿戴于人体的弹性蓄能机构以及力传输件；所述力传输件连接弹性蓄能机构以及穿戴者肢体，使得当穿戴者肢体关节弯曲时力传输件驱动弹性蓄能机构蓄能，而当穿戴者腰部舒展时弹性蓄能机构释放弹性势能为穿戴者腰部助力。本发明的原理在于通过弯曲关节如腰部、腿部关节促使弹性蓄能机构蓄能，而当腰部和腿部关节舒展时弹性蓄能机构释放蓄积的弹性势能从而达到助力的效果。

作为一种改进，所述弹性蓄能机构包括弹性蓄能部件和动滑轮组；所述力传输件为拉线，拉线绕过动滑轮组，并且当拉线拉动动滑轮组发生位移时，动滑轮组对弹性蓄能部件作用使得弹性蓄能部件蓄能。通过动滑轮组来驱动弹性蓄能部件蓄能，使得蓄能过程更加省力。并且动滑轮组使得弹性蓄能部件蓄能的行程缩短，让整个机构更加的小型化。

作为一种进一步的优选，所述弹性蓄能部件为压簧，拉线拉动动滑轮组驱动压簧压缩时蓄能。压簧为压缩蓄能，能够进一步减小行程，使得设备小型化。

作为一种进一步的优选，所述弹性蓄能部件为拉簧，拉线拉动动滑轮组驱动拉簧拉伸时蓄能。拉簧为拉伸蓄能。

作为另一种更进一步的改进，还包括定滑轮组，所述拉线绕过定滑轮组；所述定滑轮组和动滑轮组分设于弹性蓄能部件的两端并位于弹性蓄能部件伸缩方向上，并且动滑轮组的运动方向与弹性蓄能部件伸缩方向一致。利用定滑轮组改变拉力的方向以符合弹性蓄能部件的蓄能方向。

作为一种改进，所述动滑轮组中的动滑轮数量比定滑轮组中的定滑轮多一个，使得定滑轮正对两个动滑轮之间的间隙。使得受力均衡，并且让拉线的方向尽量与动滑轮组的运动方向一致。