CN104887460A - 一种负重分压器 - Google Patents

Abstract

一种负重分压器，包括两个脚板、两个小腿支架和两个大腿支架，所述脚板与小腿支架之间通过关节Ⅰ铰接，小腿支架与大腿支架之间通过关节Ⅱ铰接，关节Ⅱ处安装有用于获取负重人员行走信息的探测装置，所述两个大腿支架的上端通过关节Ⅲ铰接，两个大腿支架上端还设置有支撑架，支撑架上端设有重物托盘及靠背；在对应的小腿支架和大腿支架上分别设有气缸支架Ⅰ和气缸支架Ⅱ，气缸支架Ⅰ和气缸支架Ⅱ之间连接有气缸，还设有用于控制气缸行程的电磁阀和控制器。本方案能够减少负重压力，保存体力，提高游客或需要负重的人们的工作效率。

Description

一种负重分压器

技术领域

本发明涉及减轻体力的设备，尤其是涉及一种负重分压器。

背景技术

当前的负重分压装备大多没有起到分压的作用，只是通过对设备的设计，使其更加符合人体工程学原理，提高了背包的舒适度，让人们感到一时的舒服，但这种通过改变舒适度的方法，从本质上来说并没有减轻人们的负担，自然就谈不上负重分压的效果了。而大多数人们的要求是需要有一款能够真正的减轻身体的负担的设备，目前市场上的产品明显达不到人们的要求。更有甚者，有些不良的商家，对自己的产品夸大其词，不仅不能达到自己对外宣传的效果，而且由于机械结构设计的不合理，甚至会对人们的颈椎、脊椎、腰背等部位造成伤害，如果使用者长期使用，势必会对使用者的身体造成不同程度的损伤。

随着祖国旅游业的日益发展，人民生活水平的提高，越来越多的人选择旅游来放松心情，亲近自然，但是很多人都会为那繁杂的行李和装备发愁。在去一些特殊地方的时候，要携带的东西就更多了，甚至会达到25kg至35kg。在这种情况下，旅途还没有开始，人们就已经疲惫不堪，这极大的影响了人们旅行的心情。因此，减少负重压力，保存体力，提高游客或需要负重的人们的工作效率，对该装置的研究具有非常积极的作用。

发明内容

本发明主要是为解决上述存在的问题，提供一种负重分压器，能够减少负重压力，保存体力。

为解决上述存在的问题，本发明所采用的技术方案是：一种负重分压器，包括两个脚板、两个小腿支架和两个大腿支架，所述脚板与小腿支架之间通过关节Ⅰ铰接，小腿支架与大腿支架之间通过关节Ⅱ铰接，关节Ⅱ处安装有用于获取负重人员行走信息的探测装置，所述两个大腿支架的上端通过关节Ⅲ铰接，两个大腿支架上端还设置有支撑架，支撑架上端设有重物托盘及靠背；在对应的小腿支架和大腿支架上分别设有气缸支架Ⅰ和气缸支架Ⅱ，气缸支架Ⅰ和气缸支架Ⅱ之间连接有气缸，还设有用于控制气缸行程的电磁阀和控制器。

所述的重物托盘上附带微型打气筒，用以对气缸进行加气。

所述的探测装置为由传感器接收人类肢体动作，输入到板载计算机，发出指令并识别判断，比例电磁阀打开，进行调节气体量，将所述信号输入到分压器各个气缸，驱动气缸动作，进而驱动分压器肢体动作。

本发明所带来的有益效果为：减少负重压力，保存体力，提高游客或需要负重的人们的工作效率。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为控制系统的整体框图。

图3为负重分压器的工作流程图。

图中标记：1、脚板，2、关节Ⅰ，3、小腿支架，4、气缸，5、关节Ⅲ，6、重物托盘，7、靠背，8、支撑架，9、气缸支架Ⅰ，10、关节Ⅱ，11、气缸支架Ⅱ，12、大腿支架。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图所示，一种负重分压器，包括两个脚板1、两个小腿支架3和两个大腿支架12，所述脚板1与小腿支架3之间通过关节Ⅰ2铰接，小腿支架3与大腿支架12之间通过关节Ⅱ10铰接，关节Ⅱ10处安装有用于获取负重人员行走信息的探测装置，所述两个大腿支架12的上端通过关节Ⅲ5铰接，两个大腿支架11上端还设置有支撑架8，支撑架8上端设有重物托盘6及靠背7；在对应的小腿支架3和大腿支架11上分别设有气缸支架Ⅰ9和气缸支架Ⅱ11，气缸支架Ⅰ9和气缸支架Ⅱ11之间连接有气缸4，还设有用于控制气缸行程的电磁阀和控制器；工作时，通过控制器对外界信息进行处理，当检测到触碰开关被按下时，控制器发出指令控制电磁阀打开，气缸底端和有杆腔相连，上下气压相等，可以屈腿；当腿着地时，活塞杆运动行程达到最大，开关断开，气缸下端充满气体，达到负重分压的效果。

所述的重物托盘6上附带微型打气筒，用以对气缸4进行加气，由于大型气缸较笨重且易出现气体泄漏的问题，本方案采用小型气缸，质量较轻，同时为避免气缸内的气体不足，采用微型打气筒对其进行打气。

所述的探测装置为由传感器接收人类肢体动作，输入到板载计算机，发出指令并识别判断，比例电磁阀打开，进行调节气体量，将所述信号输入到分压器各个气缸，驱动气缸动作，进而驱动分压器肢体动作。

探测装置包括有触碰开关，随着使用者的走动，该负重分压器在膝关节处所安装的探测装置的触碰开关会有规律的开合，以电磁阀开关来控制气缸，操作简单易实现。

气缸支架9上安装有电磁换向阀，每个气缸对应一个电磁换向阀，电磁阀根据人体运动状态的变化来控制和调节气缸内的气体量，从而驱使分压器与操作者的运动协调一致。

所述的关节Ⅱ10上设置有用以减少步行时对于穿戴者负载的作用力的驱动器。

根据工作所需力的大小来确定活塞杆上的推力和拉力，由此选择气缸时应使气缸的输出力稍有余量。若缸径选小了，输出力不够，气缸不能正常工作；但缸径过大，不仅使设备笨重、成本高，同时耗气量增大，造成能源浪费。在夹具设计时，应尽量采用增力机构，以减小气缸的尺寸。

可以采用ATmega16单片机作为主控制器。

该装置气压系统的运用是关键技术，要求其能够反应迅速。气缸的封闭性必须良好，要求其泄露的气体很少，以免影响整个机构的运行。通过在支撑杆上附带微型打气筒，对气缸进行加气，这完全可以克服气体易泄漏的问题。另外，通过改变人体的穿戴，使穿戴后更加舒适，完全与人的动作协调。

杆件相当于腿部骨架，铰链相当于膝部关节，气缸及其控制元件与气压回路相当于腿部肌肉。

因本产品与人体配合使用，因此人体各部分的高度成为此产品设计尺寸的依据。在小腿和大腿部分，为适应不同身高人群的需要，可以设计高度调节装置。

负重分压器是一种可穿戴的机械装置，与人体相匹配跟随人体运动而运动。在运动过程中，提供负载传递能力、膝关节辅助支撑能力和驱动行走能力并且最大可能地模拟真实肢体功能，从而最大程度地利用外骨骼来增强人体下肢现有的功能，帮助缓解人体长时间长距离重带来的疲劳。负重分压器帮助人类承受负重的力学原理与人类通过骨骼肌肉承载的机理相似。

该装置气压系统的运用是关键技术，要求其能够反应迅速。气缸的封闭性必须良好，要求其泄露的气体很少，以免影响整个机构的运行。通过在支撑杆上附带微型打气筒，对气缸进行加气，这完全可以克服气体易泄漏的问题。另外，通过改变人体的穿戴使穿戴后的舒适度增加，完全与人的动作协调。

对产品的进一步改进及研究方向, 其工作原理为:由传感器采集脚底压力和身体位置信息，然后将采集到的数据信号传输到板载计算机中进行识别，并判断出肢体的预动作，随后发出指令，驱动液压缸动作，使机器人肢节作出相应的动作，从而使它与人类肢体的动作同步、协调，同时承担背囊等携行具的重量。      

Claims (3)

1.一种负重分压器，其特征在于：包括两个脚板（1）、两个小腿支架（3）和两个大腿支架（12），所述脚板（1）与小腿支架（3）之间通过关节Ⅰ（2）铰接，小腿支架（3）与大腿支架（12）之间通过关节Ⅱ（10）铰接，关节Ⅱ（10）处安装有用于获取负重人员行走信息的探测装置，所述两个大腿支架（12）的上端通过关节Ⅲ（5）铰接，两个大腿支架（11）上端还设置有支撑架（8），支撑架（8）上端设有重物托盘（6）及靠背（7）；在对应的小腿支架（3）和大腿支架上分别设有气缸支架Ⅰ（9）和气缸支架Ⅱ（11），气缸支架Ⅰ（9）和气缸支架Ⅱ（11）之间连接有气缸（4），还设有用于控制气缸行程的电磁阀和控制器。

2.根据权利要求1所述的一种负重分压器，其特征在于：所述的重物托盘（6）上附带微型打气筒，用以对气缸（4）进行加气。

3.根据权利要求1所述的一种负重分压器，其特征在于：所述的探测装置为由传感器接收人类肢体动作，输入到板载计算机，发出指令并识别判断，比例电磁阀打开，进行调节气体量，将所述信号输入到分压器各个气缸，驱动气缸动作，进而驱动分压器肢体动作。