CN105816300B - 一种机械行走助力装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运动康复技术领域，公开一种机械行走助力装置，包括：弹簧压杆(1)、大腿支撑杆(2)、小腿支撑杆(3)、推力弹簧(7)和大腿托架(13)，其中，所述弹簧压杆(1)、大腿支撑杆(2)和小腿支撑杆(3)组成框架；所述弹簧压杆(1)、推力弹簧(7)、大腿托架(13)和大腿支撑杆(2)组成能量储存和转化机构，用于吸收能量和输出能量。本发明采用一种简易的机械助力结构，利用人行走时重力势能做的功，转化成动能来辅助人行走；由于只有机械结构不用电力，避免了配电对于人行走的负重、时长和范围限制。

Description

一种机械行走助力装置

技术领域

本发明涉及运动康复技术领域，特别涉及一种简易机械行走助力装置。

背景技术

目前，已有的行走助力系统，基本都是由传感器和芯片判断人体姿态，由电机提供助力的动力。

上述行走助力系统具有如下缺点：

1、由于使用较多数量的传感器、电气件、电路板以及电机，线路比较复杂；

2、使用过程中由于需要由电力支持，必须考虑续航能力，若携带电源会增加负重，直接通电则会大大限制使用者的活动范围；

3、电机和相关电气件工作时会有一定的噪声污染；

4、电机以及电气件和芯片的成本较高；

5、虽然，这种系统能适应大多数的需求者，但对于只需要一小部分助力的人来说，过于繁琐和复杂。

发明内容

本发明旨在克服现有行走助力系统的缺陷，避免人行走的负重、时长和范围限制，提供一种机械行走助力装置。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种机械行走助力装置，包括：弹簧压杆1、大腿支撑杆2、小腿支撑杆3、推力弹簧7和大腿托架13，其中，所述弹簧压杆1、大腿支撑杆2和小腿支撑杆3组成框架；所述弹簧压杆1、推力弹簧7、大腿托架13和大腿支撑杆2组成能量储存和转化机构，用于吸收能量和输出能量。

一些实施例中，所述助力装置还包括脚底踩板4、脚底支撑弹簧5、脚外壳底部6、齿条11和棘轮12，所述脚底踩板4、脚底支撑弹簧5、脚外壳底部6、齿条11和棘轮12组成一脚部机构，所述脚部机构封装在脚部外壳中，用于助力装置提供动力来源。

一些实施例中，所述助力装置还包括钢丝绳9、支撑轮8和支撑轮10，所述钢丝绳9、支撑轮8和支撑轮10构成能量传送机构，用于动能和势能转化。

一些实施例中，所述屈腿时，所述大腿支撑架2和小腿支撑架3成一自然角度。

一些实施例中，所述大腿支撑杆2、小腿支撑杆3、弹簧压杆1和脚底踩板4采用轻质合金材料。

一些实施例中，所述助力装置的支撑力为人重力的0.7倍。

本发明的有益效果在于：采用一种简易的机械助力结构，利用人行走时重力势能做的功，转化成动能来辅助人行走；由于只有机械结构不用电力，避免了配电对于人行走的负重、时长和范围限制。

附图说明

图1示意性示出根据本发明一个实施例的机械行走助力装置的结构图；

图2示意性示出根据本发明一个实施例的机械行走助力装置的结构图；

图3示意性示出根据本发明一个实施例的机械行走助力装置的使用结构示意图。

弹簧压杆1 大腿支撑杆2，

小腿支撑杆3 脚底踩板4，

脚底支撑弹簧5 脚外壳底部6，

推力弹簧7 支撑轮8，

钢丝绳9 支撑轮10，

齿条11 棘轮12，

大腿托架13

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明提供一种机械行走助力装置，包括：弹簧压杆1、大腿支撑杆2、小腿支撑杆3、推力弹簧7和大腿托架13，其中，所述弹簧压杆1、大腿支撑杆2和小腿支撑杆3组成框架；所述弹簧压杆1、推力弹簧7、大腿托架13和大腿支撑杆2组成能量储存和转化机构，用于吸收能量和输出能量。

本发明采用一种简易的机械助力结构，利用人行走时重力势能做的功，转化成动能来辅助人行走；由于只有机械结构不用电力，避免了配电对于人行走的负重、时长和范围限制。

进一步地，所述助力装置还包括脚底踩板4、脚底支撑弹簧5、脚外壳底部6、齿条11和棘轮12，所述脚底踩板4、脚底支撑弹簧5、脚外壳底部6、齿条11和棘轮12组成一脚部机构，所述脚部机构封装在脚部外壳中，用于助力装置提供动力来源。

所述助力装置还包括钢丝绳9、支撑轮8和支撑轮10，所述钢丝绳9、支撑轮8和支撑轮10构成能量传送机构，用于动能和势能转化。

优选地，所述大腿支撑杆2、小腿支撑杆3、弹簧压杆1和脚底踩板4采用轻质合金材料。

所述助力装置的支撑力为人重力的0.7倍。

本发明的有益效果在于：采用一种简易的机械助力结构，利用人行走时重力势能做的功，转化成动能来辅助人行走；由于只有机械结构不用电力，避免了配电对于人行走的负重、时长和范围限制。

实施例1

如图1、2所示，本发明一种机械行走助力装置，由弹簧压杆1、大腿支撑杆2和小腿支撑杆3组成框架。

脚底踩板4、脚底支撑弹簧5、脚外壳底部6、齿条11和棘轮12为一个脚部机构，整体封装在脚部外壳里，为整个助力系统提供动力来源。

弹簧压杆1、推力弹簧7、大腿托架13和大腿支撑杆2组成能量储存和转化的机构，是吸收能量和输出能量的部分。

钢丝绳9、支撑轮8和支撑轮10为能量传送部分，是动能和势能转化的媒介。

机械行走助力装置的整体运动过程为，如图1所示，人在屈腿时的状态，此时大腿支撑架2和小腿支撑架3成一自然角度，脚底弹簧5处在最大长度，推力弹簧7也处在自然的最大长度。

当人向前迈步，脚下落的过程中，脚踩着脚底踩板4向下运动，将脚底支撑弹簧5压缩，同时齿条11带动棘轮12转动，钢丝绳9缠紧，钢丝绳9顶部则带动弹簧压杆1运动，弹簧压杆1和竖直过来的大腿支撑杆2将推力弹簧7压缩，实现推力弹簧7的储能。

当人再次抬腿向前走时，推力弹簧7释放弹性势能，通过大腿支撑杆2和大腿托架13给大腿一个抬升的力，辅助抬腿运动的进行。

依此反复循环，实现行走的助力。

如图1所示，大腿支撑杆2、小腿支撑杆3、弹簧压杆1和脚底踩板4采用轻质合金材料，如铝合金，来保证整个装置轻便。

脚底支撑弹簧则应实际根据人的体重来搭配，使单脚两个弹簧支撑力为人重力的0.7倍即可。如图3所示，人穿戴上两个助力装置便可实现行走的辅助。

本发明旨在于，将此机构佩戴在人体下肢，进行行走的辅助；在人行走脚落地的过程中，脚将带有齿条的部分下压，齿条带动棘轮转动，此时棘轮带动钢丝绳缠绕，钢丝绳的上端则带动弹簧的一端运动，弹簧压紧，脚落下做功的动能就一部分储存成弹簧的弹性势能。当人抬腿行走的时候，弹簧会将弹性势能释放，作用在大腿部分，辅助行走。

本发明能帮助佩戴的人，更轻松的完成行走的动作，减轻走路的运动量；提供的行走辅助，无时间限制，无空间限制；采用轻量化材料，减轻了佩戴的额外负重；采用能量转换的原理，相比采用电力辅助更加环保。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种机械行走助力装置，其特征在于，所述装置利用人行走时重力势能做的功，转化成动能来辅助人行走，包括：弹簧压杆(1)、大腿支撑杆(2)、小腿支撑杆(3)、推力弹簧(7)和大腿托架(13)，弹簧压杆（1）的一端与大腿支撑杆(2)的中部铰接，弹簧压杆(1)的另一端与推力弹簧(7)的一端连接，推力弹簧(7)的另一端与大腿支撑杆(2)的一端连接，大腿支撑杆(2)的另一端与小腿支撑杆(3)铰接；大腿托架(13)设置在大腿支撑杆（2）上；

其中，所述弹簧压杆(1)、大腿支撑杆(2)和小腿支撑杆(3)组成框架；所述弹簧压杆(1)、推力弹簧(7)、大腿托架(13)和大腿支撑杆(2)组成能量储存和转化机构，用于吸收能量和输出能量；

所述助力装置还包括脚底踩板(4)、脚底支撑弹簧(5)、脚外壳底部(6)、齿条(11)和棘轮(12)，脚底踩板(4)、脚外壳底部(6)与脚底支撑弹簧(5)的两端分别连接，棘轮(12)通过转轴固定于脚外壳底部(6)，齿条(11)连接于脚底踩板(4)；

所述脚底踩板(4)、脚底支撑弹簧(5)、脚外壳底部(6)、齿条(11)和棘轮(12)组成一脚部机构，所述脚部机构封装在脚外壳中，用于为助力装置提供动力来源；

所述助力装置还包括钢丝绳(9)、支撑轮一(8)和支撑轮二(10)，支撑轮一(8)和支撑轮二(10)分别通过转轴固定于大腿支撑杆(2)，钢丝绳(9)拉紧搭在支撑轮一(8)和支撑轮二(10)的沟槽里，钢丝绳的一端与棘轮连接，另一端与弹簧压杆连接，所述钢丝绳(9)、支撑轮一(8)和支撑轮二(10)构成能量传送机构，用于动能和势能转化。

2.如权利要求1所述的机械行走助力装置，其特征在于，屈腿时，所述大腿支撑杆（2）和小腿支撑杆（3）成一自然角度。

3.如权利要求1所述的机械行走助力装置，其特征在于，所述大腿支撑杆（2）、小腿支撑杆（3）、弹簧压杆（1）和脚底踩板（4）采用轻质合金材料。

4.如权利要求1所述的机械行走助力装置，其特征在于，所述助力装置的支撑力为人重力的0.7倍。