CN106821688A - 一种负重助走外骨骼 - Google Patents

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刘耀辉
辛绍杰
汤子尧
袁悦栋
李昱昆
王镒杰
汪洋
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明涉及体育医疗康复领域，尤其涉及一种负重助走外骨骼。本发明包括外骨骼本体，还包括能量转换装置、助力缓冲装置、固定装置。本发明有效的帮助行走困难者例如：老年人、或是有不完全性脊髓损伤，或是多发性硬化症的人和长途跋涉的军事人员，提供一种负重助走外骨骼，将人行走时自身所需要消耗的重力势能以弹性势能的形式储存起来，以帮助在下一次动作时，将弹性势能转化为生物能，实现人类行走更加轻松省力。

Description

一种负重助走外骨骼
技术领域
本发明涉及体育医疗康复领域，尤其涉及一种负重助走外骨骼。
背景技术
如今外骨骼研究风头正劲，人们希望将人类变身为机器人，可以不增加负重却可以提升运动能力，可以“飞檐走壁”。目前大部分外骨骼都需要依靠马达和电池组供电作为动力源，还有的通过采用空气压缩系统以实现人类行走能耗的降低。
直立行走—人类高度进化的表现，是可以通过人工技术得以改进，然而采用电池组或者是利用空气压缩系统实现能耗的降低是很不方便的，因为以下几点原因：第一，电池组或是空气压缩系统本身自重就很重，将其安装到人的身上，大部分能量被消耗到繁重的机器上，达到的效果可能反而会适得其反。第二，电池组不环保，不可循环，助走距离有限，不适用于长时间行走的人们，使得其目标人群显著缩小到智能用于康复治疗。第三，电池组和空气压缩系统对于非循环动作会有怎样的作用，比如当人们做出站立、转身、站起、坐下等动作时，它们也许达不到节省能耗的效果。
发明内容
本发明提供一种负重助走外骨骼，通过能量转换装置、助力缓冲装置、固定装置。
一种负重助走外骨骼,包括外骨骼本体，还包括能量转换装置、助力缓冲装置、固定装置，其特征在于：所述外骨骼本体的下方刚性连接有脚蹬，脚蹬的脚跟处和外骨骼本体上方框架上各安装有一个直线轴承；
所述能量交换装置包括传动杆，所述传动杆套接在上述两个直线轴承上；
所述助力缓冲装置包括弹簧和万向滚珠，所述弹簧的一端在脚蹬处固定安装，弹簧的另一端与传动杆的上端固定安装，所述万向滚珠安装在传动杆的下端；
所述的固定装置包括绑带和脚固定卡板，所述绑带安装在骨骼本体的上部，所述叫固定卡板焊接在外骨骼本体脚踝处位置。
所述的弹簧安装后为未伸缩状态。
本发明的有益效果是：
(1)本发明有效的帮助行走困难者例如：老年人、或是有不完全性脊髓损伤，或是多发性硬化症的人和长途跋涉的军事人员，提供一种助走外骨骼，将人行走时自身所需要消耗的重力势能以弹性势能的形式储存起来，以帮助在下一次动作时，将弹性势能转化为生物能，实现人类行走更加轻松省力。
(2)该发明不仅可以对循环动作起到助力负重的作用，同时可以实现对非循环动作也起到相应的效果。例如人们站立、转身，站起、坐下等动作时，同样达到节省能好的效果。
附图说明
图1：是本发明的等轴侧图。
图2：是本发明的正视图。
图3：是本发明的左视图。
图4：是本发明的俯视图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
一种负重助走外骨骼,包括外骨骼本体1，还包括能量转换装置、助力缓冲装置、固定装置，其特征在于：所述外骨骼本体的下方刚性连接有脚蹬，脚蹬的脚跟处和外骨骼本体上方框架上各安装有一个直线轴承3、6；
所述能量交换装置包括传动杆5，所述传动杆套接在上述两个直线轴承3,6上；
所述助力缓冲装置包括弹簧4和万向滚珠7，所述弹簧4的一端在脚蹬处固定安装，弹簧4的另一端与传动杆的上端固定安装，所述万向滚珠7安装在传动杆的下端；
所述的固定装置包括绑带2和脚固定卡板9，所述绑带2安装在骨骼本体的上部，所述脚固定卡板9焊接在外骨骼本体脚踝处位置。
所述的弹簧安装后为未伸缩状态。
实施例
以一个循环走路或者跑步动作为例(所谓的循环动作是指一脚初次触地，直到同样的脚再次触地的过程)，在一个循环动作中，当一只脚处于站立期，则另一只脚处于摆动期，在摆动脚结束落地进入站立期的同时，传动杆5在重力的作用下被顶起，万向滚珠7会与地面有一个相对的滑动(防止人在走路时因装置与地面摩擦过大而绊倒)，弹簧4在传动杆5的作用下被拉动，导致弹簧被拉伸，一个循环动作完成，该过程中重力势能被储存转化为弹性势能，同时吸收了脚在落地的一瞬间产生的冲击，该脚进入下一个摆动期的同时储存的弹性势能被释放，该装置同时承担了人的一部分体重，缓冲了人行走时对关节等的冲击力，减少了人走路时的能耗，而其环保，可循环无限制，同时结构简单，可操作性强便与实现，该装置采用直线轴承3、6，减小了传动杆与外骨骼本体的摩擦和噪音，减少了能量的损失，可以帮助减少人体行走时14％的能耗，远远高于空气压缩系统6％的能耗，增强了该机构的实用性。

Claims (2)

1.一种负重助走外骨骼,包括外骨骼本体，还包括能量转换装置、助力缓冲装置、固定装置，其特征在于：所述外骨骼本体的下方刚性连接有脚蹬，脚蹬的脚跟处和外骨骼本体上方框架上各安装有一个直线轴承；
所述能量交换装置包括传动杆，所述传动杆套接在上述两个直线轴承上；
所述助力缓冲装置包括弹簧和万向滚珠，所述弹簧的一端在脚蹬处固定安装，弹簧的另一端与传动杆的上端固定安装，所述万向滚珠安装在传动杆的下端；
所述的固定装置包括绑带和脚固定卡板，所述绑带安装在骨骼本体的上部，所述叫固定卡板焊接在外骨骼本体脚踝处位置。
2.根据权利要求1所述的一种负重助走外骨骼，其特征在于：所述的弹簧安装后为未伸缩状态。
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