CN109330257A - 一种穿戴式外骨骼座椅 - Google Patents
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Abstract
本发明属于外骨骼相关技术领域，其公开了一种穿戴式外骨骼座椅，该外骨骼座椅包括人体连接组件、大腿结构组件、小腿结构组件及坐姿支撑组件；该小腿结构组件滑动地连接于该大腿结构组件，该坐姿支撑组件的两端分别连接该大腿结构组件及该小腿结构组件，其通过调节自身的位姿来实现该外骨骼座椅的位姿高度的调节；该坐姿支撑组件包括支撑杆、定位耳环滑块、定位销、偏心轮及驱动组件，该驱动组件设置在该小腿结构组件上，其输出轴连接于该偏心轮，该支撑杆的一端转动地连接于该大腿结构组件，另一端转动地连接于该定位耳环滑块，该定位销连接于该定位耳环滑块，该偏心轮与该定位销之间形成滑动连接。本发明适应性较好，穿戴后不影响正常行走。
Description
技术领域
本发明属于外骨骼相关技术领域，更具体地，涉及一种穿戴式外骨骼座椅。
背景技术
现阶段，不少行业的员工很多时候都需要在站立、弯腰、曲膝等情况下进行工作，但其工作条件与环境并不允许放置椅子，长时间工作往往会给腰背和腿部带来疲劳与不适，而在身体疲劳不适的情况下工作存在一定的安全隐患，并且长期如此还可能引发职业病。外骨骼座椅的出现可以改善人体工学工作环境，让工人保持正确的姿势进行工作，同时也预防职业病及避免出现一些安全问题。
目前，本领域相关技术人员已经做了一些研究，如专利CN201710709306公共了一种缸撑式外骨骼座椅，其采用气弹簧作为坐姿时的支撑结构，使座椅能够在多种坐姿高度时提供支撑力。但是由于气弹簧在开关阀打开时受力运动不受力恢复极限位置的原理特性，此外骨骼座椅穿戴后在人的行走过程中存在一定的阻力，影响人的正常行走。相应地，本领域存在着发展一种适应性较好的可穿戴式外骨骼座椅的技术需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种穿戴式外骨骼座椅，其基于现有外骨骼座椅的工作特点，通过对人体工程学原理的研究和坐姿支撑结构的改进，合理地设计了一种穿戴式外骨骼座椅。所述外骨骼座椅能够适用于不同人的体型，穿戴后不影响人的正常行走，且能在多种坐姿下提供支撑，符合人体工程学原理。
为实现上述目的，本发明提供了一种穿戴式外骨骼座椅，所述外骨骼座椅包括人体连接组件、大腿结构组件、小腿结构组件及坐姿支撑组件，所述人体连接组件分别设置在所述大腿结构组件及所述小腿结构组件上，其用于将使用者与所述外骨骼座椅相连接；所述小腿结构组件滑动地连接于所述大腿结构组件，所述坐姿支撑组件的两端分别连接所述大腿结构组件及所述小腿结构组件，其通过调节自身的位姿来实现所述外骨骼座椅的位姿高度的调节；
所述坐姿支撑组件包括支撑杆、定位耳环滑块、定位销、偏心轮及驱动组件，所述驱动组件设置在所述小腿结构组件上，其输出轴连接于所述偏心轮，所述支撑杆的一端转动地连接于所述大腿结构组件，另一端转动地连接于所述定位耳环滑块，所述定位销连接于所述定位耳环滑块，所述偏心轮与所述定位销之间形成滑动连接；所述驱动组件用于驱动所述偏心轮转动，所述所述偏心轮通过所述定位销带动所述定位耳环滑块滑动，进而所述定位耳环滑块带动所述支撑杆相对于所述大腿结构组件转动，由此实现所述外骨骼座椅的位姿高度的调节。
进一步地，所述坐姿支撑组件还包括两个滑道，两个所述滑道连接于所述小腿结构组件，且两者与所述小腿结构组件之间形成滑槽，所述定位耳环滑块滑动地设置于所述滑槽内；同时，所述滑道用于对所述定位耳环滑块进行限位。
进一步地，所述大腿结构组件包括大腿调节件、大腿件、第一偏心手柄、第一手柄轴、第一连接轴及第一螺母，所述第一连接轴的一端穿过所述大腿件及所述大腿调节件后连接于所述第一螺母，所述第一手柄轴连接于所述第一连接轴的另一端，所述第一偏心手柄设置在所述第一手柄轴上，其通过相对于所述手柄轴的转动来锁紧或者松开所述大腿调节件，由此使所述大腿调节件处于锁紧状态或者活动状态。
进一步地，所述大腿调节件处于活动状态时，其通过沿所述大腿件滑动来调节所述大腿结构组件的长度。
进一步地，所述大腿件呈矩形，其开设有第一凹槽及与所述第一凹槽相连通的第一滑槽，所述第一凹槽用于收容所述大腿调节件，所述第一滑槽用于供所述第一连接轴穿过，并为所述大腿调节件的移动提供导向。
进一步地，所述大腿结构组件还包括大腿件底板，所述大腿件底板连接于所述大腿件临近所述大腿调节件的一端，其位置与所述第一滑槽的位置相对应。
进一步地，所述小腿结构组件包括小腿件、小腿调节件、第二偏心手柄、第二手柄轴、第二连接轴及第二螺母，所述小腿件的一端转动地连接于所述大腿件，另一端连接于所述小腿调节件；所述第二连接轴的一端穿过所述小腿件及所述小腿调节件后连接于所述第二螺母，所述第二手柄轴连接于所述第二连接轴的另一端，所述第二偏心手柄设置在所述第二手柄轴上，其通过相对于所述第二手柄轴的转动来锁紧或者松开所述小腿调节件，以使得所述小腿调节件处于锁定状态或者活动状态。
进一步地，所述小腿调节件处于活动状态时，其通过沿所述小腿件的移动来调节所述小腿结构组件的长度。
进一步地，所述人体连接组件包括腰带及坐垫，所述坐垫连接于所述大腿调节件远离所述小腿件的一端，所述腰带连接于所述坐垫。
进一步地，所述人体连接组件还包括第一大腿绑带、第二大腿绑带、小腿绑带及脚踝绑带，所述第一大腿绑带设置在所述大腿调节件上；所述第二大腿绑带设置在所述大腿件上；所述小腿绑带及所述脚踝绑带分别设置在所述小腿件及所述小腿调节件上；所述第一大腿绑带的长度、所述第二大腿绑带的长度、所述小腿绑带的长度及所述脚踝绑带的长度均能调节。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的穿戴式外骨骼座椅主要具有以下有益效果：
1.所述人体连接组件分别设置在所述大腿结构组件及所述小腿结构组件上，其用于将使用者与所述外骨骼座椅相连接；所述小腿结构组件滑动地连接于所述大腿结构组件，如此所述外骨骼座椅可以直接穿戴在身上，不影响人的正常行走，实用性较好，且可在坐姿状态时提供支撑。
2.所述驱动组件用于驱动所述偏心轮转动，所述所述偏心轮通过所述定位销带动所述定位耳环滑块滑动，进而所述定位耳环滑块带动所述支撑杆相对于所述大腿结构组件转动，由此实现所述外骨骼座椅的位姿高度的调节，以适应不同的使用状况。
3.所述大腿调节件处于活动状态时，其通过沿所述大腿件滑动来调节所述大腿结构组件的长度；所述小腿调节件处于活动状态时，其通过沿所述小腿件的移动来调节所述小腿结构组件的长度，由此使得所述外骨骼座椅的高度得到调节，以适应不同身高的使用者，适应性较好，灵活性较高。
4.所述第一大腿绑带的长度、所述第二大腿绑带的长度、所述小腿绑带的长度及所述脚踝绑带的长度均能调节，由此使得该外骨骼座椅能够适应不同体型的使用者。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式提供的穿戴式外骨骼座椅的结构示意图。
图2是图1中的穿戴式外骨骼座椅的大腿结构组件的分解示意图。
图3是图1中的穿戴式外骨骼座椅的小腿结构组件的分解示意图。
图4是图1中的穿戴式外骨骼座椅的坐姿支撑组件的分解示意图。
图5中的a图、b图、c图及d图分别是图1中的穿戴式外骨骼座椅适应不同体型时的示意图。
图6中的a图、b图、c图及d图分别是图1中的穿戴式外骨骼座椅在不同坐姿高度时的示意图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：001-人体连接组件，11-腰带，12-坐垫，13-第一大腿绑带，14-第二大腿绑带，15-小腿绑带，16-脚踝绑带，002-大腿结构组件，21-大腿调节杆，22-大腿件，23-法兰端盖，24-第一点心手柄，25-第一手柄轴，26-第一垫圈，27-第一连接轴，28-大腿件底板，29-第一螺母，003-小腿结构组件，31-膝关节轴，311-膝关节轴套，312-膝关节光轴，32-小腿件，33-小腿调节件，34-第二偏心手柄，35-第二手柄轴，36-第二垫圈，37-第二连接轴，38-第二螺母，39-小腿件底板，004-坐姿支撑组件，41-耳环，42-第一铰链销，421-第一铰链销轴，422-第一垫片，423-第一锁紧螺母，44-第二铰链销，441-第二铰链销轴，442-第二垫片，443-第二锁紧螺母，45-定位耳环滑块，46-定位销，461-弹簧定位销，462-轴套，47-偏心轮，48-驱动组件，481-电机，482-电机座。
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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
请参阅图1、图5及图6，本发明较佳实施方式提供的穿戴式外骨骼座椅，所述外骨骼座椅包括人体连接组件001、大腿结构组件002、小腿结构组件003及坐姿支撑组件004，所述人体连接组件001分别设置在所述小腿结构组件003及所述大腿结构组件002上，其用于实现人体与所述外骨骼座椅的舒适连接。所述大腿结构组件002及所述小腿结构组件003之间形成转动连接，以适应人体正常行走。所述大腿结构组件002通过沿自身长度方向的滑动来调节自身长度，所述小腿结构组件003也通过沿自身长度方向的滑动来调节自身长度，如此以适应不同身高的使用者。所述坐姿支撑组件004的两端分别连接所述大腿结构组件002及所述小腿结构组件003，其通过转动来调节自身的位姿，进而实现所述外骨骼座椅的位姿调节，以适应不同的坐姿高度。本实施方式中，所述人体连接组件001的尺寸可以调节，以适应不同胖瘦体型的使用者。
所述人体连接组件001包括腰带11、坐垫12、两个第一大腿绑带13、两个第二大腿绑带14、两个小腿绑带15及两个脚踝绑带16，两个所述坐垫12分别设置在两个所述大腿结构组件002上，所述腰带11连接于所述坐垫12。两个所述第二大腿绑带14也分别设置在两个所述大腿结构组件002上，且设置在同一个所述大腿结构组件002上的所述第一大腿绑带13及所述第二大腿绑带14间隔设置。两个所述小腿绑带15及两个所述脚踝绑带16分别设置在两个所述小腿结构组件003上，且同一个所述小腿结构组件003上的所述小腿绑带15及所述脚踝绑带16间隔设置。
请参阅图2，所述大腿结构组件002包括大腿调节杆21、大腿件22、两个法兰端盖23、第一偏心手柄24、第一手柄轴25、第一垫圈26、第一连接轴27、大腿件底板28及第一螺母29，所述大腿调节件21的一端连接于所述坐垫12，所述第一大腿绑带13连接于所述坐垫12及所述大腿调节件21。所述大腿调节件21的另一端连接于所述大腿件22。
所述大腿件22基本呈矩形，其开设有第一凹槽及与所述第一凹槽相连通的第一滑槽，所述第一凹槽的长度方向与所述大腿件22的长度方向平行，所述第一滑槽贯穿所述大腿件22，其长度方向与所述大腿件22的长度方向垂直。所述第一凹槽用于收容所述大腿调节件21，所述第一滑槽用于供所述第一连接轴27穿过，并为所述大腿调节件21的移动提供导向。所述大腿件22远离所述大腿调节件21的一端开设有第一安装孔。所述大腿件底板28设置在所述大腿件22邻近所述大腿调节件21的一端，其位置与所述第一滑槽的位置相对应。
所述第一连接轴27的一端穿过所述第一滑槽及所述大腿调节件21的配合孔后连接于所述第一螺母29。所述第一连接轴27的另一端连接于所述第一手柄轴25，所述第一偏心手柄24套设在所述第一手柄轴25上，两者之间形成转动连接。所述第一垫圈26套设在所述第一连接轴27邻近所述第一偏心手柄24的一端，其位于所述大腿件22与所述偏心手柄24之间。所述偏心手柄24通过相对于所述第一手柄轴25的转动来锁紧所述大腿调节件21或者松开所述大腿调节21，使得所述大腿调节件21处于锁紧状态或者活动状态。所述大腿调节件21处于活动状态时，其通过沿所述第一滑槽的移动来改变所述大腿结构组件002的长度，实现了所述大腿结构组件002的长度调节。两个所述法兰端盖23分别设置在所述第一安装孔相背的两端。本实施方式中，所述大腿件22还开设有第一通槽，所述第一通槽用于供所述第二大腿绑带14穿过，以使所述第二大腿绑带14连接于所述大腿件22。
请参阅图3，所述小腿结构组件003包括膝关节轴31、小腿件32、小腿调节件33、第二偏心手柄34、第二手柄轴35、第二垫圈36、第二连接轴37、第二螺母38及小腿连接板39。所述膝关节轴31连接所述大腿件22及所述小腿件32，其中，所述膝关节轴31穿过所述第一安装孔。所述小腿件32邻近所述大腿件22的一端开设有第二安装孔，所述第二安装孔用于供所述膝关节轴31穿过。所述膝关节轴31包括膝关节轴套311及膝关节光轴312，所述膝关节轴套311套设在所述膝关节光轴312上，所述膝关节光轴312穿过所述第一安装孔及所述第二安装孔，所述膝关节轴套311收容在所述第二安装孔内，使得所述大腿件22连接于所述小腿件32。
所述小腿件32基本呈矩形，其开设有第二凹槽及与所述第二凹槽相连通的第二滑槽，所述第二滑槽的长度方向与所述第二凹槽的长度方向平行，所述第二滑槽沿垂直于所述小腿件32的长度的方向贯穿所述小腿件32。所述第二凹槽用于收容所述小腿调节件33，所述第二滑槽用于供所述第二连接轴37穿过及为所述小腿调节件33的移动提供导向。所述小腿件32还开设有第二通槽，所述小腿绑带15穿过所述第二通槽，使得所述小腿绑带15连接于所述小腿件32。所述小腿件底板39连接于所述小腿件32邻近所述小腿调节件33的一端，其位置与所述第二滑槽的位置相对应。
所述小腿调节件33远离所述小腿件32的一端基本呈等腰梯形，其开设有第三通槽，所述脚踝绑带16穿过所述第三通槽，使得所述脚踝绑带16连接于所述小腿调节件33。
所述第二连接轴37穿过所述第二滑槽及所述小腿调节件33上的配合孔后连接于所述第二螺母38，使得所述小腿件32与所述小腿调节件33相连接。所述第二连接轴37的另一端连接于所述第二手柄轴35，所述第二偏心手柄34套设在所述第二手柄轴35上，且所述第二偏心手柄34与所述第二手柄轴35之间形成转动连接。所述第二垫圈36套设在所述第二连接轴37上，其位于所述小腿件32与所述第二偏心手柄34之间，所述第二偏心手柄34通过相对于所述第二手柄轴35转动来锁紧或者松开所述小腿调节件33，以使所述小腿调节件33处于锁紧状态或者活动状态。所述小腿调节件33处于活动状态时，所述小腿调节件33通过沿所述第二滑槽的移动来调节所述小腿结构组件003的长度。
请参阅图4，所述坐姿支撑组件004包括耳环41、第一铰链销42、支撑杆43、第二铰链销44、定位耳环滑块45、定位销46、偏心轮47、驱动组件48及两个滑道49。所述耳环41连接于所述大腿件22，所述支撑杆43的一端转动地连接于所述耳环41，另一端转动地连接于所述定位耳环滑块45，所述定位销46连接于所述定位耳环滑块45。所述驱动组件48的输出轴连接于所述偏心轮47，所述偏心轮47与所述定位销46滑动连接，所述偏心轮47通过转动来带动所述定位耳环滑块45沿着所述滑道49移动，进而所述定位耳环滑块45带动所述支撑杆43相对于所述耳环41转动，以调节所述坐姿支撑组件004的位姿，以实现所述外骨骼座椅的坐姿高度的调节。两个所述滑道49的一端分别连接于所述小腿件32，且两者间隔设置。所述滑道49基本呈凹字形，所述滑道49与所述小腿件32之间形成滑槽，所述定位耳环滑块45在所述滑槽内滑动，以带动所述支撑杆43转动。此外，所述滑道49实现了对所述定位耳环滑块45的运动限位。
所述第一铰链销42连接所述支撑杆43及所述耳环41，使得所述支撑杆43与所述耳环41之间形成转动连接。所述第一铰链销42包括第一铰链销轴421、第一垫片422及第一锁紧螺母423，所述第一铰链销轴421的一端穿过所述耳环41、所述支撑杆43及所述第二垫片422后连接于所述第一锁紧螺母423。
所述第二铰链销44连接所述定位耳环滑块45及所述支撑杆43，使所述定位耳环滑块45与所述支撑杆43之间形成转动连接。所述第二铰链销44包括第二铰链销轴441、第二垫片442及第二锁紧螺母443，所述第二铰链销轴441的一端穿过所述定位耳环滑块45、所述支撑杆43及所述第二垫片442后连接于所述第二锁紧螺母443。
所述定位销46包括弹簧定位销461及轴套462，所述弹簧定位销461连接于所述定位耳环滑块45，所述轴套462套设在所述弹簧定位销461上。所述驱动组件48包括电机481及电机座482，所述电机座482设置在所述小腿件32上，所述电机481设置在所述电机座482上，所述偏心轮47连接于所述电机481的输出轴。
本发明提供的穿戴式外骨骼座椅，所述外骨骼座椅通过对大腿结构组件及所述小腿结构组件的设计，使得所述小腿结构组件的长度及所述大腿结构组件的长度均可以调节，实现了所述外骨骼座椅的高度调节，以适应不同身高的使用者。此外，所述外骨骼座椅通过坐姿支撑组件来实现坐姿高度的调节，以适应不同的使用环境，适应性较好，灵活性较强。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：
所述外骨骼座椅包括人体连接组件、大腿结构组件、小腿结构组件及坐姿支撑组件，所述人体连接组件分别设置在所述大腿结构组件及所述小腿结构组件上，其用于将使用者与所述外骨骼座椅相连接；所述小腿结构组件滑动地连接于所述大腿结构组件，所述坐姿支撑组件的两端分别连接所述大腿结构组件及所述小腿结构组件，其通过调节自身的位姿来实现所述外骨骼座椅的位姿高度的调节；
所述坐姿支撑组件包括支撑杆、定位耳环滑块、定位销、偏心轮及驱动组件，所述驱动组件设置在所述小腿结构组件上，其输出轴连接于所述偏心轮，所述支撑杆的一端转动地连接于所述大腿结构组件，另一端转动地连接于所述定位耳环滑块，所述定位销连接于所述定位耳环滑块，所述偏心轮与所述定位销之间形成滑动连接；所述驱动组件用于驱动所述偏心轮转动，所述所述偏心轮通过所述定位销带动所述定位耳环滑块滑动，进而所述定位耳环滑块带动所述支撑杆相对于所述大腿结构组件转动，由此实现所述外骨骼座椅的位姿高度的调节。
2.如权利要求1所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述坐姿支撑组件还包括两个滑道，两个所述滑道连接于所述小腿结构组件，且两者与所述小腿结构组件之间形成滑槽，所述定位耳环滑块滑动地设置于所述滑槽内；同时，所述滑道用于对所述定位耳环滑块进行限位。
3.如权利要求1所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述大腿结构组件包括大腿调节件、大腿件、第一偏心手柄、第一手柄轴、第一连接轴及第一螺母，所述第一连接轴的一端穿过所述大腿件及所述大腿调节件后连接于所述第一螺母，所述第一手柄轴连接于所述第一连接轴的另一端，所述第一偏心手柄设置在所述第一手柄轴上，其通过相对于所述手柄轴的转动来锁紧或者松开所述大腿调节件，由此使所述大腿调节件处于锁紧状态或者活动状态。
4.如权利要求3所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述大腿调节件处于活动状态时，其通过沿所述大腿件滑动来调节所述大腿结构组件的长度。
5.如权利要求3所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述大腿件呈矩形，其开设有第一凹槽及与所述第一凹槽相连通的第一滑槽，所述第一凹槽用于收容所述大腿调节件，所述第一滑槽用于供所述第一连接轴穿过，并为所述大腿调节件的移动提供导向。
6.如权利要求5所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述大腿结构组件还包括大腿件底板，所述大腿件底板连接于所述大腿件临近所述大腿调节件的一端，其位置与所述第一滑槽的位置相对应。
7.如权利要求3所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述小腿结构组件包括小腿件、小腿调节件、第二偏心手柄、第二手柄轴、第二连接轴及第二螺母，所述小腿件的一端转动地连接于所述大腿件，另一端连接于所述小腿调节件；所述第二连接轴的一端穿过所述小腿件及所述小腿调节件后连接于所述第二螺母，所述第二手柄轴连接于所述第二连接轴的另一端，所述第二偏心手柄设置在所述第二手柄轴上，其通过相对于所述第二手柄轴的转动来锁紧或者松开所述小腿调节件，以使得所述小腿调节件处于锁定状态或者活动状态。
8.如权利要求7所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述小腿调节件处于活动状态时，其通过沿所述小腿件的移动来调节所述小腿结构组件的长度。
9.如权利要求7所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述人体连接组件包括腰带及坐垫，所述坐垫连接于所述大腿调节件远离所述小腿件的一端，所述腰带连接于所述坐垫。
10.如权利要求9所述的穿戴式外骨骼座椅，其特征在于：所述人体连接组件还包括第一大腿绑带、第二大腿绑带、小腿绑带及脚踝绑带，所述第一大腿绑带设置在所述大腿调节件上；所述第二大腿绑带设置在所述大腿件上；所述小腿绑带及所述脚踝绑带分别设置在所述小腿件及所述小腿调节件上；所述第一大腿绑带的长度、所述第二大腿绑带的长度、所述小腿绑带的长度及所述脚踝绑带的长度均能调节。
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