CN109700089B - 一种气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼，属于身体防护装置领域。外骨骼包括硬质防护单元、柔性防护单元、气动动力单元、检测单元及控制单元；硬质防护单元包括头盔；柔性防护单元包括气动变刚度脊柱、气动变刚度护颈与气动变刚度护身经络，用于与硬质防护单元连接成连帽式前开状马甲结构；气动动力单元受控制单元控制地对气动变刚度模块进行快速充气；检测单元用于检测外部环境变化；控制单元接收检测单元所输出的检测信号，在检测信号表征外部环境变化达到预设条件时，向气动动力单元输出启动快速充气的控制信号。该外骨骼不仅能减少对穿戴者的行动影响，且能保护脊柱等关键部位免受损害，可广泛应用于防护、医疗等领域中。

Description

一种气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼

技术领域

本发明涉及身体防护装置领域，具体地说，涉及一种气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼。

背景技术

脊柱是人体的中轴，借韧带、关节及椎间盘连接而成。脊柱内部自上而下形成一条纵行的脊管，内有脊髓。脊柱具有支持躯干、保护内脏、保护脊髓和进行运动的功能。脊柱损伤常发生于工矿、交通事故，在战时和自然灾害时可成批发生。伤情严重复杂，多发伤、复合伤较多，并发症多，合并脊髓伤时预后差，甚至造成终生残废或危及生命。脊柱损伤的原因多为外伤暴力，骨质疏松也是脊柱损伤的重要因素之一。具体而言，脊柱损伤的原因包括：（1）交通事故外伤：机动车事故外伤为脊柱损伤的首要原因，占到所有脊柱损伤的三分之一；（2）高处坠落伤和摔伤：引起脊柱损伤的次要因素为高处坠落伤和摔伤，占到所有脊柱损伤的一半还多；（3）其他外伤因素：包括攻击伤害，烧伤、烫伤及军事训练、爆炸冲击等相关损伤。脊柱的损伤，要么影响人体的直立功能，要么压迫脊髓引起四肢瘫痪或下肢瘫痪，对于损伤者个人和家庭而言，都是灾难性的，并将永久改变他们的生活。

脊柱保护是降低脊柱损伤的唯一有效的策略，例如公告号为CN208114027U的专利文献中公开了一种防护背心，其包括穿戴结构及防护结构，穿戴结构为背心本体，防护结构为在背心本体的背心中线部上的叠层状甲片组，该叠层状甲片组中上片甲裙压在下片甲身上，以在受到打击、碰撞时，利用甲片组完全覆盖住穿着者的脊柱而承载大部分冲击力，以保护脊柱以免受伤害，虽然实现保护脊柱的目的，但是其会对穿戴者的行动产生极大的限制。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼，不仅能减少人体脊柱遭受突发外力的损害，且能减少对穿戴者行动的影响。

为了实现上述主要目的，本发明提供的气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼包括硬质防护单元、柔性防护单元、气动动力单元、检测单元及控制单元；硬质防护单元包括头盔；柔性防护单元包括由气动变刚度元件所构建的气动变刚度脊柱、气动变刚度护颈与气动变刚度护身经络，用于与硬质防护单元连接成连帽式前开状马甲结构；气动动力单元受控制单元控制地对气动变刚度元件进行快速充气；检测单元用于检测外部环境变化；控制单元接收检测单元所输出的检测信号，在检测信号表征外部环境变化达到预设条件时，向气动动力单元输出启动快速充气的控制信号。

在未对气动变刚度模块，使整个马甲结构大致为柔性结构而不会对穿戴者的具体行动造成干涉及不便；当检测单元检测到外界的环境变化达到预设条件时，启动气动动力单元而对气动变刚度脊柱、气动变刚度护颈与气动变刚度护身经络进行充气而使原本为柔性的马甲结构变成刚性结构，而能承受外部压力等，尤其使能抵挡脊柱所受到的外部的损伤，有效地确保穿戴者的安全。

具体的方案为检测单元至少包括加速度传感器、温度传感器、气压传感器及冲击波压力传感器中的一者。以能适配常规使用场景中的使用。

另一个具体的方案为气动动力单元包括气体发生器；气体发生器的出气口通过依序布置的过滤器、单向阀而与气动变刚度元件的进气口连通，在单向阀与气动变刚度元件之间的管路上通过三通而旁接有溢流阀与手动卸荷阀。采用气体发生器进行充气，不仅快速，其体积与重量较小而便于携带。

再一个具体的方案为硬质防护单元包括片状防护模块，片状防护模块包括护肩、护胸、护腹、护背及护臀中的至少一者；气动动力单元布设在马甲结构的背部中心区域；气动动力单元及硬质防护单元中的模块中，相邻两者间通过气动变刚度元件进行连接。通过增设片状防护模块，以更好地保护一些关节点，且不会对穿戴者的行走造成较大的影响。

更具体的方案为气动动力单元包括气体发生器；气体发生器的出气口通过依序布置的过滤器、第一单向阀而与气动变刚度元件的进气口连通，在第一单向阀与气动变刚度元件之间的管路上通过三通而旁接手动卸荷阀及溢流阀；片状防护模块与气动动力单元的内表面上贴设有缓冲气囊，缓冲气囊利用气动动力单元进行快速充气；缓冲气囊的进气口通过第二单向阀与溢流阀的溢流出口连通；在第二单向阀与缓冲气囊之间的管路上通过三通而旁接有溢流阀与手动卸荷阀；片状防护模块由轻质高强度的碳纤维复合材料制成。通过在片状防护模块的内表面上设置缓冲气囊，可减少冲击过程中的不适感及伤害；此外，先充满气动变刚度元件，在有气体剩余的情况下在充满缓冲气囊，有效地确保安全性。

优选的方案为气动变刚度元件在充气之后，其外形弯成曲形结构，其弯曲方向与穿戴者的外形表面的弯曲方向相适配。更好地提供帮助及便于构建出马甲结构。

更优选的方案为气动变刚度元件为管状结构；气动变刚度脊柱包括自头盔的后缘中部向下延伸至臀部处的长管状结构，上端与后缘中部固定连接，长管状结构在充气后，大致为匹配于脊柱的S型结构；长管状结构由两段以上的气动变刚度元件经连接而构建；气动变刚度护颈包括用于连接头盔的两侧缘中部的颈侧护管结构，颈侧护管结构为充气后向内凹的气动变刚度元件；气动变刚度护身经络包括沿横向布置的纬向护管结构与沿纵向布置的经向护管结构，纬向护管结构与经向护管结构在充气之后为外凸的气动变刚度元件。

进一步的方案为气动变刚度元件包括管本体，管本体包括橡胶内管及套装于橡胶内管外的柔性密编织网套；柔性密编织网套与橡胶内管均为弧形的管结构，二者相套装后的弯曲方向相同；柔性密编织网套在充气后，其弯曲外侧面的网线间距大于弯曲内侧的网线间距。采用两层套结构，可有效地提高其充气后的刚度。此外，弯曲外侧的网线间距大于弯曲内侧的网线间距，有利于其形成刚度更高的弯曲结构。

更进一步的方案为由弯曲外侧指向弯曲内侧的方向，网线间距逐渐减小。

更进一步的方案为气动变刚度元件包括固设在管本体一端上的连接气嘴，及固设在管本体的另一端上的连接气嘴；相邻接的两根气动变刚度元件的连接气嘴之间通过多通接头进行气连通式的固定连接，气动变刚度元件与硬质防护单元中的模块及气动动力单元之间通过带环接头进行固定连接；并在相邻气动变刚度元件未直接与气动动力单元气连通，或通过多通接头与其他气动变刚度元件进行气连通时，通过设于带环接头上接口与软管的配合而实现二者间的气连通。

附图说明

图1为本发明实施例的电路原理结构框图；

图2为本发明实施例在展开状态的结构示意图；

图3为穿戴在穿戴者上的本发明实施例的正面、侧面及背面结构示意图；

图4为本发明实施例中气动变刚度元件的结构示意图；

图5为图4中的A局部放大图；

图6为本发明实施例中卡扣组件在拆开状态下的结构示意图；

图7为本发明实施例中带连接环接头的结构示意图，其中，图（a）为封头式带连接环接头，图（b）为两通式带连接环接头，图（c）为三通式带连接环接头；

图8为本发明实施例中连通接头的结构示意图，其中，图（a）为两通接头，图（b）为三通接头，图（c）为四通接头，图（d）为五通接头；

图9为本发明实施例中护臀及其侧旁的气动变刚度元件的连接结构示意图；

图10为本发明实施例中充气管路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例

参见图1至图10，本发明气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼1包括控制单元2，检测单元3，头盔40、护臀41、护背42、护肩43、护胸44、护腹45及气体发生器46。

如图2及图3所示，头盔40戴于穿戴者01头部上，用于保护其头部；护臀41布设在其臀部处，保护臀关节；护背42的数量为四片，布设在其背部处，分别位于脊柱两侧各两片，每侧两片上下布置，用于保护背部；护肩43的数量为两片，罩于肩部上，用于保护肩部；护胸44的数量为两片，在其左右胸部上各布设一片，用于保护穿戴者的胸部；护腹45的数量为两片，在左右腹部处各布设一片，用于保护腹部。在本实施例中，护臀41、护背42、护肩43、护胸44及护腹45均为片状防护模块，用于抵挡硬物体对这些部位的伤害，在本实施例中均采用轻质高强度的碳纤维复合材料制成。为了减少作用于片状防护模块上的冲击力对人体的伤害，在每片片状防护模块的内表面上均贴设有缓冲气囊，具体为在护臀41上贴设有缓冲气囊410、护背42上贴设有缓冲气囊420、护肩43上贴设有缓冲气囊430、护胸44上贴设有缓冲气囊440及护腹45上贴设有缓冲气囊450，以在片状防护模块与人体接触面间布设了缓冲气囊，更好地保护穿戴者，且能更加稳定地固定人体脊柱防护穿戴外骨骼。此外，气体发生器46布设背部中心区域处，且在气体发生器46的内表面上贴有缓冲气囊460，以利用其对背部中心区域进行保护的同时，便于整体结构的布设。

自头盔40的后缘中部设有向下延伸至臀部处的长管状结构，该长管状结构沿纵向布置的气动变刚度元件51、52、53经连通接头连接而构建出；气动变刚度元件51的上端部通过卡扣组件与头盔40的后缘中部固定连接，该卡扣组件包括带母卡扣封头841与公卡扣842，气动变刚度元件52的下端部与气体发生器46的上侧端固定连接；气动变刚度元件53的上端部与气体发生器46的下侧端固定连接，下端部与护臀41的上侧端固定连接。

位于左侧及右侧的两片护背42之间由气动变刚度元件54固定连接；位于左侧的护肩43、护胸44与护腹45之间依序由气动变刚度元件55、56固定连接，位于右侧的护肩43、护胸44与护腹45之间依序由气动变刚度元件57、58固定连接。

位于护胸44的下方侧由两根以上的气动变刚度元件611头尾依次相连地连成环绕胸部处的中环结构61，在前侧中部区域由卡扣组件进行可拆卸地固定连接，该卡扣组件包括带母卡扣封头811与带公卡扣封头812；位于护腹45的下方侧由两根以上的气动变刚度元件621头尾依次相连地连成环绕胸部处的底环结构62，在前侧中部区域由卡扣组件进行可拆卸地固定连接，该卡扣组件包括带母卡扣封头821与带公卡扣封头822；位于护肩43的上方侧由两根以上的气动变刚度元件631头尾依次相连地连成环绕胸部处的顶环结构63，在前侧中部区域由卡扣组件进行可拆卸地固定连接，该卡扣组件包括带母卡扣封头831与带公卡扣封头832。

中环结构61与沿纵向布置的气动变刚度元件在相交处通过四通接头固连；底环结构62通过三通接头及气动变刚度元件64与护腹45的底端侧部固定连接，通过三通接头气动变刚度元件65与底侧护背42的底端侧部固定连接，护臀41串联于底环结构62上；顶环结构63通过三通接头及气动变刚度元件66与护胸44固定连接，通过三通接头及气动变刚度元件67与顶侧护背42固定连接。在头盔40的两侧缘中部与对应侧处的护肩43之间由气动变刚度元件68固定连接，气动变刚度元件68通过卡扣组件与头盔40的侧缘固定连接，该卡扣组件包括带母卡扣封头851与公卡扣852。从而构成一个连接成连帽式前开状马甲结构，从而便于穿戴者的穿戴。

在图2中，用实线表征气动变刚度元件，用虚线表征软气管，缓冲气囊与气体发生器46之间通过软气管进行连通，两根气动变刚度元件或软气管之间通过如图8的（a）所示的两通接头10进行固连且实现气体的导通，三根气动变刚度元件或软气管之间通过如图8的（b）所示的三通接头11进行固连且实现气体的导通，四根气动变刚度元件或软气管之间通过如图8的（c）所示的四通接头12进行固连且实现气体的导通，四根气动变刚度元件与气体发生器46之间或四根软气管与气体发生器46之间通过如图8的（d）所示的五通接头13进行固连且实现气体的导通。构成卡扣组件的带公卡扣封头14与带母卡扣封头15的结构如图6所示。

在本实施例中，将前述气动变刚度元件以如图4及图5所示的气动变刚度元件7为例，对它们的结构进行说明，气动变刚度元件7包括管本体71，固设在管本体71一端上的连接气嘴72，及固设在管本体71的另一端上的连接气嘴73；其中，管本体71包括橡胶内管74及套装于橡胶内管74外的柔性密编织网套75；当对橡胶内管74进行充气后，其将呈现出弯曲结构，套装在其外的柔性密编织网套75在弯曲状的橡胶内管74的支撑张紧作用下，也呈现出与该弯曲状的橡胶内管74的表面呈紧贴状态的弯曲结构，在本实施例中，二者呈现出相同的弯曲方向，且柔性密编织网套75在橡胶内管74充气后，其弯曲外侧面750的网线间距大于弯曲内侧751的网线间距，具体为由弯曲外侧750指向弯曲内侧751的方向，网线间距逐渐减小。即气动变刚度元件7在充分充气的情况下，能保持特定圆弧形，其橡胶内管74设计成弧形柔性密编织网套75采用尼龙纤维、钢丝、人造丝等材料密编织成弧形，并具有很强的抗变形能力，从而当橡胶内管74充分充气的情况下，使气动变刚度元件保持特定的形状，而在未充气情况下，气动变刚度元件呈现柔性，不影响人体动作。连接气嘴72、73的外周面均形成有外螺纹，同时在带公卡扣封头14的接口140、带母卡扣封头15的接口150、两通接头10的接口100、三通接头11的接口110、四通接头12的接口120、五通接头13的接口130上设有气嘴上的外螺纹配合的内螺纹，从而在气嘴与它们之间构建出可拆卸地螺纹连接结构，并在气嘴外套装有或接口内塞有压于二者之间的弹性密封圈，以确保二者之间的连接密封性能。

在气动变刚度元件7与片状防护模块或气体反应器46之间采用如图7所示的带连接环接头连接环进行固定连接，并根据是否与相邻气动变刚度元件7进行气体连通的需要，选择如图7的（a）所示的封头式带连接环接头161，图7的（b）所示两通式带连接环接头162，或图7的（c）所示的三通式带连接环接头163进行固定连接，气动变刚度元件7上的气嘴也与它们上的接口1610、1620及1630上的内螺纹构成可拆卸的螺纹结构，并在二者间压有O型密封圈；并通过螺栓等紧固件将它们上的连接环1611、1621、1631与设于片状防护模块或气体反应器46上环形接口或螺孔接口进行可拆卸地固定连接。

如图9所示，示例性地说明它们之间的连接配合关系，在护臀41的左右两侧与相邻接的气动变刚度元件621之间采用两通式带连接环接头162进行固定连接，上侧与相邻接的气动变刚度元件53通过三通式带连接环接头163进行固定连接，气动变刚度元件53、52、611及气体发生器46的出气口端之间采用五通接头13进行连通连接，并在三通式带连接环接头163与两个两通式带连接环接头162采用柔性气管17进行导通连接，柔性气管17两端也连接有外螺纹气嘴结构而进行可拆卸地固定连接，以使气动变刚度元件53与两根气动变刚度元件611之间的导通，对于一些与端部与片状防护模块进行固定连接的气动变刚度元件中，若没有与之相交的气动变刚度元件时，则采用两通式带连接环接头162或三通式带连接环接头163进行固定连接，并采用柔性气管将其与相邻气动变刚度元件进行导通连接，例如，图2中所示的气动变刚度元件55、57等。

在本实施例中，气体发生器46及作为控制管路一起构成本实施例中的气动动力单元188，用于向所有的气动变刚度元件的橡胶内管74与所有的缓冲气囊89进行快速充气，以在短时间内先充满每根橡胶内管74及在有剩余气体的情况下再充满每个缓冲气囊89，例如汽车安全气囊中化学方式的气体发生器，例如采用叠氮化钠（NaN3）反应产生氮气，在工作过程中，控制单元2控制其内的点火器197进行点火而短时间产生大量的氮气。对其，气源根据实际需求可采用“双级”或“多级”气体发生器进行构建。

如图10所示，气体发生器46的出气口通过依序布置的过滤器84、单向阀85而与气动变刚度元件7的进气口连通，在第一单向阀85与气动变刚度元件7之间的管路上通过第一三通而旁接有手动卸荷阀87。气体发生器46的出气口通过依序布置的过滤器84、第一单向阀85、溢流阀86、第二单向阀88而与缓冲气囊89的进气口连通，在第二单向阀88与缓冲气囊89之间的管路上通过三通而旁接有溢流阀90与手动卸荷阀91，即该分支气路通过第二三通而旁接在第一单向阀85与气动变刚度元件7之间的管路，而使缓冲气囊89的进气口通过第二单向阀88而与溢流阀86的溢流出口连通，从而在工作过程中，先充满气动变刚度元件7，在有气体剩余的情况下再充满缓冲气囊89，若再有剩余气体，则通过溢流阀90排出。图10中所示接头P1为通过五通接头与四根气动变刚度元件7连接的接口，接头P2为通过五通接头与四根柔性气管连接的接口，接头P3为整体溢流出口。

如图1所示，在每根橡胶内管74与每个缓冲气囊89均布设有用于对其内气压进行检测的气压监测模块198，具体采用压力传感器进行监测，气压监测模块198向控制单元2输出监测信号；在气体发生器46内布设有对点火器197的工作状态进行检查的点火器检查模块199，点火器检查模块199向控制单元2输出检查信号；在穿戴者身上布设有生理参数监测模块192，其向控制单元2输出监测信号；在气体发生器46的壳体上集成有定位模块193，具体采用GPS模块，向控制单元2输出定位信号；在人手可触及的地方布设有紧急制动按键195，其向控制单元2输出紧急处理信号；在气体发生器46上集成有无线通信模块191，以向外界发送相关信息；在不同位置布设有用于检测穿戴者所处环境的变化，以判断穿戴者是否将面对风险或正在面对风险，以进行对应的应急处理的检测单元3，例如，启动气体发生器46，以对气动变刚度元件进行充气，以保护穿戴者；其中，在本实施例中，检测单元3包括加速度传感器、温度传感器、气压传感器及冲击波压力传感器，从而可检测穿戴者是否处于失重状态、是否受到撞击、是否受到冲击波的冲击、是否处于火灾等高温环境中。

控制单元2包括处理器20及存储器21，存储器21存储有计算机程序，该计算机程序被执行时，能实现以下步骤：

当检测单元3向控制单元2所输出的检测信号达到预定条件，而表征穿戴者有受伤风险，则控制点火器197进行点火，以先对柔性的气动变刚度元件7充气，而形成刚度增加的弯管结构，在有气体剩余的情况下对缓冲气囊89进行充气，以进行保护。

其中，检测单元3及其他检测传感器实时检测环境与穿戴者信息，包括环境中的空气冲击、温度、穿戴者的肢体加速度、生理参数。处理器20根据采集到的信息，判断穿戴者是否有危险，从而控制点火器工作。如当检测到空气中的冲击波大于阈值时，点火器197点火，气体发生器46瞬间产生大量的气体，外骨骼气动系统运作，快速固定穿戴者脊柱序列，并保护躯干。同时当外骨骼运作后，根据穿戴者生理情况发送求救信号与定位信号，便于后期救援工作。此外，控制单元2为穿戴者提供了紧急制动按键195，便于穿戴者可以在危险发生前，提前启动外骨骼。

气体发生器46瞬间生产大量的气体，通过过滤器84，经过单向阀85给气动变刚度元件7与及布置在防护片上的缓冲气囊89充气，让外骨骼从柔性转换为刚性，当元件内的气压达到预定时，会经过溢流阀排至大气中，穿戴者可以通过手动操作卸荷阀87使气动变刚度元件7快速卸荷，从而让外骨骼从刚性转换为柔性。

其中，气动变刚度元件51、52、53连接的长管状结构构成本实施例中的气动变刚度脊柱，其上端与头盔40的后缘中部固定连接，在充气后，大致为匹配于脊柱的S型结构，以匹配人体脊柱形状。头盔40、护肩43、护胸44、护腹45、护背42及护臀41一起构成本实施例中的硬质防护单元。气动变刚度元件54、55、56、57、58、64、65、66、67在充气之后为外凸的气动变刚度元件，构成本实施例中的沿纵向布置的经向护管结构；顶环结构63、中环结构61及底环结构62上的气动变刚度元件在充气之后为外凸的气动变刚度元件，构成本实施例中沿横向布置的纬向护管结构，经向护管结构与纬向护管结构一起构成本实施例中的气动变刚度护身经络。气动变刚度元件68构成本实施例中充气后向内凹的颈侧护管结构，其构成本实施例中的气动变刚度护颈。其中，气动变刚度脊柱、气动变刚度护颈与气动变刚度护身经络构成本实施例中的柔性防护单元，用于与硬质防护单元连接成连帽式前开状马甲结构。

即本发明气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼1包括控制单元2、检测单元3、硬质防护单元、柔性防护单元及气动动力单元。

正常情况下，该外骨骼呈现柔性，轻便、易于穿戴，不妨碍穿戴者运动，当环境感知与控制系统检测到穿戴者即将受到大冲击等危险时，触发气体发生器，气动变刚度单元快速充气，能快速制动，外骨骼呈现刚性，保护穿戴者脊柱与躯干，稳定人体脊柱序列与保护躯干，极大降低脊柱损伤的风险。此外，各个部件采用模块化设计，便于维护与配件更换。该外骨骼设计有一键制动按键，穿戴者可以在危险发生前，提前稳定脊柱序列，同时在危险过后，当穿戴者发现自身并无严重损伤的情况下，通过气体卸荷阀，实现外骨骼从刚性转变为柔性。

Claims (8)

1.一种气动变刚度人体脊柱防护穿戴外骨骼，其特征在于，所述穿戴外骨骼包括：

硬质防护单元，包括头盔；

柔性防护单元，包括由气动变刚度元件所构建的气动变刚度脊柱、气动变刚度护颈与气动变刚度护身经络，用于与所述硬质防护单元连接成连帽式前开状马甲结构；所述气动变刚度元件包括管本体，所述管本体包括橡胶内管及套装于所述橡胶内管外的柔性密编织网套；所述柔性密编织网套与所述橡胶内管均为弧形的管结构，二者相套装后的弯曲方向相同；所述柔性密编织网套在所述橡胶内管充气后，其弯曲外侧面的网线间距大于弯曲内侧的网线间距；

气动动力单元，受控制单元控制地对所述气动变刚度元件进行快速充气；

检测单元，用于检测外部环境变化；

控制单元，接收所述检测单元所输出的检测信号，在所述检测信号表征所述外部环境变化达到预设条件时，向所述气动动力单元输出启动快速充气的控制信号，以控制所述气动动力单元对所述气动变刚度脊柱、所述气动变刚度护颈及所述气动变刚度护身经络进行充气，而使原本为柔性的马甲结构变成刚性结构。

2.根据权利要求1所述的穿戴外骨骼，其特征在于：

所述检测单元包括加速度传感器、温度传感器、气压传感器及冲击波压力传感器中的至少一者。

3.根据权利要求1所述的穿戴外骨骼，其特征在于：

所述气动动力单元包括气体发生器；

所述气体发生器的出气口通过依序布置的过滤器、单向阀而与所述气动变刚度元件的进气口连通，在所述单向阀与所述气动变刚度元件之间的管路上通过三通而旁接有溢流阀与手动卸荷阀。

4.根据权利要求1所述的穿戴外骨骼，其特征在于：

所述硬质防护单元包括片状防护模块，所述片状防护模块包括护肩、护胸、护腹、护背及护臀中的至少一者；

所述气动动力单元布设在所述马甲结构的背部中心区域；

所述气动动力单元及所述硬质防护单元中的模块中，相邻两者间通过所述气动变刚度元件进行连接。

5.根据权利要求4所述的穿戴外骨骼，其特征在于：

所述气动动力单元包括气体发生器；

所述气体发生器的出气口通过依序布置的过滤器、第一单向阀而与所述气动变刚度元件的进气口连通，在所述第一单向阀与所述气动变刚度元件之间的管路上通过三通而旁接手动卸荷阀及溢流阀；

所述片状防护模块与所述气动动力单元的内表面上贴设有缓冲气囊，所述缓冲气囊利用所述气动动力单元进行快速充气；

所述缓冲气囊的进气口通过第二单向阀与所述溢流阀的溢流出口连通；在所述第二单向阀与所述缓冲气囊之间的管路上通过三通而旁接有溢流阀与手动卸荷阀；

所述片状防护模块由轻质高强度的碳纤维复合材料制成。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的穿戴外骨骼，其特征在于：

所述气动变刚度元件在充气之后，其外形弯成曲形结构，其弯曲方向与穿戴者的外形表面的弯曲方向相适配。

7.根据权利要求6所述的穿戴外骨骼，其特征在于：

所述气动变刚度元件为管状结构；

所述气动变刚度脊柱包括自所述头盔的后缘中部向下延伸至臀部处的长管状结构，上端与所述后缘中部固定连接，所述长管状结构在充气后，为匹配于脊柱的S型结构；所述长管状结构由两段以上的所述气动变刚度元件经连接而构建；

所述气动变刚度护颈包括用于连接所述头盔的两侧缘中部的颈侧护管结构，所述颈侧护管结构为充气后向内凹的所述气动变刚度元件；

所述气动变刚度护身经络包括沿横向布置的纬向护管结构与沿纵向布置的经向护管结构，所述纬向护管结构与所述经向护管结构在充气之后为外凸的所述气动变刚度元件。

8.根据权利要求7所述的穿戴外骨骼，其特征在于：

由所述弯曲外侧指向所述弯曲内侧的方向，网线间距逐渐减小；

所述气动变刚度元件包括固设在所述管本体两端上的连接气嘴；

相邻接的两根气动变刚度元件的连接气嘴之间通过多通接头进行气连通式的固定连接，气动变刚度元件与硬质防护单元中的模块及气动动力单元之间通过带环接头进行固定连接。

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