CN110434833B - 外骨骼机械装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种外骨骼机械装置，包括支撑部、坐垫和捆绑部，捆绑部安装在所述坐垫上，支撑部包括伸缩杆、以及与伸缩杆平行设置的气弹簧和承载杆，伸缩杆包括套筒和滑动设置在套筒内的滑动杆，套筒上设置有至少两个固定环，气弹簧可沿其长度方向移动地嵌套在固定环内，坐垫铰接在套筒上，且可压覆在气弹簧的锁止开关上，伸缩杆上用于撑地的撑地端上设置有用于与人体脚部连接的连接部，承载杆的第一端固定在撑地端上，第二端用于支撑气弹簧。利用本发明实施例能够在工况环境比较窄小的条件下，为操作人员的不同坐姿提供支撑力，避免长时间弯腰或者蹲坐造成的疲劳，降低工人的劳动强度，提高工作效率。

Description

外骨骼机械装置

技术领域

本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种外骨骼机械装置。

背景技术

在工业生产中，操作人员由于工况的不同，需要长时间间歇性弯腰操作，很容易疲劳。现有的解决方式是：给每个操作人员配备可调节高度的座椅，先根据工况的高度调整座椅高度，然后操作人员坐在座椅上工作。发明人在实现本发明的过程中发现，操作人员配置座椅，不仅携带不方便，而且体积较大，在工况环境比较窄小的情况下，很难适用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提出一种外骨骼机械装置，以解决上述技术问题。

本发明实施例提出一种外骨骼机械装置，其特征在于，包括支撑部、坐垫和用于将坐垫固定在人体大腿上的捆绑部，所述捆绑部安装在所述坐垫上，所述支撑部包括伸缩杆、以及与伸缩杆平行设置的气弹簧和承载杆，所述伸缩杆包括套筒和滑动设置在套筒内的滑动杆，所述套筒上设置有至少两个固定环，所述气弹簧可沿其长度方向移动地嵌套在固定环内，所述坐垫铰接在所述套筒上，且可压覆在所述气弹簧的锁止开关上，所述伸缩杆上用于撑地的撑地端上设置有用于与人体脚部连接的连接部，所述承载杆的第一端固定在所述撑地端上，第二端用于支撑气弹簧。

可选地，还包括：设置在气弹簧上的抵接块，所述抵接块上具有凹陷部，所述承载杆的第二端抵接在所述凹陷部内。

可选地，所述套筒内设置有直线轴承，所述滑动杆嵌套在所述直线轴承内。

可选地，还包括：支撑脚，所述支撑脚包括撑杆和用于撑地的撑脚，撑杆的第一端与所述伸缩杆的撑地端插接，撑脚安装在撑杆的第二端上，所述连接部设置在所述支撑脚的撑杆的第二端上，且位于撑脚上方。

可选地，所述滑动杆插入套筒的一端上设置有限位垫片，所述限位垫片上设置有套设滑动杆的挡圈，所述挡圈位于直线轴承与限位垫片之间。

可选地，还包括防转垫片，所述防转垫片安装在所述套筒的筒口上，所述防转垫片上设置有套设滑动杆的通孔，所述通孔的孔壁上设置有凸起部，所述滑动杆上设置有凹槽，所述凸起部嵌设在所述凹槽内。

可选地，还包括位于支撑脚上方的支撑块，所述支撑块上设置有第一支撑孔和第二支撑孔，滑动杆嵌设在第一支撑孔内，承载杆的第一端固定在第二支撑孔内。

可选地，所述连接部包括连接本体和套设在鞋子上的鞋套，所述连接本体包括弧形摆臂，所述弧形摆臂的外侧壁上设置有安装孔，所述安装孔套设在撑杆的第二端上，所述弧形摆臂的两端分别铰接在鞋套相对的两侧上。

可选地，所述坐垫长度方向的两侧上均设置有条形孔，所述捆绑部包括绑带，所述绑带的两端上设置有卡件和扣件，绑带的两端分别穿过坐垫两侧的条形孔，通过卡件和扣件卡接绑在人体大腿上。

可选地，所述坐垫朝向气弹簧的侧面上还设置有绑带槽，绑带槽用于将外骨骼机械装置吊挂在背带上。

本发明实施例提供的外骨骼机械装置通过设置支撑部、坐垫和捆绑部，通过连接部和捆绑部安装在操作人员身上，操作人员可根据需要通过支撑部调整坐垫的高度，并通过支撑部支撑坐垫供操作人员坐下，可在工况环境比较窄小的条件下，为操作人员的不同坐姿提供支撑力，避免长时间弯腰或者蹲坐造成的疲劳，降低工人的劳动强度，提高工作效率，同时结构简单，体积小，携带方便，生产成本低。

附图说明

图1是本发明实施例的外骨骼机械装置的结构示意图。

图2是本发明实施例的外骨骼机械装置的第一种工作状态的结构示意图。

图3是本发明实施例的外骨骼机械装置的第二种工作状态的结构示意图。

图4是本发明实施例的外骨骼机械装置的第三种工作状态的结构示意图。

图5是本发明实施例的坐垫的工作状态示意图。

图6是本发明实施例的伸缩杆的结构示意图。

图7是图6中A的放大图。

图8是本发明实施例的限位垫片与滑动杆的配合示意图。

图9是本发明实施例的坐垫的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

图1示出了本发明实施例提供的外骨骼机械装置结构示意图，图2-4示出了本发明实施例的外骨骼机械装置的三种不同工作状态的结构示意图。如图1-4所示，本发明实施例提供的外骨骼机械装置，其包括支撑部3、用于坐靠的坐垫1和用于将坐垫固定在人体大腿上的捆绑部12。

所述捆绑部12安装在所述坐垫1上，所述支撑部3包括伸缩杆2、以及与伸缩杆2平行设置的气弹簧31和承载杆32。

所述伸缩杆2包括套筒21和滑动设置在套筒21内的滑动杆22，所述套筒21上设置有至少两个固定环211。

所述气弹簧31可沿其长度方向移动地嵌套在至少两个固定环211内。

如图5所示，坐垫1铰接在所述套筒21远离滑动杆22的端面上，且可压覆在所述气弹簧31的锁止开关311上。

所述伸缩杆2上用于撑地的撑地端上设置有用于与人体脚部连接的连接部5。

所述承载杆32的第一端固定在所述撑地端上，第二端用于支撑气弹簧31。在本实施例中，承载杆32与气弹簧31共轴。

外骨骼机械装置使用时，在操作人员的双腿上各安装一个外骨骼机械装置。

其中，通过捆绑部12绑在操作人员的大腿上，连接部5与操作人员的鞋子连接。

操作人员可携带外骨骼机械装置移动，并且不会影响操作人员的正常行走。

如图2-4所示，通过锁止开关311调整气弹簧31的伸出高度，然后锁定，从而实现对工作人员坐立高度的调整。在本实施例中，气弹簧31可采用可锁紧气弹簧。

当操作人员移动到预定目的地，坐下时，在操作人员自身重力的压覆作用下，套筒21与滑动杆22发生相对滑动，套筒21下移，套筒21下移，带动气弹簧31下移。

当气弹簧31与承载杆32抵接后，套筒21停止下移。伸缩杆2与气弹簧31共同支撑坐垫1。

本发明实施例提供的外骨骼机械装置通过设置支撑部、坐垫和捆绑部，通过连接部和捆绑部安装在操作人员身上，操作人员可根据需要通过支撑部调整坐垫的高度，并通过支撑部支撑坐垫供操作人员坐下，可在工况环境比较窄小的条件下，为操作人员的不同坐姿提供支撑力，避免长时间弯腰或者蹲坐造成的疲劳，降低工人的劳动强度，提高工作效率，同时结构简单，体积小，携带方便，生产成本低。

进一步地，如图6-7所示，外骨骼机械装置还包括：设置在气弹簧31上的抵接块33，所述抵接块33上具有凹陷部34，所述承载杆32的第二端抵接在所述凹陷部34内。

通过设置抵接块33，并在抵接块33上设置凹陷部34，可保证承载杆32与抵接块33的抵接稳定性，避免承载杆32与气弹簧31脱离，提高作业的安全性。

在本实施例中，抵接块33上还设置有插接管，插接管插接在气弹簧31内，以方便装配，提高装配效率。

优选地，如图6-7所示，所述套筒21内设置有直线轴承27，所述滑动杆22嵌套在所述直线轴承27内，以使滑动杆22沿直线轴承27做直线运动。

通过设置直线轴承27，可方便套筒21与滑动杆22之间的相对运动，方便操作人员使用。

较佳地，如图1-4所示，外骨骼机械装置还包括：支撑脚4，所述支撑脚4包括撑杆41和用于撑地的撑脚42。

撑杆41的第一端与所述伸缩杆2的撑地端插接，撑脚42安装在撑杆41的第二端上。

所述连接部5设置在所述支撑脚4的撑杆41的第二端上，且位于撑脚42上方。

通过设置支撑脚4，可增大伸缩杆2与地面的接触面积，更好地起到支撑作用。而且，撑杆41与伸缩杆2插接，可方便支撑脚4的更换，提高维修效率。

进一步地，如图7所示，所述滑动杆22插入套筒21的一端上设置有限位垫片24。

所述限位垫片24上设置有挡圈25，挡圈25套设在滑动杆22上，所述挡圈25位于直线轴承27与限位垫片24之间。

通过设置限位垫片24，可防止滑动杆22从套筒21内脱离。

通过设置挡圈25，可避免限位垫片24撞击直线轴承27，避免损坏直线轴承27。

可选地，如图8所示，外骨骼机械装置还包括防转垫片26，所述防转垫片26安装在所述套筒21的筒口上。

所述防转垫片26上设置有套设滑动杆22的通孔，所述通孔的孔壁上设置有凸起部261。

所述滑动杆22上设置有凹槽221，所述凸起部261嵌设在所述凹槽221内。

通过设置防转垫片26，不仅可防止滑动杆22在套筒21内转动，而且还可避免滑动杆22脱离直线轴承27，更好地起到支撑作用。

在本实施例中，凹槽221沿滑动杆22的长度方向延伸。防转垫片26的材质为T8钢。

较佳地，外骨骼机械装置还包括位于支撑脚4上方的支撑块23，所述支撑块23上设置有第一支撑孔和第二支撑孔。

滑动杆22嵌设在第一支撑孔内，承载杆32的第一端固定在第二支撑孔内。

通过设置支撑块23，可方便承载杆32的固定。

更进一步地，所述连接部5包括连接本体和套设在鞋子上的鞋套，所述连接本体包括弧形摆臂，弧形摆臂大致呈“C”型。

所述弧形摆臂背离脚的外侧壁上设置有安装孔，所述安装孔套设在撑杆41的第二端上，所述弧形摆臂的两端分别铰接在鞋套相对的两侧上。

通过将连接部5设置为连接部和鞋套，连接部的弧形摆臂铰接在鞋套上，不仅可方便携带外骨骼机械装置移动，而且还可减小对操作人员行走的干扰。

在一个具体实施例中，如图1所示，固定环211的数量为两个，其中靠近承载杆32的固定环211的材质为橡胶，以避免气弹簧31与套筒21发生摩擦，还可减小固定环211与气弹簧31的摩擦，保护气弹簧31不受损坏。

在一个具体实施例中，套筒21、靠近坐垫1的固定环211的材质均为航空铝合金，滑动杆22和承载杆32的材质为钛合金，以降低自重。

进一步地，套筒21的筒壁上设置有与固定环211一一对应的卡槽，固定环211卡接在卡槽内，以方便装配。

优选地，如图9所示，所述坐垫1长度方向的两侧上均设置有条形孔11，所述捆绑部12包括绑带。

所述绑带的两端上设置有卡件和扣件，绑带的两端分别穿过坐垫1两侧的条形孔11，通过卡件和扣件卡接绑在人体大腿上。

通过绑带将坐垫1与人体大腿连接，可使坐垫1始终与大腿贴合，方便行走。

更进一步地，所述坐垫1朝向气弹簧31的侧面上还设置有绑带槽，绑带槽用于将外骨骼机械装置吊挂在背带上。

通过设置绑带槽，将坐垫1吊挂在背带上，不仅使得坐垫1始终与臀部贴合，还可将外骨骼机械装置悬挂起来，防止外骨骼机械装置在操作人员行走时触底，影响正常行走。

在一个具体实施例中，鞋套的材质为皮革，采用塑料搭扣固定在鞋上。

弧形摆臂的材质为工程塑料，可避免外骨骼机械装置触碰到脚，避免影响操作人员的正常行走。

进一步地，坐垫1与臀部接触的接触面根据人体工程学原理采用符合人体舒适性的曲面设计，提高坐靠的舒适性。在本实施例中，坐垫1采用3D打印制成。

以上，结合具体实施例对本发明的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本发明的思想。本领域技术人员在本发明具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外骨骼机械装置，其特征在于，包括支撑部、坐垫和用于将坐垫固定在人体大腿上的捆绑部，所述捆绑部安装在所述坐垫上，所述支撑部包括伸缩杆、以及与伸缩杆平行设置的气弹簧和承载杆，所述伸缩杆包括套筒和滑动设置在套筒内的滑动杆，所述套筒上设置有至少两个固定环，所述气弹簧可沿其长度方向移动地嵌套在固定环内，所述坐垫铰接在所述套筒上，且可压覆在所述气弹簧的锁止开关上，所述伸缩杆上用于撑地的撑地端上设置有用于与人体脚部连接的连接部，所述承载杆的第一端固定在所述撑地端上，第二端用于支撑气弹簧；

通过调整所述锁止开关的锁定位置，调整所述气弹簧的伸出高度，从而实现对人员坐立高度的调整；

人员坐下过程中，在重力的压覆作用下，所述套筒与所述滑动杆相对滑动，所述套筒下移，带动所述气弹簧下移，且所述气弹簧与所述承载杆抵接后，所述套筒停止下移，所述伸缩杆与所述气弹簧共同支撑所述坐垫。

2.如权利要求1所述的外骨骼机械装置，其特征在于，还包括：设置在气弹簧上的抵接块，所述抵接块上具有凹陷部，所述承载杆的第二端抵接在所述凹陷部内。

3.如权利要求1所述的外骨骼机械装置，其特征在于，所述套筒内设置有直线轴承，所述滑动杆嵌套在所述直线轴承内。

4.如权利要求3所述的外骨骼机械装置，其特征在于，还包括：支撑脚，所述支撑脚包括撑杆和用于撑地的撑脚，撑杆的第一端与所述伸缩杆的撑地端插接，撑脚安装在撑杆的第二端上，所述连接部设置在所述支撑脚的撑杆的第二端上，且位于撑脚上方。

5.如权利要求3所述的外骨骼机械装置，其特征在于，所述滑动杆插入套筒的一端上设置有限位垫片，所述限位垫片上设置有套设滑动杆的挡圈，所述挡圈位于直线轴承与限位垫片之间。

6.如权利要求4所述的外骨骼机械装置，其特征在于，还包括防转垫片，所述防转垫片安装在所述套筒的筒口上，所述防转垫片上设置有套设滑动杆的通孔，所述通孔的孔壁上设置有凸起部，所述滑动杆上设置有凹槽，所述凸起部嵌设在所述凹槽内。

7.如权利要求6所述的外骨骼机械装置，其特征在于，还包括位于支撑脚上方的支撑块，所述支撑块上设置有第一支撑孔和第二支撑孔，滑动杆嵌设在第一支撑孔内，承载杆的第一端固定在第二支撑孔内。

8.如权利要求4所述的外骨骼机械装置，其特征在于，所述连接部包括连接本体和套设在鞋子上的鞋套，所述连接本体包括弧形摆臂，所述弧形摆臂的外侧壁上设置有安装孔，所述安装孔套设在撑杆的第二端上，所述弧形摆臂的两端分别铰接在鞋套相对的两侧上。

9.如权利要求1-8任一所述的外骨骼机械装置，其特征在于，所述坐垫长度方向的两侧上均设置有条形孔，所述捆绑部包括绑带，所述绑带的两端上设置有卡件和扣件，绑带的两端分别穿过坐垫两侧的条形孔，通过卡件和扣件卡接绑在人体大腿上。

10.如权利要求9所述的外骨骼机械装置，其特征在于，所述坐垫朝向气弹簧的侧面上还设置有绑带槽，绑带槽用于将外骨骼机械装置吊挂在背带上。

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