CN111805514B - 一种腰部外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种腰部外骨骼装置，其包括贴合于人体腰部结构的腰板，以及与所述腰板相连的髋关节内旋/外旋连接部。本发明更好地实现了腰部外骨骼装置与人体腰部的同构运动，让人体在下肢不动的情况下灵活、舒适、可控地扭动腰部，优化、提升了用户穿戴外骨骼设置时的体验。

Description

一种腰部外骨骼

技术领域

本发明属于穿戴设备技术领域，具体涉及一种腰部外骨骼装置。

背景技术

外骨骼机器人是一种可穿戴在人体身体外部，并根据人体运动姿态或人脑意念，采用外部能源或便携式能源进行机械助力的主动式机械系统。这种装备在军事领域，可以使士兵携带更多的武器装备，增强士兵的运动能力，有效提高单兵的作战能力；在民用领域，可以广泛应用于登山、旅游、消防、救灾等需要背负沉重物资，而车辆又无法通行的情况；在医疗领域，外骨骼机器人还可以用于辅助残疾人、老年人行走，也可以帮助暂时丧失运动能力的患者进行机能恢复训练。因此，具有很广阔的应用前景。

但是，要推广外骨骼技术的实际应用还存在的许多的挑战。例如，虽然外骨骼能够帮助人体减轻承重负担，但是却容易因为机械结构无法灵活、稳定、贴身地与人体同构运动，导致用户体验往往较差，感觉被不灵活、坚硬的机械结构束缚或者被架住。

另一方面，为了适应于人体腰部髋关节的三种旋转自由度：内旋/外旋、外展/内收和屈曲/伸展，通常采用球接触机构作为髋关节。然而，一旦采用球接触机构作为髋关节将难以针对每个旋转自由度添加一定的弹性回弹力，并且球接触机构通常为内球面和外球面的面摩擦，容易磨损，且阻尼较大。故而，为了能够添加一定的弹性回弹力，从而使得外骨骼在负重情况下，各关节能够保持一个稳定位置的同时还能够提供一定的助力，采用单关节方式来实现髋关节的三种旋转自由度的研究也逐渐成为热门，即研究如何进行关节结构布局，使得在人体腿部通常的运动动作下不容易出现自由度降维(例如，在某个单关节旋转90度时，其它关节原本负责的自由度方向将会无转动自由度)的现象，从而提高用户体验。

因此，如何提高用户体验，使外骨骼装备，尤其是腰部外骨骼与人体在同构运动时更加流畅、和谐，是本发明尝试解决的技术问题。

发明内容

为了上述技术问题，本发明提供了一种腰部外骨骼装置，其包括腰部滑轨、腰部滑车、腰部弹性机构；所述腰部滑车可以沿所述腰部滑轨滑动；所述腰部弹性机构被放置在所述腰部滑轨上，并且与所述腰部滑车连接，在所述腰部滑车沿所述腰部滑轨滑动的过程中提供弹性蓄能。

进一步地，所述腰部滑轨由多段可以相对折叠的腰部滑轨片组成。

进一步地，所述腰部弹性机构为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

进一步地，所述腰部滑轨包括左腰部滑轨与右腰部滑轨；所述腰部滑车包括左腰部滑车与右腰部滑车；所述腰部弹性机构包括左腰部弹性机构与右腰部弹性机构；所述左腰部弹性机构被放置在所述左腰部滑轨上，并且与所述左腰部滑车连接，在所述左腰部滑车沿所述左腰部滑轨滑动的过程中提供弹性蓄能；所述右腰部弹性机构被放置在所述右腰部滑轨上，并且与所述右腰部滑车连接，在所述右腰部滑车沿所述右腰部滑轨滑动的过程中提供弹性蓄能。

进一步地，所述内旋/外旋连接部连接有髋关节侧转连接部，所述髋关节侧转连接部连接有前后转连接部，使得髋部三自由度运动从上往下分别为内旋/外旋、外展/内收、屈曲/伸展，用以降低出现自由度降维的概率。

进一步地，所述内旋/外旋连接部连接髋关节侧转连接部，所述髋关节侧转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且可让所述下肢外骨骼装置向人体左右侧翻动。

进一步地，所述内旋/外旋连接部连接髋关前后转连接部，所述髋关节前后转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且可让所述下肢外骨骼装置向人体前后侧转动。

进一步地，所述腰部滑车连接髋关节侧转连接部，所述髋关节侧转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且让所述下肢外骨骼装置向人体左右侧翻动。

进一步地，所述髋关节侧转连接部中设置有侧转弹性蓄能装置。

进一步地，所述侧转弹性蓄能装置为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

进一步地，所述腰部滑车连接髋关节前后转连接部，所述髋关节前后转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且让所述下肢外骨骼装置向人体前后翻动。

进一步地，所述髋关节前后转连接部中设置有前后转弹性蓄能装置。

进一步地，所述前后转弹性蓄能装置为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

本发明的有益效果：

本发明的腰部外骨骼装置能够适应于不同腰部宽度和/或弧度结构的穿戴者，并且结构灵活性高，并且将内旋/外旋连接部直接与腰板相连接，避免因其他自由度的运动关节直接与腰板相连时，引起自由度降维现象，进一步提高了该腰部外骨骼装置灵活性和适应性，进而提高了用户体验。

进一步地，本发明的腰部外骨骼装置中的髋部三自由度运动关节从上往下分别是内旋/外旋、外展/内收、屈曲/伸展，这种关节结构布局方式在人体腿部通常的运动动作下不容易出现自由度降维的现象，即降低了出现自由度降维的概率，从而提高了装置的灵活性，以及与穿戴者髋部运动的适应性，进而提高了用户体验。

更进一步地，本发明的腰部外骨骼装置中的所有旋转自由度都配有相应的弹性蓄能装置作为弹性回弹件，以为各关节自由度提供一定的弹性刚度，从而有助于外骨骼穿戴者在负重情况下，各关节保持一个稳定位置，同时还能为背部脊椎和髋关节提供一定的助力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图：

图1a为包含本发明一种腰部外骨骼装置实施例的全身外骨骼结构示意图(正视图)；

图1b为包含本发明一种腰部外骨骼装置实施例的外骨骼结构示意图(透视图)；

图1c为包含本发明一种腰部外骨骼装置实施例的外骨骼结构示意图(透视图)；

图2a为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构示意图(正视图)；

图2b为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构示意图(后视图)；

图3a为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构示意图(左视图)；

图3b为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构示意图(右视图)；

图4a为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构示意图(仰视图)；

图4b为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构示意图(俯视图)；

图5a为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构与零部件爆炸图；

图5b为本发明一种腰部外骨骼装置实施例结构与零部件爆炸图；

图6为本发明一种腰部外骨骼装置实施例中腰部弹性机构结构示意图；

图7a为本发明一种腰部外骨骼装置实施例中腰部滑轨机构结构示意图；

图7b为本发明一种腰部外骨骼装置实施例中腰部滑轨机构结构示意图；

图7c为本发明一种腰部外骨骼装置实施例中腰部滑轨机构结构示意图；

图8a为本发明一种腰部外骨骼装置实施例局部结构示意图；

图8b为本发明一种腰部外骨骼装置实施例局部结构示意图；

图8c为本发明一种腰部外骨骼装置实施例局部结构示意图；

图9为本发明另一种腰部外骨骼装置实施例结构示意图；

图10为反映图9中腰部外骨骼装置后侧结构的示意图；

图11为图9中外部外骨骼装置的爆炸图；

图12为图9中腰部外骨骼装置的右视图的纵截面结构示意图；

图13为图12中的局部放大图；

图14为反映图13中后侧板、扭簧、扭簧安装座、背部支撑机构和定位挡板之间位置关系的爆炸图；

图15为图9中腰部外骨骼装置中的后侧板的结构示意图(正视图)；

图16为反映图9中背部支撑机构进行左右侧摆运动的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

本文中的“自由度降维”，是指髋关节处的三种旋转自由度：外旋/内旋、外展/内收和屈曲/伸展中，当某个关节旋转90度时，其它关节原本负责的自由度方向将会无转动自由度。例如图9中所示的关节布局当外展/内收自由度的侧转连接部向外旋转90度后，大腿将无法绕此时的大腿胫骨旋转，也就是大腿带动外骨骼外展90度后，大腿无法在进行内外旋运动。)上述这种降维现象虽然关节轴承或球接触机构将不会出现，但是球接触关节一是难以针对每个旋转自由度添加一定的弹性回弹力，另外球接触通常为内球面和外球面的面摩擦，容易磨损，且阻尼较大。

本发明提供了一种腰部外骨骼装置，其包括用于贴合于人体腰部结构的腰板，以及与该腰板相连的髋关节内旋/外旋连接部。本发明通过将内旋/外旋连接部直接与腰板相连，即将实现髋关节三个旋转自由度中实现内旋/外旋的单关节设置于其他两个旋转自由度之上，从而避免了在人体腿部通常运动动作下出现自由度降维的现象。

在一些实施例中，为了进一步降低出现自由度降维的概率，本发明的腰部外骨骼装置中的髋部三自由度布局设置从上往下分别为内旋/外旋、外展/内收、屈曲/伸展，即该外骨骼装置的腰板直接与内旋/外旋连接部相连，然后该内旋/外旋连接部与髋关节侧转连接部(也即外展/内收连接部)相连，该髋关节侧转连接部连接髋关节前后转连接部(也即屈曲/伸展连接部)，最后，该髋关节前后转连接部与下肢外骨骼连接。

实施例1

在一些实施例中，本发明提供了一种腰部外骨骼装置100，其腰板包括腰部滑轨200和腰部弹性机构210，而该腰部外骨骼装置的髋关节内旋/外旋连接部包括腰部滑车202；具体地，该腰部滑车202可以沿该腰部滑轨200滑动；而该腰部弹性机构210被放置在该腰部滑轨200上，并且与前述腰部滑车202连接，以在该腰部滑车202沿腰部滑轨200滑动的过程中提供弹性蓄能。

在现有技术中，为了让外骨骼更好地将承重负担通过腰部外骨骼卸载到下肢外骨骼，进而到地面上，腰部外骨骼与下肢外骨骼(例如大腿外骨骼)连接在一起，往往无法分开各自转动，限制了人体腰部与大腿相对转动的自由度。在本发明中，既通过将腰部与下肢外骨骼的连接方式改为滑车、滑轨模式来增加了腰部左右转动的自由度，即通过该滑车与滑轨不仅能够实现下肢外骨骼外旋/内旋，同时，还可实现腰部左右转动，又通过弹性蓄能装置来限制、控制腰部转动的幅度，保证了负重力从上往下传导的顺利进行，不影响外骨骼整体的负重效果。

在一些实施例中，前述腰部滑轨200上设置有一个供腰部弹性机构210滑动的环腰部凹槽204–凹槽部分标示为209。该腰部弹性机构210被放置在所述环腰部凹槽204中的凹槽209内。

在一些实施例中，前述腰部滑轨200上还设置有腰部滑车连接块212，前述腰部滑车连接块212可以通过螺钉/螺216等固定件与腰部滑车202上对应的腰部弹性机构连接件214固定连接。

在一些实施例中，前述腰部滑车连接块212两侧设置有拉簧，当该腰部滑车202相对前述腰部滑轨200发生滑动时(例如，当人站立着转动腰部时，上述腰部滑车202被下肢外骨骼牵扯住，无法动，而腰部滑轨200跟随人体腰部运动，沿aa’方向(图8a)；或者，当人站立下肢内旋/外旋时，上述腰部滑轨200与人体腰部不动，而腰部滑车202在下肢外骨骼作用下，在腰部滑轨200上滑动，从而实现下肢外骨骼的外旋/内旋)，上述腰部滑车202连接块212两侧的拉簧一侧被拉伸，一侧被挤压，给腰部转动带来了阻尼，让人体不能够太快速或者幅度太大地转动腰部。这样增加了腰部转动时虽然灵活，但是可控、稳定、顺畅，避免快速或大幅转动时发生意外。请注意，上述腰部弹性机构210不仅仅可以采用附图中的拉簧机构，事实上，还可以采用气推杆或阻尼液等方式来产生阻尼作用。

在一些实施例中，上述环腰部凹槽204的端口设置有挡板218，将上述腰部弹性机构210固定封闭在上述环腰部凹槽204的凹槽209内。

在一些实施例中，本发明腰部外骨骼装置100与背部支撑装置102、大腿外骨骼支撑件105(例如，玻纤片、金属片、金属杆)、大腿弹性蓄能装置104(例如，扭簧、拉簧、压簧或气推杆)、膝关节外骨骼装置106(例如，偏心轮结构)、小腿外骨骼支撑件108、脚部外骨骼装置110可相互连接构成完整的全身外骨骼。

另外，可以根据实际需求(例如，所需背负重物的重量、形状等)，在腰部外骨骼装置100上设置背负平台400。上述背负平台400的结构可以根据实际情况进行设计和改变。例如，如图3所示，可以将背负平台400与腰部轨道200的接触部分207设计为L型结构，所述L型的长边短于上述腰部轨道200，因此，当背负平台400被打开(即处于可以承载重物的打开状态时)，所述L型长边207与上述腰部轨道200中间便会形成一个空间208，用户用力推动所述背负平台400可以让背负平台通过一个卡榫机构牢牢地卡在所述腰部外骨骼装置上。这样可以增加背负平台400在打开承重时的稳定性和牢固程度。

在一些实施例中，前述腰部滑轨200由多段可以相对折叠的腰部滑轨片211组成。将上述腰部滑轨200设计成多段式结构是为了让人体在穿戴该腰部外骨骼装置时能否符合不同的人体需求–例如，因为腰部的粗细不同，上述腰部滑轨200围绕腰部的弯曲程度、弧度自然也会有差异，采用多段式结构让该腰部滑轨200更容易弯曲，更好地适应不同粗细的腰。

在一些实施例中，前述腰部弹性机构210为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

在一些实施例中，前述腰部滑轨200包括左腰部滑轨与右腰部滑轨；前述腰部滑车202包括左腰部滑车与右腰部滑车；前述腰部弹性机构210包括左腰部弹性机构与右腰部弹性机构；该左腰部弹性机构210被放置在前述左腰部滑轨204上，并且与上述左腰部滑车202连接，在该左腰部滑车202沿上述左腰部滑轨200滑动的过程中提供弹性蓄能；上述右腰部弹性机构210被放置在上述右腰部滑轨200上，并且与上述右腰部滑车202连接，在该右腰部滑车202沿上述右腰部滑轨200滑动的过程中提供弹性蓄能。在一些实施例中，左右两侧的腰部弹性机构210通过腰中部连接块连接，左右两侧既可以是独立分开运转，也可以是整体运转。

在一些实施例中，前述腰部滑车202连接髋关节转连接部300,该髋关节转连接部300包括髋关节侧转连接部304和髋关节前后转连接部310。

在一些实施例中，上述腰部滑车202连接髋关节侧转连接部304，该髋关节侧转连接部304与下肢外骨骼装置105连接，并且让所述下肢外骨骼装置105可以有向人体左右侧翻动的自由度(即沿bb’方向(图8a))。

在一些实施例中，上述髋关节侧转连接部304中设置有侧转弹性蓄能装置302。

在一些实施例中，上述侧转弹性蓄能装置302为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

在一些实施例中，前述腰部滑车202连接髋关节前后转连接部310，该髋关节前后转连接部310与下肢外骨骼装置105连接，并且让该下肢外骨骼装置105向人体前后翻动(即沿cc’方向(图8c))。

在另一些实施例中，该腰部滑车202连接该髋关节侧转连接部304，而该髋关节侧转连接部304再连接该髋关节前后转连接部310，该髋关节前后转连接部310连接下肢外骨骼装置105，从而使得该腰部外骨骼装置中的髋部三自由度运动从上往下分别为内旋/外旋、外展/内收、屈曲/伸展，从而降低了出现自由度降维的概率。

在一些实施例中，上述髋关节前后转连接部310中设置有前后转弹性蓄能装置306。

在一些实施例中，上述前后转弹性蓄能装置306为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

在一些实施例中，前述髋关节前后转连接部310有公母两部分308、309组合在一起，其中放置有扭簧306。所述扭簧又放置在下肢连接部311中。母头308上设置有第一接头312，公头309上设置有第二接头313，该第一接头312和第二接头313可以合在一起，其中设置有侧转轴307。上述侧转弹性蓄能装置302与上述侧转轴307连接，使该侧转轴307还可以在人体前后抬腿、侧抬腿等动作中，还可以沿侧转轴轨道303移动。这使得人体在抬腿过程中不仅有了围绕侧转轴307左右侧转动的自由度，还有了沿侧转轴轨道303移动(即沿dd’方向)的自由度，而且沿这个自由度的移动式受到阻尼作用的(由拉簧302产生)。这样保证在增加自由度的同时，确保移动的稳定性和可控性。

实施例2

在一些实施例中，参见图9、图10和图11，本发明还提供了另一种腰部外骨骼装置，其腰板包括可在水平方向上相互滑动的两个滑块111；而该外旋/内旋连接部301包括内旋/外旋转轴安装座，其中，该内旋/外旋转轴安装座与滑块111固定连接(具体地，该滑块111对应于穿戴者腰部两侧的部分采用C型过渡段111-3连接至该内旋/外旋转轴安装座),而该内旋/外旋转轴安装座可通过一内旋/外旋转轴与下肢外骨骼装置/其他单关节转动连接。

由于两个腰板可在水平面上相对滑动，从而使得可通过调节该两个腰板之间滑动的位移来调节该腰部外骨骼装置的宽度，以适应于不同宽度腰部的穿戴者。

在一些实施例中，参见图11，其中一个滑块111对应于穿戴者腰部后侧的位置沿水平方向设置有上下两个相互平行的轨道111-1；而另一个滑块111对应于穿戴者腰部后侧的位置也沿水平方向设置有上下两个相互平行的凸台111-2，且该凸台111-2可沿该轨道111-1的长度方向左右滑动(参见图10中箭头方向I1、I2)，即当将具有凸台111-2的滑块111的自由端(即远离C型过渡段111-3的一端)与具有轨道111-1的滑块111的自由端(即远离C型过渡段111-3的一端)相对接，并沿该轨道111-1的长度方向滑动时，可调节腰板的宽度，从而适应于不同宽度腰部的穿戴者。

在一些实施例中，为了保证两个滑块111之间的稳定性，在轨道111-1与凸台111-2的对接处，即两个滑块111重叠部分设置有用于夹持并固定该对接处的快拆定位组件114，即通过该快拆定位组件将114左右两个滑块111固定连接。

在一些具体实施例中，该快拆定位组件114包括贴合穿戴者腰部后侧的前侧板114-2，以及可通过快拆方式与该前侧板114-2相连的后侧板114-1，且当该前侧板114-2和该后侧板114-1以快拆方式连接时，两个滑块111的对接处被夹持于该前侧板114-2和后侧板114-1之间。具体地，该前侧板114-2和后侧板114-1各自对应于该滑块111对接处的夹持面分别设置有第一波浪纹卡尺114-4，相应地，该滑块111的前后侧面上也分别设有与该第一波浪纹卡尺114-4相配合的第二波浪纹卡尺111-3，即当两个滑块111滑动一定距离后，将前侧板114-2和后侧板114-1扣合在一起，从而将两个滑块111的对接处夹持在该前侧板114-2和后侧板114-1之间，并有由于滑块111上的第二波浪纹卡尺111-3与第一波浪纹卡尺114-4相啮合，使得两个滑块111在水平方向将无法继续滑动；相应地，当将快速松开前侧板114-2和后侧板114-1时，两个滑块111却可以迅速的调整水平面上相对距离，从而调节与该腰部外骨骼装置相连的左右两个髋关节之间的间距。例如，将凸台111-2沿I1方向滑动，则两个滑块111之间的间距增大，也即两个髋关节之间的间距增大；将凸台111-2沿I2方向滑动，则两个滑块111之间的间距减小，也即，两个髋关节之间的间距减小。

在另一些实施例中，两个滑块之间也可通过前后侧面之间的第二波浪纹卡尺111-3相互啮合，即当凸台沿轨道滑动一定距离后，直接将两个滑块之间的波浪纹卡尺进行啮合，从而将两个滑块进行固定。

在一些实施例中，为了适应人体脊椎侧向偏摆运动，该腰部外骨骼装置还包括适应于人体脊椎侧向偏摆运动(即穿戴者腰部的左右倾斜)的侧摆运动机构115。具体地，偏摆运动机构115可与外骨骼的背部支撑机构500相连接，从而当穿戴者背部左右侧摆运动时，由该侧摆运动机构115来实现背部支撑机构500的侧摆运动，参见图15，进而适应于穿戴者背部的侧摆运动，增加了外骨骼的灵活性，提高了用户体验。

在一些实施例中，该侧摆运动机构115包括安装在腰板上的背部支撑件转轴，以及可随背部支撑件同轴运动的偏摆弹性蓄能装置，其中，该偏摆弹性蓄能装置在该背部支撑件侧向偏摆过程中提供弹性蓄能。

在一些实施例中，参见图11至图15，该侧摆运动机构115包括扭簧115-2(即偏摆弹性蓄能装置)、扭簧安装座115-1，以及设置有背部支撑件转轴115-4的定位挡板115-3；其中，该扭簧安装座115-1安装在腰板上(例如，可将该扭簧安装座115-1内嵌在后侧板114-1内)，该扭簧115-2安装在该扭簧安装座115-1内，且该扭簧115-2沿水平方向延伸的第一支耳115-2-1固定在腰板中(例如，该第一支耳115-2-1可直接插入后侧板114-1内侧壁上开设的第一定位孔内114-1-3)，而该扭簧115-2沿竖直方向延伸的第二支耳115-2-2则插入该扭簧安装座115-1沿竖直方向设置的第二定位孔中；而该定位挡板115-3通过螺钉等固定件115-3-1固定在腰板的后侧板上，并将背部支撑机构500底部夹持在该扭簧安装座115-1和该定位挡板115-3之间；并且由于该扭簧安装座115-1对应于该定位挡板115-1的一侧沿竖直方向开设有可供背部支撑机构500底部通过的上下两个缺口，从而当该背部支撑机构500底部从腰板顶部插入(具体地，可通过在后侧板114-1内设置的容纳腔顶部开设一个插入口，即可通过该插入口的宽度结合背部支撑机构底部插入的深度来限定其偏摆的角度)，并穿过上下两个缺口时，再由背部支撑机构转轴115-4贯穿该背部支撑机构500底部设置的轴孔500-1，从而使得该背部支撑机构500与该扭簧安装座115-1和扭簧115-2形成同轴运动机构，因此，当该背部支撑机构在穿戴者作用下左右侧摆时，该背部支撑机构500相对于该定位挡板115-3顺时针/逆时针转动，参见图16，并带动该扭簧安装座115-1顺时针/逆时针转动，而该扭簧安装座115-1则给予该第二支耳115-2-2一定的作用力，从而使得扭簧115-2给予背部支机构一定的回弹力。

在一些实施例中，该腰部外骨骼装置上还转动连接有一背部负重平台400。具体地，该背部负重平台400以可相对于上述后侧板114-1转动的方式安装在该后侧板114-1的顶部，且该背部负重平台400上开设有一与上述背部支撑机构500相适应的容纳槽400-1，即当该背部负重平台400向上转动(图10中O1方向)到极限位置时，该背部负重平台保持竖直状态，并贴合于该背部负重机构500，而背部支撑机构500的部分位于该容纳槽400-1内；当该背部负重平台400向下转动(图10中O2方向)到极限位置时，该负重平台400保持水平状态，并与该背部支撑机构所在平台近似垂直，这就使其与背部支撑机构500之间的空间形成一个容纳重物的负重空间。

在一些实施例中，该内旋/外旋连接部301连接上述实施例中的髋关节侧转连接部304(即外展/内收连接部)。如前所述，该髋关节侧转连接部304与下肢外骨骼装置105连接，并且让下肢外骨骼装置105可以有向人体左右侧翻动的自由度(即沿bb’方向(图8a))。

在一些实施例中，该内旋/外旋连接部301连接上述实施例中的髋关节前后转连接部310(即屈曲/伸展连接部)。如前所述，该髋关节前后转连接部310与下肢外骨骼装置105连接，并且让下肢外骨骼装置105向人体前后翻动(即沿cc’方向(图8c))。

在另一些实施例中，该内旋/外旋连接部301连接上述实施例中的髋关节侧转连接部304(即外展/内收连接部)，该髋关节侧转连接部304连接上述实施例中的该髋关节前后转连接部310(即屈曲/伸展连接部)，而该髋关节前后转连接部310直接连接下肢外骨骼装置105，即该腰部外骨骼装置中的髋部三自由度运动关节从上往下分别是内旋/外旋、外展/内收、屈曲/伸展，这种关节结构布局方式在人体腿部通常的运动动作下不容易出现自由度降维的现象。需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (12)

1.一种腰部外骨骼装置，其特征在于，包括贴合于人体腰部结构的腰板，以及与所述腰板相连的髋关节内旋/外旋连接部；

所述腰板包括腰部滑轨和腰部弹性机构，所述髋关节内旋/外旋连接部包括腰部滑车，且所述腰部滑车可以沿所述腰部滑轨滑动；所述腰部弹性机构被放置在所述腰部滑轨上，并且与所述腰部滑车连接，在所述腰部滑车沿所述腰部滑轨滑动的过程中提供弹性蓄能；其中，所述腰部滑轨由多段可以相对折叠的腰部滑轨片组成；

所述内旋/外旋连接部还连接有髋关节侧转连接部，所述髋关节侧转连接部连接有髋关节前后转连接部，使得髋部三自由度运动从上往下分别为内旋/外旋、外展/内收、屈曲/伸展，用以降低出现自由度降维的概率；

其中，所述髋关节前后转连接部中设置有前后转弹性蓄能装置，所述髋关节侧转连接部中设置有侧转弹性蓄能装置；所述髋关节侧转连接部上设置有侧转轴轨道，髋关节前后转连接部中设置有侧转轴，且所述侧转轴与所述侧转弹性蓄能装置相连接，使得当人体在抬腿时，所述侧转轴可以沿所述侧转轴轨道进行移动。

2.如权利要求1所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述内旋/外旋连接部连接髋关节侧转连接部，所述髋关节侧转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且可让所述下肢外骨骼装置向人体左右侧翻动；或者，所述内旋/外旋连接部连接髋关前后转连接部，所述髋关节前后转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且可让所述下肢外骨骼装置向人体前后侧转动。

3.如权利要求1或2所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述腰板包括可在水平方向上相互滑动的两个滑块；所述髋关节内旋/外旋连接部包括内旋/外旋转轴和内旋/外旋转轴安装座，其中，所述内旋/外旋转轴安装在所述内旋/外旋转轴安装座内，所述内旋/外旋转轴安装座与所述滑块固定连接。

4.如权利要求1所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述腰部弹性机构为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

5.如权利要求1所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述腰部滑轨包括左腰部滑轨与右腰部滑轨；所述腰部滑车包括左腰部滑车与右腰部滑车；所述腰部弹性机构包括左腰部弹性机构与右腰部弹性机构；所述左腰部弹性机构被放置在所述左腰部滑轨上，并且与所述左腰部滑车连接，在所述左腰部滑车沿所述左腰部滑轨滑动的过程中提供弹性蓄能；所述右腰部弹性机构被放置在所述右腰部滑轨上，并且与所述右腰部滑车连接，在所述右腰部滑车沿所述右腰部滑轨滑动的过程中提供弹性蓄能。

6.如权利要求3所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述内旋/外旋连接部连接髋关节侧转连接部，所述髋关节侧转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且可让所述下肢外骨骼装置向人体左右侧翻动。

7.如权利要求1所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述腰部滑车连接髋关节前后转连接部，所述髋关节前后转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且可让所述下肢外骨骼装置向人体前后翻动。

8.如权利要求3所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述内旋/外旋转轴还连接有髋关前后转连接部，所述髋关节前后转连接部与下肢外骨骼装置连接，并且让所述下肢外骨骼装置向人体左右侧翻动。

9.如权利要求7所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述前后转弹性蓄能装置为扭簧、拉簧、压簧或气推杆，和/或，所述腰部弹性机构为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

10.如权利要求8所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述前后转弹性蓄能装置为扭簧、拉簧、压簧或气推杆，和/或，所述腰部弹性机构为扭簧、拉簧、压簧或气推杆。

11.如权利要求3所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，其中一个所述滑块对应于穿戴者腰部后侧的位置沿水平方向设置有上下两个相互平行的轨道；而另一个滑块对应于穿戴者腰部后侧的位置也沿水平方向设置有上下两个相互平行的凸台；且所述凸台可沿所述轨道的长度方向左右滑动，所述轨道与所述凸台的对接处设置有用于夹持并固定两个所述滑块的快拆定位组件。

12.如权利要求1或2所述的腰部外骨骼装置，其特征在于，所述腰板上对应于穿戴者背部位置设置有用于适应于人体脊椎侧向偏摆运动的侧摆运动机构。

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