CN111941395B - 一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼 - Google Patents

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Abstract

本申请揭示了一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，包括：背板、电池、电机组件、博登拉线组件、第一弹性元件、大腿连杆、第一半刚性绑带、第二弹性元件、小腿连杆、第二半刚性绑带、穿戴式足底缓冲机构、控制器；背板穿戴于人体后背部；电池、电机组件、控制器安装于背板上；第一半刚性绑带绑缚于人体大腿上，与大腿连杆固定连接；大腿连杆与小腿连杆销轴连接；第二半刚性绑带绑缚于人体小腿上，与小腿连杆固定连接；第一弹性元件的上端连接于背板上，下端连接于大腿连杆的上端；第二弹性元件的上端连接于大腿连杆上，下端连接于小腿连杆上；穿戴式足底缓冲机构穿戴于人体足部。降低足底力对人体关节的冲击，降低人体疲劳损伤的发生率。

Description

一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼
技术领域
本发明属于缓冲外骨骼领域，涉及一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼。
背景技术
缓冲外骨骼可以辅助穿戴者提升奔跑、高处跳跃等运动过程中的缓冲能力，降低足底力冲击对人体足部、踝关节、膝关节等人体关节的冲击。目前的缓冲外骨骼对关节的缓冲性能还有待提升，人体疲劳损伤的发生率依然较高。
发明内容
为了解决相关技术中缓冲外骨骼对关节的缓冲性能还有待提升，人体疲劳损伤的发生率依然较高的问题，本发明提供了一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼。技术方案如下：
提供了一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，包括：背板、电池、电机组件、博登拉线组件、第一弹性元件、大腿连杆、第一半刚性绑带、第二弹性元件、小腿连杆、第二半刚性绑带、穿戴式足底缓冲机构、控制器；背板穿戴于人体后背部；电池、电机组件、控制器安装于背板上；电池与控制器之间连接供电电缆，控制器和电机组件之间连接供电电缆和控制电缆；第一半刚性绑带绑缚于人体大腿上，第一半刚性绑带与大腿连杆固定连接；大腿连杆与小腿连杆销轴连接；第二半刚性绑带绑缚于人体小腿上，第二半刚性绑带与小腿连杆固定连接；第一弹性元件的上端连接于背板上，第一弹性元件的下端连接于大腿连杆的上端；第二弹性元件的上端连接于大腿连杆上，第二弹性元件的下端连接于小腿连杆上；穿戴式足底缓冲机构穿戴于人体足部；博登拉线组件包括博登拉线线鞘和博登拉线线芯，博登拉线线鞘的上端固定于电机组件的壳体上，博登拉线线鞘沿人体大腿和小腿外侧延伸到小腿连杆上，博登拉线线鞘的下端固定于小腿连杆上，博登拉线线芯的上端固定于电机组件的输出轴上，博登拉线线芯穿过博登拉线线鞘，博登拉线线芯的下端固定于穿戴式足底缓冲机构上。
通过背板、电池、电机组件、博登拉线组件、第一弹性元件、大腿连杆、第一半刚性绑带、第二弹性元件、小腿连杆、第二半刚性绑带、穿戴式足底缓冲机构、控制器组成的多级缓冲，降低足底力对人体关节的冲击，降低人体疲劳损伤的发生率。
可选的，背板为半刚性材料。
可选的，背板包括半刚性的腰带和背带；第一弹性元件的上端连接于背板的腰带上。
可选的，第一半刚性绑带与大腿连杆通过螺钉或铆钉固定连接；第二半刚性绑带与小腿连杆通过螺钉或铆钉固定连接。
可选的，在人体跃下着陆过程的膝关节弯曲过程中，第一半刚性绑带和第二半刚性绑带带动大腿连杆和小腿连杆围绕连接销轴旋转，旋转过程中第二弹性元件被拉长，第二弹性元件被拉长过程中分担人体膝关节着陆冲击弯曲力矩，吸收冲击能量。
可选的，在人体跃下着陆过程的踝关节弯曲过程中，小腿连杆和穿戴式足底缓冲机构拉动博登拉线线芯，博登拉线线芯拉动电机组件的输出轴旋转，电机组件工作在阻抗模式，产生阻力和阻尼，分担人体踝关节着陆冲击弯曲力矩，吸收冲击能量。
可选的，第一弹性元件平衡大腿连杆和小腿连杆的重力，第一弹性元件设置至少两根。
可选的，博登拉线线芯穿出博登拉线线鞘后分散为至少两根，连接于穿戴式足底缓冲机构上。
可选的，穿戴式足底缓冲机构上具有阵列的至少两个博登拉线线芯的连接点。
可选的，穿戴式足底缓冲机构包括气垫和阻尼材料组成的缓冲机构。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明一个实施例提供的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼的示意图。
其中，附图标记如下：
1、背板；2、电池；3、电机组件；4-1、博登拉线线鞘；4-2、博登拉线线芯；5、第一弹性元件；6、大腿连杆；7、第一半刚性绑带；8、第二弹性元件；9、小腿连杆；10、第二半刚性绑带；11、穿戴式足底缓冲机构；12、控制器。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
缓冲外骨骼可以辅助穿戴者提升奔跑、高处跳跃等运动过程中的缓冲能力，降低足底力冲击对人体足部、踝关节、膝关节等人体关节的冲击。目前的缓冲外骨骼对关节的缓冲性能还有待提升，人体疲劳损伤的发生率依然较高。
针对目前缓冲外骨骼对关节的缓冲性能还有待提升，人体疲劳损伤的发生率依然较高的问题，本申请提供了一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，降低足底力对人体关节的冲击，降低人体疲劳损伤的发生率。下面结合图1对本申请提供的三级缓冲机构的缓冲外骨骼进行举例说明。
如图1所示，该三级缓冲机构的缓冲外骨骼包括：背板1、电池2、电机组件3、博登拉线组件、第一弹性元件5、大腿连杆6、第一半刚性绑带7、第二弹性元件8、小腿连杆9、第二半刚性绑带10、穿戴式足底缓冲机构11、控制器12。
背板1穿戴于人体后背部。
可选的，背板1为半刚性材料。
电池2、电机组件3、控制器12安装于背板1上。
电池2与控制器12之间连接供电电缆，控制器12和电机组件3之间连接供电电缆和控制电缆。
第一半刚性绑带7绑缚于人体大腿上，第一半刚性绑带7与大腿连杆6固定连接；大腿连杆6与小腿连杆9销轴连接；第二半刚性绑带10绑缚于人体小腿上，第二半刚性绑带10与小腿连杆9固定连接。
可选的，第一半刚性绑带7与大腿连杆6通过螺钉或铆钉固定连接；第二半刚性绑带10与小腿连杆9通过螺钉或铆钉固定连接。
第一弹性元件5的上端连接于背板1上，第一弹性元件5的下端连接于大腿连杆6的上端；第二弹性元件8的上端连接于大腿连杆6上，第二弹性元件8的下端连接于小腿连杆9上。
可选的，背板1包括半刚性的腰带和背带；第一弹性元件5的上端连接于背板1的腰带上。
穿戴式足底缓冲机构11穿戴于人体足部。
博登拉线组件包括博登拉线线鞘4-1和博登拉线线芯4-2，博登拉线线鞘4-1的上端固定于电机组件3的壳体上，博登拉线线鞘4-1沿人体大腿和小腿外侧延伸到小腿连杆9上，博登拉线线鞘4-1的下端固定于小腿连杆9上，博登拉线线芯4-2的上端固定于电机组件3的输出轴上，博登拉线线芯4-2穿过博登拉线线鞘4-1，博登拉线线芯4-2的下端固定于穿戴式足底缓冲机构11上。
在基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼工作时，在人体跃下着陆过程的膝关节弯曲过程中，第一半刚性绑带7和第二半刚性绑带10带动大腿连杆6和小腿连杆9围绕连接销轴旋转，旋转过程中第二弹性元件8被拉长，第二弹性元件8被拉长过程中分担人体膝关节着陆冲击弯曲力矩，吸收冲击能量。
在基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼工作时，在人体跃下着陆过程的踝关节弯曲过程中，小腿连杆9和穿戴式足底缓冲机构11拉动博登拉线线芯4-2，博登拉线线芯4-2拉动电机组件3的输出轴旋转，电机组件3工作在阻抗模式，产生阻力和阻尼，分担人体踝关节着陆冲击弯曲力矩，吸收冲击能量。
基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼工作时，第一弹性元件5平衡大腿连杆6和小腿连杆9的重力，防止大腿连杆6和小腿连杆9向下滑动，第一弹性元件5设置至少两根，多根第一弹性元件5有利于保证大腿连杆6处于前后中间位置。
基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼工作时，博登拉线线芯4-2穿出博登拉线线鞘4-1后分散为至少两根，连接于穿戴式足底缓冲机构11上，有利于提高博登拉线线芯4-2传力的稳定性，降低穿戴式足底缓冲机构11上单个连接点的受力大小。
可选的，穿戴式足底缓冲机构11上具有阵列的至少两个博登拉线线芯4-2的连接点，多个阵列的博登拉线线芯4-2连接点有利于博登拉线线芯4-2选择不同的连接点。
可选的，穿戴式足底缓冲机构11包括气垫和阻尼材料组成的缓冲机构。基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼工作时，含有气垫和阻尼材料的缓冲机构在人体跃下着陆过程中吸收人体足底冲击力。
综上所述，本申请提供的三级缓冲机构的缓冲外骨骼，通过背板、电池、电机组件、博登拉线组件、第一弹性元件、大腿连杆、第一半刚性绑带、第二弹性元件、小腿连杆、第二半刚性绑带、穿戴式足底缓冲机构、控制器组成的多级缓冲，降低足底力对人体关节的冲击，降低人体疲劳损伤的发生率。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，包括：背板、电池、电机组件、博登拉线组件、第一弹性元件、大腿连杆、第一半刚性绑带、第二弹性元件、小腿连杆、第二半刚性绑带、穿戴式足底缓冲机构、控制器；
所述背板穿戴于人体后背部；
所述电池、所述电机组件、所述控制器安装于所述背板上；
所述电池与所述控制器之间连接供电电缆，所述控制器和所述电机组件之间连接供电电缆和控制电缆；
所述第一半刚性绑带绑缚于人体大腿上，所述第一半刚性绑带与所述大腿连杆固定连接；
所述大腿连杆与所述小腿连杆销轴连接；
所述第二半刚性绑带绑缚于人体小腿上，所述第二半刚性绑带与所述小腿连杆固定连接；
所述第一弹性元件的上端连接于所述背板上，所述第一弹性元件的下端连接于所述大腿连杆的上端，所述第一弹性元件平衡大腿连杆和小腿连杆的重力，防止大腿连杆和小腿连杆向下滑动；
所述第二弹性元件的上端连接于所述大腿连杆上，所述第二弹性元件的下端连接于所述小腿连杆上；
所述穿戴式足底缓冲机构穿戴于人体足部；
所述博登拉线组件包括博登拉线线鞘和博登拉线线芯，所述博登拉线线鞘的上端固定于所述电机组件的壳体上，所述博登拉线线鞘沿人体大腿和小腿外侧延伸到所述小腿连杆上，所述博登拉线线鞘的下端固定于所述小腿连杆上，所述博登拉线线芯的上端固定于所述电机组件的输出轴上，所述博登拉线线芯穿过所述博登拉线线鞘，所述博登拉线线芯的下端固定于所述穿戴式足底缓冲机构上；
在人体跃下着陆过程的膝关节弯曲过程中，所述第一半刚性绑带和第二半刚性绑带带动所述大腿连杆和所述小腿连杆围绕连接销轴旋转，旋转过程中所述第二弹性元件被拉长，所述第二弹性元件被拉长过程中分担人体膝关节着陆冲击弯曲力矩，吸收冲击能量；
在人体跃下着陆过程的踝关节弯曲过程中，所述小腿连杆和所述穿戴式足底缓冲机构拉动所述博登拉线线芯，所述博登拉线线芯拉动所述电机组件的输出轴旋转，所述电机组件工作在阻抗模式，产生阻力和阻尼，分担人体踝关节着陆冲击弯曲力矩，吸收冲击能量。
2.根据权利要求1所述的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，所述背板为半刚性材料。
3.根据权利要求2所述的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，所述背板包括半刚性的腰带和背带；
所述第一弹性元件的上端连接于所述背板的腰带上。
4.根据权利要求1所述的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，所述第一半刚性绑带与所述大腿连杆通过螺钉或铆钉固定连接；
所述第二半刚性绑带与所述小腿连杆通过螺钉或铆钉固定连接。
5.根据权利要求1所述的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，所述第一弹性元件平衡所述大腿连杆和所述小腿连杆的重力，所述第一弹性元件设置至少两根。
6.根据权利要求1所述的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，所述博登拉线线芯穿出所述博登拉线线鞘后分散为至少两根，连接于所述穿戴式足底缓冲机构上。
7.根据权利要求6所述的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，所述穿戴式足底缓冲机构上具有阵列的至少两个所述博登拉线线芯的连接点。
8.根据权利要求1至7任一所述的基于三级缓冲机构的缓冲外骨骼，其特征在于，所述穿戴式足底缓冲机构包括气垫和阻尼材料组成的缓冲机构。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112917462A (zh) * 2021-04-01 2021-06-08 杭州昆泰机器人有限公司 一种提线式踝关节助力装置
CN114848252B (zh) * 2022-04-29 2023-07-07 北京大学 一种动态腰带及其动态补偿方法、制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070123997A1 (en) * 2005-03-31 2007-05-31 Massachusetts Institute Of Technology Exoskeletons for running and walking
JP5313609B2 (ja) * 2008-09-26 2013-10-09 国立大学法人 筑波大学 装着式動作補助装置のフレーム構造。
CN101961271B (zh) * 2010-09-13 2012-03-21 北京大学 一种基于动力膝下假肢的阻抗控制方法
JP5316708B2 (ja) * 2010-12-16 2013-10-16 トヨタ自動車株式会社 歩行支援装置
US9687377B2 (en) * 2011-01-21 2017-06-27 Bionx Medical Technologies, Inc. Terrain adaptive powered joint orthosis
EP2895133B1 (en) * 2012-09-17 2020-06-17 President and Fellows of Harvard College Soft exosuit for assistance with human motion
CN104207865B (zh) * 2014-09-18 2016-01-13 北京大学 一种电机驱动小腿假肢的阻尼控制方法
CN106493715B (zh) * 2016-12-20 2019-02-05 东南大学 一种适于防辐射服支撑的外骨骼装置
CN107397653A (zh) * 2017-07-10 2017-11-28 东南大学 一种基于套索传动的柔性膝关节助力康复装置
CN109454632B (zh) * 2019-01-14 2020-07-21 东北大学 一种具有下跃缓冲功能的下肢外骨骼系统
CN110338946A (zh) * 2019-07-15 2019-10-18 黄其涛 一种全步态阻尼可调智能人工动力脚踝
CN110478199A (zh) * 2019-07-22 2019-11-22 南方科技大学 助力式膝关节外骨骼
CN110803291A (zh) * 2019-12-09 2020-02-18 航天时代飞鸿技术有限公司 一种基于无刷电机的绳钩回收阻尼系统

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