CN112077828B - 助力外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种助力外骨骼，包括大腿助力机构和/或脚踝助力机构，大腿助力机构包括腰部护件、大腿护件及第一弹性组件；第一弹性组件连接于腰部护件和大腿护件之间，第一弹性组件能够在用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被大腿护件拉动进行弹性储能，并能够在用户的大腿伸展到预设角度时通过大腿护件为用户的大腿的屈曲运动提供助力；脚踝助力机构包括小腿护件、脚部护件及第二弹性组件，第二弹性组件连接于小腿护件和脚部护件之间，第二弹性组件能够在用户的脚跟着地至脚跟离地之前被脚部护件拉动进行弹性储能，并能够在用户的脚跟离地时通过脚部护件为用户的脚踝的趾曲运动提供助力。

Description

助力外骨骼

技术领域

本发明涉及穿戴机器人技术领域，特别是涉及一种助力外骨骼。

背景技术

助力外骨骼以步态能量作为能量源，实现人体低代谢能耗、高自适应、持续稳定行走。然而现有的助力外骨骼的通常是采用刚性元件对用户的肢体进行助力，难以最大程度地利用用户肢体步态过程中的能量。

发明内容

基于此，本发明提供一种能够提高用户肢体步态过程中的能量利用效率的助力外骨骼。

一种助力外骨骼，包括：

大腿助力机构，包括腰部护件、大腿护件及第一弹性组件，所述腰部护件和所述大腿护件分别用于穿戴于用户的腰部和大腿上；所述第一弹性组件连接于所述腰部护件和所述大腿护件之间，所述第一弹性组件能够在所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被所述大腿护件拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的大腿伸展到预设角度时通过所述大腿护件为所述用户的大腿的屈曲运动提供助力；和/或

脚踝助力机构，包括小腿护件、脚部护件及第二弹性组件，所述小腿护件和所述脚部护件分别用于穿戴于用户的小腿和脚部上；所述第二弹性组件连接于所述小腿护件和所述脚部护件之间，所述第二弹性组件能够在所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前被所述脚部护件拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的脚跟离地时通过所述脚部护件为所述用户的脚踝的趾曲运动提供助力。

优选地，所述第一弹性组件包括第一弹性件和第一刚性绳,所述第一弹性件的一端与所述腰部护件连接，所述第一刚性绳的一端与所述第一弹性件的另一端连接，所述第一刚性绳的另一端与所述大腿护件连接，所述第一弹性件能够在所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被所述第一刚性绳拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的大腿伸展到预设角度时通过所述大腿护件为所述用户的大腿的屈曲运动提供助力。

优选地，所述大腿助力机构还包括第一离合组件，所述第一离合组件能够在所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前将所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端进行单向锁定,并能够在所述用户的大腿伸展到预设角度时解除所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端的锁定；所述第一离合组件还能够在所述用户的大腿屈曲到另一预设角度时将所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端进行单向锁定。

优选地，所述第一离合组件包括：

单向齿条，设置于所述腰部护件上，并能够相对所述腰部护件沿第一方向移动，且所述第一刚性绳与所述单向齿条相连接；及

棘爪，设置于所述腰部护件上，所述棘爪能够相对所述腰部护件朝靠近或远离所述单向齿条的方向移动,以与所述单向齿条相啮合或分离；

当所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前且所述棘爪与所述单向齿条相啮合时，所述单向齿条能够相对所述腰部护件沿所述第一方向的正方向单向移动，以使得所述第一刚性绳被所述单向齿条限制沿所述第一方向的反方向的移动，进而实现所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端的单向锁定；

当所述用户的大腿伸展到预设角度且所述棘爪与所述单向齿条相分离时，所述单向齿条能够相对所述腰部护件沿所述第一方向的反方向移动，以使得所述第一刚性绳沿所述第一方向的反方向的移动的限制被解除，进而实现所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端的锁定的解除；

当所述用户的大腿屈曲到另一预设角度且所述棘爪与所述单向齿条相啮合时，所述单向齿条能够相对所述腰部护件沿所述第一方向的正方向单向移动，以使得所述第一刚性绳被所述单向齿条限制沿所述第一方向的反方向的移动，进而实现所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端的单向锁定。

优选地，所述第一离合组件还包括：

第一推抵件，设置于所述单向齿条的一端，所述第一推抵件具有第一斜面，当所述用户的大腿伸展且所述棘爪与所述单向齿条相啮合时，所述单向齿条能够带动所述第一推抵件沿所述第一方向靠近所述棘爪的第一侧,以使所述第一推抵件的第一斜面抵持所述棘爪的第一侧并带动所述棘爪相对所述腰部护件朝远离所述单向齿条的方向移动,从而以使所述用户的大腿伸展到预设角度时所述棘爪与所述单向齿条相分离；及

第二推抵件，设置于所述单向齿条远离所述第一推抵件的一端，所述第二推抵件具有第二斜面，当所述用户的大腿开始屈曲直至屈曲到另一预设角度之前且所述棘爪与所述单向齿条相分离时，所述单向齿条能够带动所述第一推抵件沿所述第一方向靠近所述棘爪的第二侧,以使所述第二推抵件的第二斜面抵持所述棘爪的第二侧并带动所述棘爪相对所述腰部护件朝靠近所述单向齿条的方向移动,从而以使所述用户的大腿屈曲到另一预设角度时所述棘爪与所述单向齿条相啮合。

优选地，所述第二弹性组件包括第二弹性件和第二刚性绳,所述第二弹性件的一端与所述小腿护件连接，所述第二刚性绳的一端与所述第二弹性件的另一端连接，所述第二刚性绳的另一端与所述脚部护件连接,所述第二弹性件能够在所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前被所述脚部护件拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的脚跟离地时通过所述脚部护件为所述用户的脚踝的趾曲运动提供助力。

优选地，所述脚踝助力机构还包括第二离合组件，所述第二离合组件能够在所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前将所述第二弹性件远离所述脚部护件的一端进行单向锁定，并能够在所述用户的脚跟离地时解除所述第二弹性件远离所述脚部护件的一端的锁定。

优选地，所述第二离合组件包括：

支撑座，位于所述小腿护件和所述脚部护件之间，所述支撑座用于穿戴于所述用户的小腿上，所述支撑座内设置有安装腔；

单向齿柱，穿设于所述安装腔，并能够沿第二方向移动，且所述单向齿柱连接在所述第二刚性绳远离所述脚部护件的一端；及

锁止组件，收容于所述安装腔内，所述锁止组件能够朝靠近或远离所述单向齿柱的方向移动，以与所述单向齿条相啮合或分离；

当所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前且所述锁止组件与所述单向齿柱相啮合时，所述单向齿柱能够沿所述第二方向的正方向移动，以实现所述第二弹性件远离所述小腿护件的一端的锁定；

当所述用户的脚跟离地时且所述锁止组件与所述单向齿柱相分离时，所述单向齿柱能够沿所述第二方向的反方向移动，以实现所述第二弹性件远离所述小腿护件的一端的锁定的解除。

优选地，所述锁止组件包括：

移动件，收容于所述安装腔内，并能够沿所述安装腔的高度方向弹性移动；所述移动件上设置有第三斜面；

锁止件，收容于所述安装腔内，并能够沿所述安装腔的长度方向弹性移动；所述锁止件上设置有用于与所述第三斜面相配合的第四斜面；及

第三弹性件，设置于所述小腿护件内；及

第三刚性绳，所述第三刚性绳的一端伸入至所述小腿护件内并与所述第三弹性件连接，所述第三刚性绳的另一端伸入至所述安装腔内并与所述移动件连接；

当所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前，所述第三弹性件能够被所述用户的脚跟下压并通过所述第三刚性绳带动所述移动件朝所述安装腔的高度方向向下移动，以通过所述移动件带动所述锁止件朝所述安装腔的长度方向靠近所述单向齿棒并实现所述锁止件与所述单向齿棒的啮合；

当所述用户的脚跟离地时，施加在所述第三弹性件上的压持力被撤除，使得所述移动件能够朝所述安装腔的高度方向向上弹性复位，从而以使所述锁止件朝所述安装腔的长度方向远离所述单向齿棒弹性复位并实现所述锁止件与所述单向齿棒的分离。

优选地，所述锁止组件还包括：

第四弹性件，弹性抵持在所述移动件和所述锁止件之间，所述第四弹性件用于向所述移动件提供朝所述安装腔的高度方向向上移动的弹性回复力；及

第五弹性件，弹性抵持在所述移动件和所述锁止件之间，所述第五弹性件用于向所述锁止件提供朝所述安装腔的长度方向远离所述单向齿棒移动的弹性回复力。

上述助力外骨骼，当设置大腿助力机构时，大腿助力机构的第一弹性组件能够在用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被拉动实现弹性储能，且在用户的大腿伸展到预设角度时释放弹性储能并通过大腿护件为用户的大腿的屈曲运动提供助力；当设置脚踝助力机构时，脚踝助力机构的第二弹性组件能够在用户的脚跟着地至脚跟离地之前被拉动实现弹性储能，且在用户的脚跟离地时释放弹性储能并通过脚部护件为用户的脚踝的趾曲运动提供助力，因此，上述助力外骨骼通过第一弹性组件和/或第二弹性组件的设置能够最大程度地利用用户肢体步态过程中的能量，并且在不设置传感器的前提下即可较好地适应于用户的行走，使得整个助力外骨骼简单方便，具有轻量化、便利化以及穿戴方便的优点。

附图说明

图1为一实施例中的助力外骨骼与用户组装后的结构示意图；

图2为一实施例中的助力外骨骼中大腿助力机构的结构示意图；

图3为图2所示大腿助力机构中第一离合组件的结构示意图；

图4为一实施例中的助力外骨骼中脚踝助力机构的结构示意图；

图5为图4所示脚踝助力机构的剖面示意图；

图6为图5中A处的放大示意图。

附图中各标号的含义为：

10-助力外骨骼；20-用户；100-大腿助力机构；110-腰部护件；112-容腔；120-大腿护件；130-第一弹性组件；131-第一弹性件；132-第一刚性绳；133-转轮；134-滑块；140-第一离合组件；141-单向齿条；142-棘爪；143-第一推抵件；144-第二推抵件；145-第一斜面；146-第二斜面；200-脚踝助力机构；210-小腿护件；220-脚部护件；230-第二弹性组件；232-第二弹性件；234-第二刚性绳；240-第二离合组件；241-支撑座；242-单向齿柱；243-锁止组件；2431-移动件；2432-锁止件；2433-第三弹性件；2434-第三刚性绳；2435-第三斜面；2436-第四斜面；2437-传动部；2438-滑槽；2439-第五弹性件。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1及图2所示，一实施例中的助力外骨骼10包括大腿助力机构100，大腿助力机构100包括腰部护件110、大腿护件120及第一弹性组件130，腰部护件110和大腿护件120分别用于穿戴于用户20的腰部和大腿上；第一弹性组件130连接于腰部护件110和大腿护件120之间，第一弹性组件130能够在用户20的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被大腿护件120拉动进行弹性储能，并能够在用户20的大腿伸展到预设角度时通过大腿护件120为用户20的大腿的屈曲运动提供助力。

如图2所示，在一实施例中，第一弹性组件130包括第一弹性件131和第一刚性绳132,第一弹性件131的一端与腰部护件110连接，第一刚性绳132的一端与第一弹性件131的另一端连接，第一刚性绳132的另一端与大腿护件120连接，第一弹性件131能够在用户20的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被第一刚性绳132拉动进行弹性储能，并能够在用户20的大腿伸展到预设角度时通过大腿护件120为用户20的大腿的屈曲运动提供助力。在一实施例中，第一刚性绳132可以但不限于为钢丝绳。

在一实施例中，第一弹性组件130还包括转轮133，转轮133转动设置于腰部护件110上，第一刚性绳132远离第一弹性件131的一端绕设于转轮133上，转轮133用于调节第一刚性绳132的张紧程度。在一实施例中，腰部护件110具有容腔112，第一弹性件131收容于容腔112内，第一弹性件131的第一端连接在容腔112的内侧壁上，第一刚性绳132远离大腿护件120的一端伸入至容腔112内并与第一弹性件131的第二端连接。在一实施例中，第一弹性组件130还包括滑块134，滑块134收容于容腔112内，并能够在容腔112内移动，第一刚性绳132远离大腿护件120的一端通过滑块134与第一弹性件131的第二端连接。第一刚性绳132能够带动滑块134在容腔112内移动，以通过滑块134拉伸第一弹性件131的第二端，进而实现第一弹性件131的弹性储能。

如图2及图3所示，在一实施例中，大腿助力机构100还包括第一离合组件140，第一离合组件140能够在用户20的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前将第一弹性件131远离大腿护件120的一端进行单向锁定,并能够在用户20的大腿伸展到预设角度时解除第一弹性件131远离大腿护件120的一端的锁定；第一离合组件140还能够在用户20的大腿屈曲到另一预设角度时将第一弹性件131远离大腿护件120的一端进行单向锁定，以确保第一弹性件131能够在用户20的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被第一刚性绳132拉动进行弹性储能，并在用户20的大腿伸展到预设角度时通过大腿护件120为用户20的大腿的屈曲运动提供助力，同时避免用户20的大腿屈曲到另一预设角度时在第一弹性件131的作用下继续进行屈曲运动。

如图3所示，在一实施例中，第一离合组件140包括单向齿条141和棘爪142，单向齿条141设置于腰部护件110上，并能够相对腰部护件110沿第一方向移动，且第一刚性绳132与单向齿条141相连接；棘爪142设置于腰部护件110上，棘爪142能够相对腰部护件110朝靠近或远离单向齿条141的方向移动,以与单向齿条141相啮合或分离。

当用户20的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前且棘爪142与单向齿条141相啮合时，单向齿条141能够相对腰部护件110沿第一方向的正方向(X方向)单向移动，以使得第一刚性绳132被单向齿条141限制沿第一方向的反方向(X的反方向)的移动，进而实现第一弹性件131远离大腿护件120的一端的单向锁定，以确保第一弹性件131能够在用户20的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被第一刚性绳132拉动进行弹性储能。

当用户20的大腿伸展到预设角度且棘爪142与单向齿条141相分离时，单向齿条141能够相对腰部护件110沿第一方向的反方向(X的反方向)移动，以使得第一刚性绳132沿第一方向的反方向(X的反方向)的移动的限制被解除，进而实现第一弹性件131远离大腿护件120的一端的锁定的解除，以确保在用户20的大腿伸展到预设角度时通过大腿护件120为用户20的大腿的屈曲运动提供助力。

当用户20的大腿屈曲到另一预设角度且棘爪142与单向齿条141相啮合时，单向齿条141能够相对腰部护件110沿第一方向的正方向(X方向)单向移动，以使得第一刚性绳132被单向齿条141限制沿第一方向的反方向(X的反方向)的移动，进而实现第一弹性件131远离大腿护件120的一端的单向锁定，以避免用户20的大腿屈曲到另一预设角度时在第一弹性件131的作用下继续进行屈曲运动。

在一实施例中，第一离合组件140还包括第一推抵件143和第二推抵件144，第一推抵件143设置于单向齿条141的一端，第一推抵件143具有第一斜面145，当用户20的大腿伸展且棘爪142与单向齿条141相啮合时，单向齿条141能够带动第一推抵件143沿第一方向靠近棘爪142的第一侧,以使第一推抵件143的第一斜面145抵持棘爪142的第一侧并带动棘爪142相对腰部护件110朝远离单向齿条141的方向移动,从而以使用户20的大腿伸展到预设角度时棘爪142与单向齿条141相分离。

第二推抵件144设置于单向齿条141远离第一推抵件143的一端，第二推抵件144具有第二斜面146，当用户20的大腿开始屈曲直至屈曲到另一预设角度之前且棘爪142与单向齿条141相分离时，单向齿条141能够带动第一推抵件143沿第一方向靠近棘爪142的第二侧,以使第二推抵件144的第二斜面146抵持棘爪142的第二侧并带动棘爪142相对腰部护件110朝靠近单向齿条141的方向移动,从而以使用户20的大腿屈曲到另一预设角度时棘爪142与单向齿条141相啮合。

通过第一推抵件143和第二推抵件144的设置，使得棘爪142与单向齿条141之间的啮合和分离状态切换更为便捷，无需人工驱动棘爪142相对腰部护件110移动，大大提升了助力外骨骼10的机械自动化性能。

在一实施例中，第一推抵件143、第二推抵件144以及单向齿条141一体成型设置。

如图1及图4所示，上述助力外骨骼10还包括脚踝助力机构200，脚踝助力机构200包括小腿护件210、脚部护件220及第二弹性组件230，小腿护件210和脚部护件220分别用于穿戴于用户20的小腿和脚部上；第二弹性组件230连接于小腿护件210和脚部护件220之间，第二弹性组件230能够在用户20的脚跟着地至脚跟离地之前被脚部护件220拉动进行弹性储能，并能够在用户20的脚跟离地时通过脚部护件220为用户20的脚踝的趾曲运动提供助力。

如图4及图5所示，在一实施例中，第二弹性组件230包括第二弹性件232和第二刚性绳234,第二弹性件232的一端与小腿护件210连接，第二刚性绳234的一端与第二弹性件232的另一端连接，第二刚性绳234的另一端与脚部护件220连接，第二弹性件232能够在用户20的脚跟着地至脚跟离地之前被第二刚性绳234拉动进行弹性储能，并能够在用户20的脚跟离地时通过脚部护件220为用户20的脚踝的趾曲运动提供助力。

在一实施例中，脚踝助力机构200还包括第二离合组件240，第二离合组件240能够在用户20的脚跟着地至脚跟离地之前将第二弹性件232远离脚部护件220的一端进行单向锁定，并能够在用户20的脚跟离地时解除第二弹性件232远离脚部护件220的一端的锁定，以确保第二弹性件232能够在用户20的脚跟着地至脚跟离地之前被脚部护件220拉动进行弹性储能，并在用户20的脚跟离地时通过脚部护件220为用户20的脚踝的趾曲运动提供助力。

如图5及图6所示，在一实施例中，第二离合组件240包括支撑座241、单向齿柱242及锁止组件243，支撑座241位于小腿护件210和脚部护件220之间，支撑座241用于穿戴于用户20的小腿上，支撑座241内设置有安装腔2412；单向齿柱242穿设于安装腔2412，并能够沿第二方向移动，且单向齿柱242连接在第二刚性绳234远离脚部护件220的一端，具体地，单向齿柱242套设于第二刚性绳234远离脚部护件220的一端；锁止组件243收容于安装腔2412内，锁止组件243能够朝靠近或远离单向齿柱242的方向移动，以与单向齿柱242相啮合或分离。

当用户20的脚跟着地至脚跟离地之前且锁止组件243与单向齿柱242相啮合时，单向齿柱242能够沿第二方向的正方向(Y方向)移动，以实现第二弹性件232远离小腿护件210的一端的锁定，进而确保第二弹性件232能够在用户20的脚跟着地至脚跟离地之前被脚部护件220拉动进行弹性储能。

当用户20的脚跟离地时且锁止组件243与单向齿柱242相分离时，单向齿柱242能够沿第二方向的反方向(Y的反方向)移动，以实现第二弹性件232远离小腿护件210的一端的锁定的解除，进而确保第二弹性件232能够在用户20的脚跟离地时通过脚部护件220为用户20的脚踝的趾曲运动提供助力。

如图6所示，在一实施例中，锁止组件243包括移动件2431、锁止件2432、第三弹性件2433及第三刚性绳2434，移动件2431收容于安装腔2412内，并能够沿安装腔2412的高度方向弹性移动；移动件2431上设置有第三斜面2435；锁止件2432收容于安装腔2412内，并能够沿安装腔2412的长度方向弹性移动；锁止件2432上设置有与第三斜面2435相配合的第四斜面2436；第三弹性件2433设置于小腿护件210内；第三刚性绳2434的一端伸入至小腿护件210内并与第三弹性件2433连接，第三刚性绳2434的另一端伸入至安装腔2412内并与移动件2431连接。

当用户20的脚跟着地至脚跟离地之前，第三弹性件2433能够被用户20的脚跟下压并通过第三刚性绳2434带动移动件2431朝安装腔2412的高度方向向下移动，以通过移动件2431带动锁止件2432朝安装腔2412的长度方向靠近单向齿棒并实现锁止件2432与单向齿棒的啮合。

当用户20的脚跟离地时，施加在第三弹性件2433上的压持力被撤除，第三弹性件2433恢复原状，使得移动件2431能够朝安装腔2412的高度方向向上弹性复位，从而以使锁止件2432朝安装腔2412的长度方向远离单向齿棒弹性复位并实现锁止件2432与单向齿棒的分离。

在一实施例中，移动件2431上设置有传动部2437，锁止件2432上设置有滑槽2438，传动部2437穿设于滑槽2438,移动件2431能够沿安装腔2412的高度方向移动,以使传动部2437相对滑槽2438上下移动，传动部2437的外侧壁上设置有第三斜面2435，滑槽2438的内侧壁上设置有第四斜面2436。

在一实施例中，锁止组件243还包括第四弹性件和第五弹性件2439，第四弹性件弹性抵持在移动件2431和锁止件2432之间，第四弹性件用于向移动件2431提供朝安装腔2412的高度方向向上移动的弹性回复力。第五弹性件2439弹性抵持在移动件2431和锁止件2432之间，第五弹性件2439用于向锁止件2432提供朝安装腔2412的长度方向远离单向齿棒移动的弹性回复力。

上述助力外骨骼10，当设置大腿助力机构100时，大腿助力机构100的第一弹性组件130能够在用户20的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被拉动实现弹性储能，且在用户20的大腿伸展到预设角度时释放弹性储能并通过大腿护件120为用户20的大腿的屈曲运动提供助力；当设置脚踝助力机构200时，脚踝助力机构200的第二弹性组件230能够在用户20的脚跟着地至脚跟离地之前被拉动实现弹性储能，且在用户20的脚跟离地时释放弹性储能并通过脚部护件220为用户20的脚踝的趾曲运动提供助力，因此，上述助力外骨骼10通过第一弹性组件130和/或第二弹性组件230的设置能够最大程度地利用用户肢体步态过程中的能量，在不设置传感器的前提下即可较好地适应于用户20的行走，使得整个助力外骨骼10简单方便，具有轻量化、便利化以及穿戴方便的优点。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种助力外骨骼，其特征在于,包括：

大腿助力机构，包括腰部护件、大腿护件及第一弹性组件，所述腰部护件和所述大腿护件分别用于穿戴于用户的腰部和大腿上；所述第一弹性组件连接于所述腰部护件和所述大腿护件之间，所述第一弹性组件能够在所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被所述大腿护件拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的大腿伸展到预设角度时通过所述大腿护件为所述用户的大腿的屈曲运动提供助力；和/或

脚踝助力机构，包括小腿护件、脚部护件及第二弹性组件，所述小腿护件和所述脚部护件分别用于穿戴于用户的小腿和脚部上；所述第二弹性组件连接于所述小腿护件和所述脚部护件之间，所述第二弹性组件能够在所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前被所述脚部护件拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的脚跟离地时通过所述脚部护件为所述用户的脚踝的趾曲运动提供助力；

所述大腿助力机构还包括第一离合组件，所述第一离合组件能够在所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前将所述第一弹性件靠近所述大腿护件的一端进行单向锁定,并能够在所述用户的大腿伸展到预设角度时解除所述第一弹性件靠近所述大腿护件的一端的锁定；所述第一离合组件还能够在所述用户的大腿屈曲到另一预设角度时将所述第一弹性件靠近所述大腿护件的一端进行单向锁定。

2.根据权利要求1所述的助力外骨骼，其特征在于,所述第一弹性组件包括第一弹性件和第一刚性绳,所述第一弹性件的一端与所述腰部护件连接，所述第一刚性绳的一端与所述第一弹性件的另一端连接，所述第一刚性绳的另一端与所述大腿护件连接，所述第一弹性件能够在所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前被所述第一刚性绳拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的大腿伸展到预设角度时通过所述大腿护件为所述用户的大腿的屈曲运动提供助力。

3.根据权利要求2所述的助力外骨骼，其特征在于,所述第一离合组件包括：

单向齿条，设置于所述腰部护件上，并能够相对所述腰部护件沿第一方向移动，且所述第一刚性绳与所述单向齿条相连接；及

棘爪，设置于所述腰部护件上，所述棘爪能够相对所述腰部护件朝靠近或远离所述单向齿条的方向移动,以与所述单向齿条相啮合或分离；

当所述用户的大腿开始伸展直至伸展到预设角度之前且所述棘爪与所述单向齿条相啮合时，所述单向齿条能够相对所述腰部护件沿所述第一方向的正方向单向移动，以使得所述第一刚性绳被所述单向齿条限制沿所述第一方向的反方向的移动，进而实现所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端的单向锁定；

当所述用户的大腿伸展到预设角度且所述棘爪与所述单向齿条相分离时，所述单向齿条能够相对所述腰部护件沿所述第一方向的反方向移动，以使得所述第一刚性绳沿所述第一方向的反方向的移动的限制被解除，进而实现所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端的锁定的解除；

当所述用户的大腿屈曲到另一预设角度且所述棘爪与所述单向齿条相啮合时，所述单向齿条能够相对所述腰部护件沿所述第一方向的正方向单向移动，以使得所述第一刚性绳被所述单向齿条限制沿所述第一方向的反方向的移动，进而实现所述第一弹性件远离所述大腿护件的一端的单向锁定。

4.根据权利要求3所述的助力外骨骼，其特征在于,所述第一离合组件还包括：

第一推抵件，设置于所述单向齿条的一端，所述第一推抵件具有第一斜面，当所述用户的大腿伸展且所述棘爪与所述单向齿条相啮合时，所述单向齿条能够带动所述第一推抵件沿所述第一方向靠近所述棘爪的第一侧,以使所述第一推抵件的第一斜面抵持所述棘爪的第一侧并带动所述棘爪相对所述腰部护件朝远离所述单向齿条的方向移动,从而以使所述用户的大腿伸展到预设角度时所述棘爪与所述单向齿条相分离；及

第二推抵件，设置于所述单向齿条远离所述第一推抵件的一端，所述第二推抵件具有第二斜面，当所述用户的大腿开始屈曲直至屈曲到另一预设角度之前且所述棘爪与所述单向齿条相分离时，所述单向齿条能够带动所述第一推抵件沿所述第一方向靠近所述棘爪的第二侧,以使所述第二推抵件的第二斜面抵持所述棘爪的第二侧并带动所述棘爪相对所述腰部护件朝靠近所述单向齿条的方向移动,从而以使所述用户的大腿屈曲到另一预设角度时所述棘爪与所述单向齿条相啮合。

5.根据权利要求1所述的助力外骨骼，其特征在于,所述第二弹性组件包括第二弹性件和第二刚性绳,所述第二弹性件的一端与所述小腿护件连接，所述第二刚性绳的一端与所述第二弹性件的另一端连接，所述第二刚性绳的另一端与所述脚部护件连接,所述第二弹性件能够在所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前被所述脚部护件拉动进行弹性储能，并能够在所述用户的脚跟离地时通过所述脚部护件为所述用户的脚踝的趾曲运动提供助力。

6.根据权利要求5所述的助力外骨骼，其特征在于,所述脚踝助力机构还包括第二离合组件，所述第二离合组件能够在所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前将所述第二弹性件靠近所述脚部护件的一端进行单向锁定，并能够在所述用户的脚跟离地时解除所述第二弹性件靠近所述脚部护件的一端的锁定。

7.根据权利要求6所述的助力外骨骼，其特征在于,所述第二离合组件包括：

支撑座，位于所述小腿护件和所述脚部护件之间，所述支撑座用于穿戴于所述用户的小腿上，所述支撑座内设置有安装腔；

单向齿柱，穿设于所述安装腔，并能够沿第二方向移动，且所述单向齿柱连接在所述第二刚性绳远离所述脚部护件的一端；及

锁止组件，收容于所述安装腔内，所述锁止组件能够朝靠近或远离所述单向齿柱的方向移动，以与所述单向齿条相啮合或分离；

当所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前且所述锁止组件与所述单向齿柱相啮合时，所述单向齿柱能够沿所述第二方向的正方向移动，以实现所述第二弹性件远离所述小腿护件的一端的锁定；

当所述用户的脚跟离地时且所述锁止组件与所述单向齿柱相分离时，所述单向齿柱能够沿所述第二方向的反方向移动，以实现所述第二弹性件远离所述小腿护件的一端的锁定的解除。

8.根据权利要求7所述的助力外骨骼，其特征在于,所述锁止组件包括：

移动件，收容于所述安装腔内，并能够沿所述安装腔的高度方向弹性移动；所述移动件上设置有第三斜面；

锁止件，收容于所述安装腔内，并能够沿所述安装腔的长度方向弹性移动；所述锁止件上设置有用于与所述第三斜面相配合的第四斜面；及

第三弹性件，设置于所述小腿护件内；及

第三刚性绳，所述第三刚性绳的一端伸入至所述小腿护件内并与所述第三弹性件连接，所述第三刚性绳的另一端伸入至所述安装腔内并与所述移动件连接；

当所述用户的脚跟着地至脚跟离地之前，所述第三弹性件能够被所述用户的脚跟下压并通过所述第三刚性绳带动所述移动件朝所述安装腔的高度方向向下移动，以通过所述移动件带动所述锁止件朝所述安装腔的长度方向靠近所述单向齿棒并实现所述锁止件与所述单向齿棒的啮合；

当所述用户的脚跟离地时，施加在所述第三弹性件上的压持力被撤除，使得所述移动件能够朝所述安装腔的高度方向向上弹性复位，从而以使所述锁止件朝所述安装腔的长度方向远离所述单向齿棒弹性复位并实现所述锁止件与所述单向齿棒的分离。

9.根据权利要求8所述的助力外骨骼，其特征在于，所述锁止组件还包括：

第四弹性件，弹性抵持在所述移动件和所述锁止件之间，所述第四弹性件用于向所述移动件提供朝所述安装腔的高度方向向上移动的弹性回复力；及

第五弹性件，弹性抵持在所述移动件和所述锁止件之间，所述第五弹性件用于向所述锁止件提供朝所述安装腔的长度方向远离所述单向齿棒移动的弹性回复力。

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