CN114714325A - 上肢助力外骨骼及可辅助搬运的外骨骼装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了上肢助力外骨骼及一种外骨骼装置，包括穿戴于人体的上肢弹性蓄能机构及力传输部件；所述力传输部件连接上肢弹性蓄能机构及穿戴者上肢，使得当穿戴者舒展上肢关节时所述力传输部件驱动所述上肢弹性蓄能机构蓄能，而当穿戴者上肢关节弯曲时所述上肢弹性蓄能机构释放弹性势能为穿戴者上肢助力。其中，所述上肢弹性蓄能机构包括弹性蓄能部件，所述力传输部件为拉线；所述拉线可拉动所述弹性蓄能部件收缩蓄能，而当所述弹性蓄能部件舒张时能带动所述拉线为上肢助力。本发明的原理在于通过弯曲关节如腰部、腿部关节促使弹性蓄能机构蓄能，而当腰部和腿部关节舒展时弹性蓄能机构释放蓄积的弹性势能从而达到助力的效果。

Description

上肢助力外骨骼及可辅助搬运的外骨骼装置

本申请要求2021年1月4日提交的中国专利申请CN202110001245.6和2021年7月6日提交的中国专利申请CN2021107621582的优先权，上述中国专利申请以引用方式全文并入。

技术领域

本发明属于穿戴设备技术领域，具体涉及一种能为上肢助力的外骨骼以及包含该上肢外骨骼的外骨骼装置。

背景技术

虽然当今物流运输、物资搬运等可以通过陆海空多种途径进行，然而人力搬运始终是一种重要且难以替代的搬运方式。例如地质灾害救援时，最急需物质运输时却因为道路损毁，只能靠人力搬运物资。而人体受到自身生理结构的限制，长时间搬运物资的能力通常难以超过20kg。若采用背包或背架等负重装置，则长时间负重能力可以提升至30～50kg。但因为背包和背架仍然要依靠人体肩部和背部承受负重重力，并通过人体下肢骨骼肌进行支撑，因此背包和背架的辅助负重能力有限。此外，人体还经常采用胸前抱、肩部扛、手部提等方式搬运货物。这些方式搬运重物时，通常不是因为运动过量导致其搬运疲劳，而是因为肩部、手臂、手指等部位长时间受到局部重压，使局部肢体感觉严重不适，进而达到搬运疲劳极限。例如，手提10kg重的朔料袋，搬运数分钟不到，提拉袋体的手指就会因为受到严重的勒拉而导致局部缺血，需要换手或休息才能继续搬运。此外，因为物品不适宜抱、抬、拿等，导致人体上肢需要额外使出较大的持续力才能将物体抬离地面进行搬运，也是导致搬运效率低下的重要原因。例如，当人体弯腰拾取重物，然后抬起重物的过程中，手指受到局部压力会表现出明显的缺血现象，并且搬运重物的过程，不仅需要手臂提供一定的作用力，当重物较重时，还需要腰部保持一定的后倾角度，才能防止重物下滑，因此手臂肌肉，尤其上臂肌肉和腰部肌肉在持续用劲，进而造成搬运重物片刻后立刻感觉到手臂和腰部酸痛。外骨骼装置是一种穿戴在人体外部的机械装置，该装置可以顺应人体肢体运动，辅助人体承受负重或人体自身体重，甚至辅助人体肢体进行运动，因此它在灾难救援、单兵负重、消防抢险、户外徒步、物流运输等领域都有较强的应用前景。尽管现今已有多种外骨骼用于辅助人体负重，然而人体在提起重物的瞬间主要依靠上肢关节弯曲，然而现有的外骨骼并且没有考虑上肢助力，使得穿戴者在举升重物的瞬间依然只能依靠自身上肢力量将重物抬起。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种上肢助力外骨骼及可辅助搬运的外骨骼装置，在搬运重物时可对穿戴者进行助力。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种上肢助力外骨骼，包括穿戴于人体的上肢弹性蓄能机构及力传输部件；所述力传输部件连接上肢弹性蓄能机构及穿戴者上肢，使得当穿戴者舒展上肢关节时力传输部件驱动上肢弹性蓄能机构蓄能，而当穿戴者上肢关节弯曲时上肢弹性蓄能机构释放弹性势能为穿戴者上肢助力。其原理在于通过上肢关节的舒展促使上肢弹性蓄能机构蓄能，而当上肢弯曲搬运重物时上肢弹性蓄能机构释放蓄积的弹性势能从而达到为上肢助力的效果。

作为一种改进，所述上肢弹性蓄能机构包括弹性蓄能部件，所述力传输部件为拉线；拉线可拉动弹性蓄能部件收缩蓄能，而当弹性蓄能部件舒张时能带动拉线为上肢助力。

作为一种改进，所述弹性蓄能部件为卷簧，所述拉线收卷在绞盘上并利用绞盘与卷簧联动，从而拉动卷簧收缩蓄能或者被卷簧拉动为上肢助力。

作为一种改进，所述上肢弹性蓄能机构还包括安装座，所述绞盘利用花键轴可转动地安装在安装座内；所述卷簧套于花键轴上，其外端与安装座连接，其内端与花键轴连接。

作为一种改进，还包括穿戴在人体肩部的肩部穿戴件，所述拉线绕过肩部穿戴件与人体上肢连接。

作为一种改进，还包括线管，所述线管一端固定在安装座供拉线穿出的开口上，另一端固定在肩部穿戴件上；所述拉线贯穿线管。

作为一种改进，包括设置在肩部穿戴件上的拉线导向装置，所述拉线导向装置包括上下两个用于夹持拉线的辊轮。

作为一种改进，还包括背部安装板，所述安装座利用背部安装板固定在人体背部或者人体穿戴的背部外骨骼上。

作为一种改进，还包括穿戴于人体手部的手部穿戴件，所述力传输部件与手部穿戴件连接。

作为一种改进，所述手部穿戴件为手套，并且手套与力传输部件可拆卸地连接。

本发明还提供一种可辅助搬运的外骨骼装置，包括用于为腰部助力的腰部外骨骼以及上述为上肢助力的上肢外骨骼。

作为一种改进，还包括用于调节腰部外骨骼穿戴位置的调节装置。

作为一种改进，所述调节装置包括间距调节板以及沿穿戴者脊柱方向设置的间距调节杆；所述间距调节杆上开有沿其轴向排布的若干调节孔，所述腰部外骨骼上设置有与调节孔配合定位连接的定位扣件。

作为一种改进，还包括背部外骨骼以及与背部外骨骼连接的柔性肩带；还包括固定带，所述固定带一端与柔性肩带连接另一端与腰部外骨骼连接，用于将背部外骨骼和腰部外骨骼固定在人体上。

作为一种改进，所述腰部外骨骼包括腰部外骨骼本体以及腰部助力机构。

作为一种改进，所述一种腰部助力机构包括穿戴于人体的腰部弹性蓄能机构以及力传输件；所述力传输件连接腰部弹性蓄能机构以及穿戴者肢体，使得当穿戴者肢体关节弯曲时力传输件驱动腰部弹性蓄能机构蓄能，而当穿戴者腰部舒展时腰部弹性蓄能机构释放弹性势能为穿戴者腰部助力。其原理在于通过弯曲关节如腰部、腿部关节促使腰部弹性蓄能机构蓄能，而当腰部和腿部关节舒展时腰部弹性蓄能机构释放蓄积的弹性势能从而达到助力的效果。

作为一种改进，所述腰部弹性蓄能机构包括弹性蓄能部件和动滑轮组；所述力传输件为拉线，拉线绕过动滑轮组，并且当拉线拉动动滑轮组发生位移时，动滑轮组对弹性蓄能部件作用使得弹性蓄能部件蓄能。通过动滑轮组来驱动弹性蓄能部件蓄能，使得蓄能过程更加省力。并且动滑轮组使得弹性蓄能部件蓄能的行程缩短，让整个机构更加的小型化。

作为一种进一步的优选，所述弹性蓄能部件为压簧，拉线拉动动滑轮组驱动压簧压缩时蓄能。压簧为压缩蓄能，能够进一步减小行程，使得设备小型化。

作为一种进一步的优选，所述弹性蓄能部件为拉簧，拉线拉动动滑轮组驱动拉簧拉伸时蓄能。拉簧为拉伸蓄能。

作为另一种更进一步的改进，还包括定滑轮组，所述拉线绕过定滑轮组；所述定滑轮组和动滑轮组分设于弹性蓄能部件的两端并位于弹性蓄能部件伸缩方向上，并且动滑轮组的运动方向与弹性蓄能部件伸缩方向一致。利用定滑轮组改变拉力的方向以符合弹性蓄能部件的蓄能方向。

作为一种改进，所述动滑轮组中的动滑轮数量比定滑轮组中的定滑轮多一个，使得定滑轮正对两个动滑轮之间的间隙。使得受力均衡，并且让拉线的方向尽量与动滑轮组的运动方向一致。

作为一种改进，还包括沿弹性蓄能部件伸缩方向设置的导向柱，所述动滑轮组安装在导向柱上且可沿导向柱滑动。

作为一种改进，还包括可沿导向柱滑动的动滑轮座，所述动滑轮设置在动滑轮座上；当穿戴者肢体关节弯曲带动拉线拉动动滑轮组时，动滑轮座能够驱使弹性蓄能部件蓄能。

作为一种改进，还包括缓冲部件，所述缓冲部件在弹性蓄能部件释放弹性势能时产生阻力。避免弹性蓄能部件释放弹性势能过于猛烈对穿戴者造成不适甚至伤害。

作为一种改进，所述缓冲部件为气弹簧。

作为一种改进，所述弹性蓄能部件为偶数个，对称设置于缓冲部件两侧，使得两侧受力平衡。

作为一种改进，所述弹性蓄能机构固定在穿戴者躯干部，所述拉线绕过动滑轮组后其两端分别与穿戴者左右下肢连接。拉线与下肢连接后，无论是穿戴者弯腰、下蹲均可以带动拉线促使弹性蓄能部件蓄能，符合人体提升重物时的姿态。

作为一种改进，所述弹性蓄能机构固定在穿戴者腰部，所述拉线与穿戴者的小腿或/和足部连接。

作为一种改进，所述拉线两端分别与穿戴者穿戴的左右下肢外骨骼连接。

作为一种改进，所述弹性蓄能机构利用腰部安装板固定在穿戴者腰部上。

作为一种改进，所述腰部安装板固定在穿戴者穿戴的腰部外骨骼本体上。

作为一种改进，还包括壳体，所述弹性蓄能机构安装在壳体内。

作为一种改进，所述壳体内设置有对动滑轮组进行限位的限位板，用于对动滑轮组的最大行程进行限定。

作为一种改进，所述拉线为带状；所述壳体上开有供拉线两端穿出的开口；所述开口处设置有用于将拉线整理舒展的导向组件。带状的拉线在接触人体时舒适性更高。

作为一种改进，所述导向组件包括左右两个导向安装座，所述两个导向安装座之间设置有导向杆。

作为一种改进，所述拉线为丝状；所述壳体上开有供拉线两端穿出的开口；所述开口处连接有供拉线穿出的线管。

作为一种改进，所述壳体内设置有固定线管的线管架。

本发明的有益之处在于：通过带助力的上肢外骨骼和腰部外骨骼来向穿戴者上肢和腰部提供相应的助力，使得穿戴者在搬运重物或运动过程中更加省力，从而起到了保护腰部肌肉的作用，避免长期搬运或运动而导致穿戴者的肌肉疲劳而导致的肌肉酸痛，甚至肌肉损伤或拉伤等情况。

附图说明

图1为本发明可辅助搬运的外骨骼装置穿戴在人体上的示意图；

图2为本发明可辅助搬运的外骨骼装置的结构示意图；

图3为腰部外骨骼中的腰部助力机构实施例1的示意图；

图4为腰部外骨骼中的腰部助力机构实施例1的爆炸图；

图5为腰部外骨骼中的腰部助力机构实施例1中动滑轮组的结构示意图；

图6为腰部外骨骼中的腰部助力机构实施例2的示意图；

图7为穿戴者穿戴腰部外骨骼搬运重物弯腰时，腰部助力机构中力传输件带动弹性蓄能机构蓄能的示意图；

图8为穿戴者穿戴腰部外骨骼进行正常行走迈右腿时，腰部助力机构中力传输件运动方向示意图；

图9为穿戴者穿戴腰部外骨骼进行正常行走迈左腿时，腰部助力机构中力传输件运动方向示意图；

图10为上肢外骨骼和腰部助力机构组合使用的示意图；

图11为上肢外骨骼、背部外骨骼、腰部外骨骼、下肢外骨骼组合使用的示意图；

图12为上肢外骨骼的爆炸图；

图13为调节机构的正视图；

图14为调节机构的后视图；

图15是本发明一示例性实施例的可用于辅助搬运的外骨骼实施例的结构示意图；

图16是本发明一示例性实施例的可用于辅助搬运的外骨骼与穿戴者已穿戴的其他外骨骼相配合的示意图；

图17是图16中外骨骼的前视图；

图18是本发明一示例性实施例的可用于辅助搬运的外骨骼中上肢助力机构的爆炸图；

图19是图18中上肢助力外骨骼组装后与长度调节机构相配合的示意图；

图20是图19中上肢助力外骨骼组装后与长度调节机构相配合后的前视图；

图21是图18中上肢助力外骨骼组装后与长度调节机构相配合后的后视图；

图22是反映肩部支撑机构与第一力传输件相配合的第一示意图；

图23是反映肩部支撑机构与第一力传输件相配合的第二示意图；

图24是本发明一示例性实施例的可用于辅助搬运的外骨骼中腰部助力机构的爆炸图；

图25是反映上肢助力机构与腰部助力机构通过长度调节机构相配合的前视图；

图26是反映腰部助力机构中第二蓄能机构的示意图；

图27是反映上肢助力机构与腰部助力机构通过长度调节机构相配合的后视图；

图28是本发明一示例性实施例的可用于辅助搬运的外骨骼中腰部助力机构的仰视图。

图中标记：1上肢外骨骼、2腰部助力机构、3下肢外骨骼、4腰部外骨骼本体；

11上肢弹性蓄能机构、12力传输部件、13手部穿戴件、14线管、15肩部穿戴件、16背部安装板；

111外盖、112绞盘、113花键轴、114卷簧、115座体、151辊轮、152转轴、171卡扣、172卡扣；

100间距调节板、101间距调节杆、102定位扣件、103柔性肩带、104固定带；

21腰部弹性蓄能机构、22力传输件、23腰部安装板、31腿部外骨骼、32足部外骨骼；

211弹性蓄能部件、212缓冲部件、213动滑轮组、214动滑轮座、215定滑轮组、216定滑轮座、217导向柱、218限位板、219壳体、210导向组件、221线管、222线管架；

2131第一动滑轮、2132第二动滑轮、2133第三动滑轮、2134滑轮保护盖、2141动滑轮座壳体、2142上盖、2143下盖、2144销轴、2145直线轴承、2151第一定滑轮、2152第二定滑轮、2161轴承座、219a前盖、219b后盖、2101导向安装座、2102导向杆；

3下肢外骨骼、31小腿外骨骼、32足部外骨骼；

4腰部外骨骼本体；

5背部外骨骼。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

本发明中所谓的上肢“助力”是指上肢弹性蓄能机构释放弹性势能产生的力的方向与穿戴者上肢关节弯曲的方向一致，从而帮助穿戴者上肢弯曲达到辅助抬起重物的作用。当穿戴者想通过上肢抬起重物时，常规动作应该是先伸直上肢关节拿取重物，再通过弯曲上肢关节将重物抬起。而上肢弹性蓄能机构在弯曲关节的过程中释放弹性势能，因此能够为上肢助力。

本发明中所谓的腰部“助力”是指腰部弹性蓄能机构释放弹性势能产生的力的方向与穿戴者腰部舒展的方向一致，从而推动穿戴者的腰部舒展。当穿戴者需要拾取重物时，通常需要向前前倾或弯曲腰部，而当穿戴者拾取起重物，且该重要较重时，在搬运过程中，穿戴者的腰部会有一定的前倾或者后倾。因此，为了保护穿戴者的腰部肌肉，同时向穿戴者腰部提供一定的助力。

本发明中所谓的“拉线”是指能够传递助力的线状或条状部件，例如钢丝，或绳索等。

本发明中所谓的“快拆”是指相连或相关联的两个部件/元件之间可能快速拆解或快速拆卸；而以可快速拆解/快速拆卸的方式相连的两个部件/元件之间的连接方式则称之为“快拆连接”。

实施例1

如图1、图2所示，本发明提供一种可辅助搬运的外骨骼装置，主要包括用于为腰部助力的腰部外骨骼以及用于为上肢助力的上肢外骨骼1。其中腰部外骨骼包括穿戴于人体的腰部外骨骼本体4以及腰部助力机构2。所述腰部助力机构2固定在腰部外骨骼本体4上，可与上肢外骨骼1、下肢外骨骼3配合使用。其中下肢外骨骼又分为小腿外骨骼31和足部外骨骼32。当然，本发明还可以配合背部外骨骼5协同工作。

如图13、14所示，为了适应各种体型的穿戴者，还包括用于调节腰部外骨骼穿戴位置的调节装置。所述调节装置包括间距调节板100以及沿穿戴者脊柱方向设置的间距调节杆101；所述间距调节杆101上开有沿其轴向排布的若干调节孔，所述腰部外骨骼上设置有与调节孔配合定位连接的定位扣件102。间距调节板固定在背部外骨骼上。

为了方便穿戴提供穿戴的舒适性，还包括与背部外骨骼5连接的柔性肩带103；还包括固定带104，所述固定带104一端与柔性肩带103连接另一端与腰部外骨骼连接，用于将背部外骨骼5和腰部外骨骼固定在人体上。

以下分别对腰部外骨骼和上肢外骨骼1做详细介绍。

如图3～图6所示，本发明提供的腰部外骨骼包括穿戴于人体的腰部外骨骼本体4以及腰部助力机构2。所述腰部助力机构2固定在腰部外骨骼本体4上。

具体地，腰部助力机构2包括穿戴于人体的腰部弹性蓄能机构21以及力传输件22；所述力传输件22连接腰部弹性蓄能机构21以及穿戴者肢体，使得当穿戴者肢体关节弯曲时力传输件22驱动腰部弹性蓄能机构21蓄能，而当穿戴者腰部舒展时腰部弹性蓄能机构21释放弹性势能为穿戴者腰部助力。

例如，腰部弹性蓄能机构21固定在穿戴者躯干部，力传输件22腰部连接弹性蓄能机构21以及穿戴者的下肢，当穿戴者弯腰、下蹲、行走过程中关节弯曲时，都能通过力传输件22带动腰部弹性蓄能机构21蓄能，从而使得当穿戴者腰部、腿部关节舒展时腰部弹性蓄能机构21蓄积的弹性势能释放出来为穿戴者的腰部助力。

本发明提供的腰部助力机构2也可以协同其他外骨骼一起工作，例如与上肢外骨骼1、下肢外骨骼3配合使用，当然，优选地还要配合腰部外骨骼本体4一起使用。但并不排除腰部助力机构单独使用直接与人体躯干和肢体连接产生助力。

如图3～4所示，具体地，腰部弹性蓄能机构21包括弹性蓄能部件211和动滑轮组213；所述力传输件22为拉线，拉线绕过动滑轮组213，并且当拉线拉动动滑轮213组发生位移时，动滑轮组213对弹性蓄能部件211作用使得弹性蓄能部件211蓄能。也可以是其他形式的力传输件22如刚性的拉杆直接带动弹性蓄能部件211蓄能，只是本发明优选上述拉线及动滑轮组213的形式。

动滑轮组213有着省力但施力距离变长的特性，本发明中两种特性都得到了很好的应用。在弯曲关节驱动弹性蓄能部件211蓄能的过程中，首先动滑轮组213能够省力，使得驱动弹性蓄能部件211蓄能时用的力大大小于弹性蓄能部件211释放弹性势能所产生的助力，做到了真正的省力，使得助力行为更加有意义。其次穿戴者抬起重物实际上最需要的是将重物抬离地面一瞬间的助力，尽管拉动拉线是一个较长的过程，但反过来说，弹性蓄能部件211所蓄积的弹性势能在短距离就能完全释放，与上述抬起重物时的所需要的爆发力相吻合。同时，较短的释放距离还能让整个装置更加的小型化。

弹性蓄能部件211是多种多样的，只要能够通过形变蓄积弹性势能即可，包括压簧、拉簧、橡皮筋等。可以预见的是，当弹性蓄能部件211为压簧，拉线拉动动滑轮组213驱动压簧压缩时蓄能。当弹性蓄能部件211为拉簧，拉线拉动动滑轮组213驱动拉簧拉伸时蓄能。

为了使得腰部或者腿部弯曲时能拉动拉线带动驱动动滑轮组213压缩压簧或者拉伸拉簧蓄能，腰部助力机构2还包括定滑轮组215，所述拉线绕过定滑轮组215；所述定滑轮组215和动滑轮组213分设于弹性蓄能部件211的两端并位于弹性蓄能部件211伸缩方向上，并且动滑轮组213的运动方向与弹性蓄能部件211伸缩方向一致。例如当弹性蓄能部件211为压簧并且其与穿戴者脊柱走向一致时，动滑轮组213和定滑轮组215分设于压簧上、下方向，并且当动滑轮组213向定滑轮组215靠近压簧被压缩蓄能。

另外，本发明中所述的定滑轮组215和动滑轮213组中定滑轮和动滑轮的数量≥1个，优选地，动滑轮组213中的动滑轮数量比定滑轮组215中的定滑轮多一个，使得定滑轮正对两个动滑轮之间的间隙。

为了让动滑轮组213按既定路线运动，本发明还包括沿弹性蓄能部件211伸缩方向设置的导向柱217，所述动滑轮组213安装在导向柱217上且可沿导向柱217滑动。还包括可沿导向柱217滑动的动滑轮座214，所述动滑轮设置在动滑轮座214上；当穿戴者肢体关节弯曲带动拉线拉动动滑轮组213时，动滑轮座214能够驱使弹性蓄能部件211蓄能。

本发明还设置了缓冲部件212，所述缓冲部件212在弹性蓄能部件211释放弹性势能时产生阻力。并且弹性蓄能部件211为偶数个，对称设置于缓冲部件212两侧，使得两侧受力平衡。

为了穿戴的舒适性，弹性蓄能机构21利用腰部安装板23固定在穿戴者腰部上，也可以利用腰部安装板23固定在穿戴者穿戴的腰部外骨骼本体4上。

本发明还设置有壳体219，所述弹性蓄能机构21安装在壳体内。壳体内设置有对动滑轮组211进行限位的限位板218，用于对动滑轮组213的最大行程进行限定。

腰部助力机构2的实施1中，弹性蓄能部件211为压簧，所述压簧为并排设置的两根。而缓冲部件212为气弹簧，两根压簧分设与气弹簧左右两侧。动滑轮组213和定滑轮组215分设于压簧上下。气弹簧释放的速度远小于压簧，能够给压簧一定阻力并且保证压簧平稳释放，避免瞬间的爆发力对穿戴者的腰部带来冲击。

导向柱217为平行设置的两根，与压簧方向一致。动滑轮座213设置在导向柱217上并可沿导向柱217上下运动从而驱使压簧压缩蓄能。动滑轮座214具体结构如图5所示，包括动滑轮座壳体2411、上盖2412、下盖2413，本实施例中的动滑轮组213包含的第一动滑轮2131、第一动滑轮2132、第一动滑轮2133通过销轴2144可转动地连接在动滑轮座壳体2141上。另外还包括设置在动滑轮座壳体2141上的直线轴承2144，用于与导向柱217配合运动。缓冲部件212气弹簧与下盖2143连接。

定滑轮组包括第一定滑轮2151和第二定滑轮2152，其可转动地连接在定滑轮座216上。

另外，本实施例中壳体219由前壳219a和背壳219b拼合而成，由于本实施例中拉线为扁平的带状如编织带，因此壳体219上开有供拉线两端穿出的开口；所述开口处设置有用于将拉线整理舒展的导向组件210。导向组件210包括左右两个导向安装座2101，所述两个导向安装座2101之间设置有导向杆2102。两个导向安装座2101的间距与带状拉线的宽度一致或者略大，而导向杆2102的高度于拉线的厚度一致或者略大，这样就能防止拉线卷曲。

本实施例中，弹性蓄能机构21利用腰部安装板23固定在穿戴者穿戴的腰部外骨骼本体4上。拉线与下肢外骨骼3中的小腿外骨骼31以及足部外骨骼32均有连接点。具体地，腰部安装板23的结构设计符合人体工学的弧度。腰部安装板23与背盖219b之间可通过螺钉等固定件可拆卸地连接，也可通过卡扣配合等方式可拆卸地连接。

实施例2

实施例2如图6所示，与实施例1不同的是，本实施例中动滑轮组213包含两个动滑轮即第一动滑轮2131和第二动滑轮2132，而定滑轮组215仅一个定滑轮。另外动滑轮外设置有滑轮保护盖2134包裹，而定滑轮座216上设置有轴承座2161。

本实施例中，拉线为丝状如钢丝，因此壳体219上开有供拉线两端穿出的开口；所述开口处连接有供拉线穿出的线管221，线管221能有效避免拉线打结。所述壳体219内设置有固定线管221的线管架222。

附图7～9展示了穿戴者弯腰或者行走时，关节弯曲对弹性蓄能部件211的驱动蓄能情况，箭头标示运动方向。

如图10～12所示，本发明中的上肢外骨骼1包括穿戴于人体的上肢弹性蓄能机构11及力传输部件12；所述力传输部件12连接上肢弹性蓄能机构11及穿戴者上肢，使得当穿戴者舒展上肢关节(尤其是肘关节)时力传输部件12驱动上肢弹性蓄能机构11蓄能，而当穿戴者上肢关节弯曲时上肢弹性蓄能机构11释放弹性势能为穿戴者上肢助力。

具体地，所述上肢弹性蓄能机构11包括弹性蓄能部件，而本实施例中，所述力传输部件12为拉线；拉线可拉动弹性蓄能部件收缩蓄能，而当弹性蓄能部件舒张时能带动拉线为上肢助力。并且本实施例中，所述弹性蓄能部件为卷簧114，所述拉线收卷在绞盘112上并利用绞盘112与卷簧114联动，从而拉动卷簧114收缩蓄能或者被卷簧114拉动为上肢助力。可以预见的是，上肢弹性蓄能机构11的弹性蓄能部件还可以是除卷簧114外的其他弹性部件如拉簧、压簧、皮筋等等，但对于本实施例来说，卷簧114无论在舒张和收缩时体积都较小，更加容易实现设备的小型化。

另外，所述上肢弹性蓄能机构11还包括安装座，所述绞盘112利用花键轴113可转动地安装在安装座内；所述卷簧114套于花键轴113上，其外端与安装座连接，其内端与花键轴113连接。而安装座包括座体115和外盖111，可将绞盘112、卷簧114等部件收纳。

由于本实施例中力传输部件12选用了拉线，为了方便设置拉线需要绕过穿戴者的肩膀。但拉线在拉动时会对穿戴者的肩部产生一定的摩擦影响舒适性，为了解决这个问题，本实施例中还包括穿戴在人体肩部的肩部穿戴件15，本实施例中，肩部穿戴件15位于柔性肩带103上方。所述拉线绕过肩部穿戴件15与人体上肢连接。为了为拉线导向，还包括线管14，所述线管14一端固定在安装座供拉线穿出的开口上，另一端固定在肩部穿戴件15上；所述拉线贯穿线管14。为了保证拉线拉动顺畅，还包括设置在肩部穿戴件15上的拉线导向装置，所述拉线导向装置包括上下两个用于夹持拉线的辊轮151，所述辊轮151可转动地连接在转轴152上。

拉线与人体上肢可以直接连接能够达到助力的效果，但优选地，为了穿戴的舒适性，拉线最好是与穿戴在人体手部的手部穿戴件13连接。拉线和手部穿戴件13的连接为快拆结构，例如分别设置在手部穿戴件13和拉线端头的卡扣171和卡扣172。本实施例中，手部穿戴件13为手套。当然，本发明也不限制其他形式的手部穿戴件，只要能够与穿戴者小臂或者手部联动，在关节伸展时带动拉线驱动弹性蓄能机构即可。

可以预见的是，本发明中手部穿戴件13、拉线、上肢弹性蓄能机构11最好为两幅，与穿戴者两个上肢匹配。

为了方便穿戴，上肢外骨骼1还包括背部安装板16，所述安装座利用背部安装板16固定在人体背部或者人体穿戴的背部外骨骼5上。具体地，背部安装板16上开有安装孔，所述安装座固定在安装孔内。背部安装板16设置在间距调节板100的后方，因此间距调节板100在安装座的位置收窄，便于安装座的布置。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，在后续实施例(实施例3.1-3.3)中采用不同的附图标记和表述方式对本发明的技术方案作进一步的解释与说明。

实施例3.1

参见图15，本发明一示例性实施例外骨骼包括：相连的上肢助力机构P1和腰部助力机构P4，其中，该上肢助力机构P1可穿戴至穿戴者的背部(或穿戴者所穿戴的背部外骨骼P2，参见图16和图17)上，用于向穿戴者的上肢提供助力，腰部助力机构P4可穿戴至穿戴者的腰部(或穿戴者所穿戴的腰部外骨骼P3，参见图16和图17)上，并可与该穿戴者的下肢(或穿戴者所穿戴的下肢外骨骼P6，参见图16和图17)，用于向穿戴者的腰部提供助力。

本示例性实施例的外骨骼，当穿戴者上肢搬运或运动时，可通过上肢助力机构P1为穿戴者上肢提供助力，同时可通过该腰部助力机构P4向腰部提供保护和助力；并且由于该上肢助力机构安装在该背部支撑机构上，而该背部支撑机构还与该腰部助力机构相连(或者，该上肢助力机构直接与该腰部助力机构相连)，因此，当穿戴者负重或运动时，尤其是需要上肢和腰部同时发力时，该上肢助力机构和腰部助力可同时向该穿戴者提供相应的助力，大大降低了穿戴者的劳动强度，从而提升了工作效率和用户体验。

在一些实施例中，该背部外骨骼P2包括：采用可适应于穿戴者背部或脊椎运动柔性材料制成的柔性板。具体地，可在该柔性板的两侧分别设置相应的肩带和绑缚带等，使得穿戴者可通过该绑缚带和肩带穿戴该柔性板。当然，也可将该柔性板分别与外骨骼的肩部外骨骼P5(或肩关节)和腰部外骨骼P3(或腰部关节/髋关节)相连，从而使得穿戴者穿戴该外骨骼时，该柔性板自动贴合于穿戴者的背部。

在一些实施例中，参见图18，该上肢助力机构P1包括：用于承载重物的前负助力机构P11，用于向该前负助力机构P11传递助力的第一力传输件P12，以及用于向该第一力传输件P12提供助力的第一蓄能机构P13；其中，该第一力传输件P12的自由端与该前负助力机构P11相连，其固定端与该第一蓄能机构P13相连；当该前负助力机构P11承载重物时，该第一蓄能机构P13通过该第一力传输件P12向该前负助力机构P11提供助力。

在一些实施例中，该前负助力机构P11包括可适应于穿戴者左右手的手指运动(例如弯曲等动作)的柔性部件，如柔性材料制成的两个手套，且其可通过可以快速拆解的快拆方式与该第一力传输件P12相连，例如，可通过在该柔性部件上设置一快拆件(如卡扣P138)，在该第一力传输件P12的自由端设置一快拆座(如卡扣座P139)，参见图18。

当然，在另一些实施例中，该前负助力机构P11也可采用其他结构，例如可用于承载重物的两个机械手。具体地，该机械手包括可贴合于穿戴者手掌的手掌支撑垫，可贴合于穿戴者手指的手指支撑垫以及穿戴件，其中，手掌支撑垫的一端与上肢助力机构P3相连，另一端与手指支撑垫铰接，穿戴件设置在手掌支撑垫上。进一步地，该手指支撑垫的背面还设置有用于夹持在手指之间的夹持部。

在一些实施例中，该第一力传输件P12可采用两根拉线，如钢丝或绳索等。

在一些实施例中，参见图18，该第一蓄能机构P13包括：第一安装板P133，用于缠绕该拉线(即第一力传输件P12)的卷线盘P131，以及用于向该拉线提供助力的第一弹性件P132，其中，该拉线的自由端与上述的前负助力机构P11快拆连接，该拉线的连接端则固定在该卷线盘P131的线槽内，而该卷线盘P131以可相对于该第一安装板P133转动的方式安装在该第一安装板P133上(具体地，通过在该第一安装板P133上固定一第一安装座P134，再通过第一转轴P135将该卷线盘P131安装在该第一安装座P134内即可)，而该第一弹性件P132则与该卷线盘P131同轴转动安装(具体地，该第一弹性件P132靠近该第一安装座P134内壁侧)；当该拉线被从该卷线盘P131中拉出时，该卷线盘P131转动，并带动第一弹性件P132(如卷簧)同轴转动，此时，该第一弹性件P132储能；当该前负助力机构P11负载重物时，该第一弹性件P132释能，并通过该拉线向该前负助力机构P11提供助力。

在一具体实施例中，参见图19，两个卷线盘P131对称设置在该第一安装板P133上，例如，通过在该第一安装板P133的两侧对称设置两个第一安装座P134，然后将两个卷线盘P131和两个卷簧P132分别通过相应的第一转轴P135在该第一安装座P134内。具体实施时，先将该第一安装板P133穿戴在穿戴者背部(为了更加舒适感，可先将该第一安装板P133设置在一能够贴合于穿戴者背部的柔性板，或穿戴者所穿戴的背部外骨骼P2上)，然后将两个第一安装座P134对称安装在该第一安装板P133上；再将第一转轴P135安装在该第一安装座P134内，并将卷簧(即第一弹性件)安装在该第一转轴P135上(具体地，该卷簧的内支耳插入该第一转轴P135上的内耳安装槽内，外支耳安装在第一安装座P134内的外耳安装槽内)，然后将缠绕有拉线的卷线盘P131安装在该第一转轴P135上(具体地，该拉线的连接端设置有固定端头，相应地，该卷线盘P131的线槽上设置有可与该固定端头相配合的端头槽，将该固定端头安装在该端头槽内即可，然后将拉线缠绕在该线槽内；该第一转轴P135上设置可与该卷线盘P131相配合的花键)，最后通过卷线端盖P136将该卷线盘P131和卷簧密封在该第一安装座P134内，使得拉线的自由端穿出并连接至上述的前负助力机构P11即可，参见图20和图21。

通常，可将上述的拉线自由端绕过穿戴者肩部，并放置于穿戴者前侧，然后与前负助力机构P11相连，但为了避免拉线对穿戴者的肩部造成一定的磨损或不舒适感，同时，能够更好地向前负助力机构P11提供相应的助力，参见图15，本示例性实施例的该外骨骼还包括：可安装在穿戴者肩部(或肩部外骨骼/肩关节P5上，参见图16和图17)的肩部支撑机构P15和肩部线管P14，其中，该肩部线管P14的两端分别抵住上述上肢助力机构中的第一安装座P134上的线管端头槽，以及该肩部支撑机构P15上的线管端头槽，参见图17。

在一些实施例中，参见图18，该肩部支撑机构P15包括：第二安装座P151，安装在该第二安装座P151内的两个的轴销P153(纵向并列设置，且相互平行，参见图22和图23)，以及安装在该轴销P153上的滚轮P152，且第一力传输件P12的自由端从该两个滚轮P152之间穿出连接至前负助力机构(即拉线被夹持在两个滚轮P152之间，使得拉线被拉出或被收回时，该滚轮P152以该轴销P153为转轴逆时针转动或顺时针转动)，参见图22。

其中，该第二安装座P151可安装在外骨骼的肩部外骨骼(或肩关节，或者直接穿戴在穿戴者的肩部)上，而肩部线管P14的一端抵住上述的第一安装座P134(具体地，可通过在该第一安装座P134上设置可与该肩部线管P14的一端相配合的线管端头槽)，另一端抵住该第二安装座P151(具体地，可在该第二安装座P151上设置可与该肩部线管另一端端头相配合的线管端头槽)，该第二安装座P151安装在肩部外骨骼(或肩关节)P5上，参见图23。

在一些实施例中，该肩部外骨骼(或肩关节)P5包括：可贴合于穿戴者肩部的柔性肩带P51，以及用于将该柔性肩带P51固定在穿戴者肩部的固定件P52(如绑缚带)，其中，该柔性肩带P51的一端与该背部外骨骼P2(或上述柔性板)固定连接，另一端与该固定件P52的一端相连(具体地，以可拆卸的方式相连，或者固定连接均可)，而该固定件P52的另一端则连接至位于穿戴者腰部或腰部穿戴的腰部外骨骼P3上。当然，该固定件P52的另一端也可直接连接至上述的背部外骨骼P2，或者左右两个固定件P52的另一端相连。

在一些实施例中，参见图15，该腰部助力机构P4包括：用于向该第二力传输件P41提供助力的第二蓄能机构，以及安装在该第二蓄能机构内的，用于传递助力的第二力传输件P41，其中，该第二力传输件P41的一端可与穿戴者的一下肢(如左腿或穿戴在左腿上的下肢外骨骼6)相连，另一端穿过该第二蓄能机构P42连接至穿戴者的另一下肢(如右腿或穿戴在右腿上的下肢外骨骼P6)，即该第二力传输件P41的两个自由端穿出该第二蓄能机构外，可直接连接至穿戴者的下肢，或下肢所穿戴的下肢外骨骼P6上，参见图16和图17。具体实施时，当穿戴者弯腰，使得第二力传输件P41被从该第二蓄能机构中拉出时，该第二力传输件P41压缩该第二蓄能机构P42，使得第二蓄能机构P42蓄能；且当穿戴者腰部回正过程中，该第二蓄能机构P42释能并通过该第二力传输件P41向腰部提供助力。

在一些实施例中，参见图24，该第二蓄能机构P42具体包括：一个定滑轮P421，两个动滑轮P422，以及安装背板P423和两个第二弹性件P424，其中，定滑轮P422固定在该安装背板P423的底部(具体地，在该安装背板P423的底部设置一轴承座P4231，以及用于安装该定滑轮P421的第三安装座P4232，参见图25和图26)，两个动滑轮P422安装在该安装背板P423的顶部(具体地，在该安装背板P423的顶部设置有一限位挡板P4230，用于限制动滑轮P422的行程，该限位挡板P4230和轴承座P4231之间设置两根行程轴P4233，以可沿该行程轴P4233轴向滑动的方式安装在该行程轴P4233顶部的一个滑轮安装座P4234，两个动滑轮P422以可相对于该滑轮安装座P4234转动的方式分别安装在该滑轮安装座P4234的两侧，参见图25和图26)，且该动滑轮P422以可相对于该安装背板P423向定滑轮P421方向滑动，而该第二弹性件P424安装在该动滑轮P422和定滑轮P421之间(具体地，该第二弹性件P424采用弹簧，其套设在前述的行程轴P4233上，且其两端分别抵住该轴承座P4231顶部和滑轮安装座P4234内侧，参见图26；当动滑轮P422向定滑轮P421滑动时，该滑轮安装座P4234压缩该弹簧，使得弹簧蓄能)。

当然，本实施例中，上述滑轮和定滑轮的个数可根据实际需要进行调整。本示例性实施例中，通过设置一个定滑轮、两个动滑轮，并将第二力传输件缠绕在三个滑轮之间，同时，在动滑轮和定滑轮之间设置两个第二弹性件，使得能够在穿戴者弯腰搬东西时，向穿戴者腰部提供较强的助力，而在穿戴者上台阶或平路行走时，降低对人体步态的阻碍，从而保证穿戴者正常行走或上台阶。例如，当穿戴者腰部弯曲角度为90°或接近90°时，第二力传输件的两个自由端各自向动滑轮组施加一个拉力F0(即动滑轮组收到的拉力为2F0)，使得两个动滑轮滑向定滑轮，以压缩第二弹性件，此时，第二弹性件(如弹簧)被压缩长度为L1，蓄力强度为F1；而当穿戴者上台阶，或者单腿抬起90°或接近90°时，第二力传输件的一个自由端移动并给予动滑轮组一个拉力F0，使得两个动滑轮向定滑轮移动，此时，第二弹性件被压缩的长度只有0.25L，相应地，其蓄能也小很多。

具体实施时，当该腰部外骨骼P3采用以柔性材料制成时，该安装背板P423可通过一背板固定件P4237固定在腰部外骨骼P3上，参见图16和图27，即可由该安装背板P423的背部和该背板固定件P4237相配合以夹持该腰部外骨骼P3，从而将该腰部助力机构安装在该腰部外骨骼P3上。当然，该腰部助力机构也可直接通过绑缚带等方式固定在穿戴者的腰部。

进一步地，该腰部助力机构P4还包括设置在滑轮安装座P4234两侧的滑轮保护盖P4235，以及可与该安装背板P423相扣合的保护端盖P4236。

进一步地，参见图24，该腰部助力机构P4还包括：用于引导该第二力传输件P41(如拉线)的腰部线管P43。具体地，该腰部线管P43的固定端通过一线管固定件P431固定在该安装背板P423上，例如，在该安装背板P423内设置有可与该线管固定件P431相配合的固定槽，当该线管固定件P431与该固定槽相配合时，可将该腰部线管P43的固定端固定在该腰部背板P423上。

进一步地，参见图28，该安装背板P423的底部对应于腰部线管P43的位置设置有弧形导槽P4238，且该弧形导槽P4238的宽度沿该腰部线管P43的延伸方向逐渐变宽。通过设置该弧形导槽P4238来引导腰部线管P43的同时，也可避免腰部线管P43被强行弯折从而降低腰部线管P43或第二力传输件的使用寿命。

当穿戴者伸手时，第一力传输件被拉出，并带动卷线盘转动，相应地，与该卷线盘同轴转动设置的卷簧(即第一弹性件)收紧并蓄能；当穿戴者收回手臂时，卷簧释能并通过第一力传输件将助力传递给前负助力机构。

当穿戴者向前弯腰时，在穿戴者背部拉力的作用下，该安装背板P423跟随穿戴者背部向前倾斜，且由于该安装背板P423的作用，使得穿戴者脊椎能够保持直线状态，同时，该安装背带P423的前倾，使得第二力传输件带动两个动滑轮P422沿行程轴P4233向靠近定滑轮P421的方向滑动，从而使得滑轮安装座P4234压缩该第二弹性件P424，此时，该第二弹性件P424蓄能，即第二蓄能机构蓄能；而当穿戴者腰部回正过程中，该第二弹性件P424释能，即在第二弹性件回复力的作用下，动滑轮P422在行程轴P4233上沿远离定滑轮P421的方向滑动，从而通过该安装背板P423将助力传递给穿戴者背部。

当穿戴者下蹲时，由于第二力传输件的两个自由端与穿戴者的下肢或下肢外骨骼相连，因此，第二力传输件带动两个动滑轮P422在该行程轴P4233上向靠近定滑轮P421方向滑动，使得滑轮安装座P4234压缩套设在该两个动滑轮P422之间的行程轴P4233上的第二弹性件P424，即该第二弹性件P424蓄能。而当穿戴者起身，或腿部恢复时，该第二弹性件P424释能，且在该第二弹性件P424的回复力作用下，滑轮安装座P4234在该行程轴P4233上向远离定滑轮P421方向滑动，并带动两个动滑轮P422沿远离定滑轮P421方向移动，同时收缩第二力传输件P41。

在一些实施例中，在该安装背板P423和柔性板，也即腰部助力机构P4和上肢助力机构P1之间设置用于调节该两者之间的间距(该间距可以是指两者之间的间隙长度，也可以是指两者重叠部分的长度)，以适应不同穿戴者不同长度背部的长度调节机构。具体地，参见图20和图21，该长度调节机构包括调节连杆P10，其固定端与腰部助力机构P4固定连接，其自由端以可相对于上肢助力机构P1(中的柔性板)沿长度方向移动的方式与该上肢助力机构P1相连。当然，若该穿戴者已经穿戴有背部外骨骼，该腰部助力机构也可通过该调节连杆P10与该背部外骨骼相连。

具体实施时，参见图20和图25，该调节连杆P10的一端与该安装背板P423固定连接，另一端与该背部外骨骼或上述的柔性板相连(具体地，可在上述柔性板上设置一个调节件安装板P137，且该调节连杆P10的一端(例如，靠近该调节件安装板P137的一端)沿其长度方向设置有多个调节孔P101，相应地，在背部外骨骼，或柔性板(上的调节件安装板P137)上设置一可与该调节孔P101相配合的定位扣件P102，从而使得可通过调节定位扣件P102在该调节连杆P10上的位置，即通过将该调节定位扣件P102与调节孔P101来调节该安装背板和该背部支撑机构之间的间距。

实施例3.2

通常，当穿戴者穿戴外骨骼进行负载或运动时，需要穿戴者的上肢使力，因此，为了保护穿戴者的上肢，同时向上肢提供一定的助力，本发明提供了一种外骨骼，参见图18，本发明提供了一种用于辅助搬运的外骨骼，其包括：上肢助力机构P1，具体地，该上肢助力机构P1包括：前负助力机构P11，用于向前负助力机构P11传递助力的第一力传输件P12，以及用于提供助力的第一蓄能机构P13，其中，该第一力传输件P12的固定端与第一蓄能机构P13相连，自由端与前负助力机构P11相连；当该前负助力机构P11承载重物时，该第一蓄能机构P13通过该第一力传输件P12向该前负助力机构P11提供助力。

在一些实施例中，该前负助力机构P11可以直接穿戴在穿戴者手上，例如，该前负助力机构P11包括采用柔性材料制成的手套，或者机械手等。当然，该前负助力机构P11也可绑缚在该穿戴者的手臂或手腕上。

在另一些实施例中，该前负助力机构P11也可采用其他结构，例如可用于承载重物的两个机械手。具体地，该机械手包括可贴合于穿戴者手掌的手掌支撑垫，可贴合于穿戴者手指的手指支撑垫以及穿戴件，其中，手掌支撑垫的一端与上肢助力机构P3相连，另一端与手指支撑垫铰接，穿戴件设置在手掌支撑垫上。进一步地，该手指支撑垫的背面还设置有用于夹持在手指之间的夹持部。

在一些实施例中，该第一力传输件P12可采用拉线，如钢丝或绳索等。

在一些实施例中，参见图18，该第一蓄能机构P13包括:用于缠绕第一力传输件P12的至少一个卷线盘P131，用于安装卷线盘P131的至少一个第一安装座P134，以及安装在卷线盘P131内的第一弹性件P132，其中，卷线盘P131可以相对于第一安装座P134转动的方式安装在该第一安装座P134内，第一弹性件P132与卷线盘P131同轴转动安装；具体地，该卷线盘P131和该第一弹性件P132通过第一转轴P135同轴安装在该第一安装座P134内。当该第一力传输件P12被拉出时，卷线盘P131带动第一弹性件P132转动，使得第一弹性件P132储能；当前负助力机构P11负载重物时，该第一弹性件P132释能，并通过第一力传输件P12向前负助力机构P11提供助力。

在一具体实施例中，通过在第一安装板P133上对称设置两个第一安装座P134，然后将两个卷线盘P131分别通过一第一转轴P135转动安装在该第一安装座P134内，并将两个卷簧(即该第一弹性件P132)与该卷线盘P131同轴安装在该第一安装座内(具体地，其内支耳插入该第一转轴P135上的内耳安装槽内，外支耳安装在第一安装座P134内的外耳安装槽内)，且该卷簧的收紧方向与拉线的拉出方向相同，即当拉线被从卷线盘P131上拉出时，卷簧收紧蓄能。

在一些具体实施例中，可通过在该拉线的自由端设置一快拆座P139，如母扣，而在前负助力机构P11上设置快拆件P138，如公扣，或者，即可使得该拉线与该前负助力机构以快拆方式相连。

进一步地，本示例性实施例的该外骨骼还包括：可穿戴在穿戴者肩部(或者安装在肩部外骨骼P5上)的肩部支撑机构P15，以及用于引导该第一力传输件P12(如拉线)的肩部线管P14，其中，该肩部线管P14的两端分别抵住上述上肢助力机构中的线管端头槽，以及该肩部支撑机构P15上的线管端头槽，参见图17。

在一些实施例中，参见图18，该肩部支撑机构P15包括：第二安装座P151，安装在该第二安装座P151内的两个轴销P153(两个轴销纵向并列设置，且相互平行，参见图22和图23)，以及安装在该轴销P153上的滚轮P152；其中，该第二安装座P151可安装在穿戴者的肩部，或穿戴的肩部外骨骼(或肩关节)P5上，而肩部线管P15的一端抵住上述的第一安装座P134(具体地，可通过在该第一安装座P134上设置可与该肩部线管P14的一端相配合的线管端头槽)，另一端抵住该第二安装座P151(具体地，可在该第二安装座P151上设置可与该肩部线管另一端端头相配合的线管端头槽)；而第一力传输件P12的自由端从该两个滚轮P152之间穿出连接至前负助力机构(即拉线被夹持在两个滚轮P152之间，使得拉线被拉出或被收回时，该滚轮P152以该轴销P153为转轴逆时针转动或顺时针转动)，参见图22。

实施例3.3

通常，当穿戴者穿戴外骨骼进行负载或运动时，穿戴者的背部通常会弯曲，例如，当穿戴者需要拾取重物时，通常需要向前前倾或弯曲腰部，而当穿戴者拾取起重物，且该重要较重时，在搬运过程中，穿戴者的腰部会有一定的前倾或者后倾。因此，为了保护穿戴者的腰部肌肉，同时向穿戴者腰部提供一定的助力，本发明提供了一种外骨骼，参见图24，本发明的另一示例性实施例的外骨骼包括：腰部助力机构P4，用于当穿戴者弯腰时，向穿戴者的腰部提供助力并保护腰部。

在一些实施例中，该腰部助力机构P4包括：可安装在穿戴者腰部(或穿戴者所穿戴的腰部外骨骼上)，且用于传递助力的第二力传输件P41(如拉线)，以及用于向该第二力传输件P41提供助力的第二蓄能机构P42，其中，该第二力传输件P41安装在该第二蓄能机构P42内，且其两个自由端穿出该第二蓄能机构P42外，可分别与穿戴者所穿戴的下肢外骨骼P6相连；当穿戴者弯腰，使得第二力传输件P41被拉出时，所述第二力传输件P41压缩该第二蓄能机构P42，使得第二蓄能机构蓄能P42；且在穿戴者腰部逐渐回正过程中，该第二蓄能机构P42释能，并通过该第二力传输件P41向腰部提供助力。

在一些实施例中，该第二蓄能机构P42具体包括：一个定滑轮P421，两个动滑轮P422，以及安装背板P423和至少一个弹性件P424，其中，定滑轮P421固定在该安装背板P423的底部(具体地，在该安装背板P423的底部设置一轴承座P4231，以及用于安装该定滑轮P421的第三安装座P4232，参见图25和图26)，动滑轮P422安装在该安装背板P423的顶部(具体地，在该安装背板P423的顶部设置有一限位挡板P4230，用于限制动滑轮P422的行程，该限位挡板P4230和轴承座P4231之间设置至少一根行程轴P4233，以可沿该行程轴P4233轴向滑动的方式安装在该行程轴P4233顶部的一个滑轮安装座P4234，两个动滑轮P422以可相对于该滑轮安装座转动的方式分别安装在该滑轮安装座P4234的两侧，参见图25和图26)，且该动滑轮P421以可相对于该安装背板P423向定滑轮方向滑动，而该第二弹性件P424安装在该动滑轮P422和定滑轮P421之间(具体地，该第二弹性件P424采用弹簧，其套设在前述的行程轴P4233上，且其两端分别抵住该轴承座P4231顶部和滑轮安装座P4234内侧，参见图26；当动滑轮P422向定滑轮P421滑动时，该滑轮安装座P4234压缩该弹簧，使得弹簧蓄能)。

进一步地，该腰部助力机构还包括设置在滑轮安装座P4234两侧的滑轮保护盖P4235，以及可与该安装背板P423相扣合的保护端盖P4236。

进一步地，参见图24，该腰部助力机构4还包括：用于引导该第二力传输件P41的腰部线管P43。具体地，该腰部线管P43的固定端通过一线管固定件P431固定在该安装背板P423上，例如，在该安装背板P423内设置有可与该线管固定件P431相配合的固定槽，当该线管固定件P431与该固定槽相配合时，可将该腰部线管P43的固定端固定在该安装背板P423上。

进一步地，参见图28，该安装背板P423的底部对应于腰部线管P43的位置设置有弧形导槽P4238，且该弧形导槽P4238的宽度沿该腰部线管P43的延伸方向逐渐变宽。通过设置该弧形导槽P4238来引导腰部线管P43的同时，也可避免腰部线管P43被强行弯折从而降低腰部线管P43或第二力传输件的使用寿命。

在一具体实施例中，设置一个定滑轮P421，两个动滑轮P422，其中，第二力传输件P41的一自由端先绕过其中一个动滑轮P422，然后绕过定滑轮P421，最后再绕过另一个动滑轮P422，且该第二力传输件P41的两个自由端自定滑轮P421的周边方向穿出，以连接至穿戴者的下肢或穿戴者所穿戴的下肢外骨骼上。相应地，行程轴设置两根，第二弹性件也为两个。

当穿戴者下蹲或抬腿时，由于第二力传输件的两个自由端与穿戴者的下肢或下肢外骨骼相连，因此，第二力传输件带动两个动滑轮P422在该行程轴P4233上向靠近定滑轮P421方向滑动，使得滑轮安装座P4234压缩套设在该两个动滑轮P422之间的行程轴P4233上的第二弹性件P424，即该第二弹性件P424蓄能。而当穿戴者起身，或腿部恢复时，该第二弹性件P424释能，且在该第二弹性件P424的回复力作用下，滑轮安装座P4234在该行程轴P4233上向远离定滑轮P421方向滑动，并带动两个动滑轮P422沿远离定滑轮P421方向移动，同时收缩第二力传输件P41。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种上肢助力外骨骼，其特征在于：包括穿戴于人体的上肢弹性蓄能机构及力传输部件；所述力传输部件连接上肢弹性蓄能机构及穿戴者上肢，使得当穿戴者舒展上肢关节时所述力传输部件驱动所述上肢弹性蓄能机构蓄能，而当穿戴者上肢关节弯曲时所述上肢弹性蓄能机构释放弹性势能为穿戴者上肢助力；

其中，所述上肢弹性蓄能机构包括弹性蓄能部件，所述力传输部件为拉线；所述拉线可拉动所述弹性蓄能部件收缩蓄能，而当所述弹性蓄能部件舒张时能带动所述拉线为上肢助力。

2.根据权利要求1所述的一种上肢助力外骨骼，其特征在于：所述弹性蓄能部件为卷簧，所述拉线收卷在绞盘上并利用绞盘与卷簧联动，从而拉动卷簧收缩蓄能或者被卷簧拉动为上肢助力；所述上肢弹性蓄能机构可选地还包括安装座，所述绞盘利用花键轴可转动地安装在安装座内；所述卷簧套于花键轴上，其外端与安装座连接，其内端与花键轴连接。

3.根据权利要求2所述的一种上肢助力外骨骼，其特征在于：还包括穿戴在人体肩部的肩部穿戴件，所述拉线绕过肩部穿戴件与人体上肢连接；和/或，

还包括背部安装板，所述安装座利用背部安装板固定在人体背部或者人体穿戴的背部外骨骼上。

4.根据权利要求3所述的一种上肢助力外骨骼，其特征在于：还包括线管，所述线管一端固定在所述安装座供拉线穿出的开口上，另一端固定在所述肩部穿戴件上；所述拉线贯穿所述线管；和/或，

包括设置在所述肩部穿戴件上的拉线导向装置，所述拉线导向装置包括上下两个用于夹持拉线的辊轮。

5.根据权利要求1所述的一种上肢助力外骨骼，其特征在于：还包括穿戴于人体手部的手部穿戴件，所述力传输部件与所述手部穿戴件连接；所述手部穿戴件可选地为手套，并且所述手套与所述力传输部件可拆卸地连接。

6.一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于包括：用于为腰部助力的腰部外骨骼以及权利要求1～5中任意一项所述的上肢外骨骼。

7.根据权利要求6所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：还包括用于调节腰部外骨骼穿戴位置的调节装置；和/或，

还包括背部外骨骼以及与背部外骨骼连接的柔性肩带；还包括固定带，所述固定带一端与所述柔性肩带连接另一端与所述腰部外骨骼连接，用于将所述背部外骨骼和所述腰部外骨骼固定在人体上；和/或，

所述腰部外骨骼包括腰部外骨骼本体以及腰部助力机构。

8.根据权利要求7所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：所述调节装置包括间距调节板以及沿穿戴者脊柱方向设置的间距调节杆；所述间距调节杆上开有沿其轴向排布的若干调节孔，所述腰部外骨骼上设置有与调节孔配合定位连接的定位扣件；和/或，

所述腰部助力机构包括穿戴于人体的腰部弹性蓄能机构以及力传输件；所述力传输件连接腰部弹性蓄能机构以及穿戴者肢体，使得当穿戴者肢体关节弯曲时所述力传输件驱动所述腰部弹性蓄能机构蓄能，而当穿戴者腰部舒展时所述腰部弹性蓄能机构释放弹性势能为穿戴者腰部助力；和/或，

所述腰部蓄能机构包括弹性蓄能部件和动滑轮组；所述力传输件为拉线，拉线绕过所述动滑轮组，并且当所述拉线拉动所述动滑轮组发生位移时，所述动滑轮组对所述弹性蓄能部件作用使得弹性蓄能部件蓄能，其中，所述弹性蓄能部件可选地为压簧，且当所述弹性蓄能部件为压簧时，拉线拉动动滑轮组驱动压簧压缩时蓄能；所述弹性蓄能部件可选地为拉簧，且当所述弹性蓄能部件为拉簧时，拉线拉动动滑轮组驱动拉簧拉伸时蓄能。

9.根据权利要求8所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：还包括定滑轮组，所述拉线绕过定滑轮组；所述定滑轮组和动滑轮组分设于弹性蓄能部件的两端并位于弹性蓄能部件伸缩方向上，并且动滑轮组的运动方向与弹性蓄能部件伸缩方向一致，其中，所述动滑轮组中的动滑轮数量可选地比定滑轮组中的定滑轮多一个，

使得定滑轮正对两个动滑轮之间的间隙；和/或，

还包括缓冲部件，所述缓冲部件在弹性蓄能部件释放弹性势能时产生阻力。

10.根据权利要求8所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：还包括沿弹性蓄能部件伸缩方向设置的导向柱，所述动滑轮组安装在导向柱上且可沿导向柱滑动；

所述外骨骼装置可选地还包括可沿导向柱滑动的动滑轮座，所述动滑轮设置在动滑轮座上；当穿戴者肢体关节弯曲带动拉线拉动动滑轮组时，动滑轮座能够驱使弹性蓄能部件蓄能。

11.根据权利要求9所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：所述缓冲部件为气弹簧；和/或，

所述弹性蓄能部件为偶数个，对称设置于缓冲部件两侧。

12.根据权利要求8所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：所述弹性蓄能机构固定在穿戴者躯干部，所述拉线绕过动滑轮组后其两端分别与穿戴者左右下肢连接。

13.根据权利要求12所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：所述弹性蓄能机构固定在穿戴者腰部，所述拉线与穿戴者的小腿或/和足部连接，述拉线两端可选地分别与穿戴者穿戴的左右下肢外骨骼连接；和/或，

所述弹性蓄能机构利用腰部安装板固定在穿戴者腰部上；和/或，

所述腰部安装板固定在穿戴者穿戴的腰部外骨骼本体上。

14.根据权利要求11所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：还包括壳体，所述弹性蓄能机构安装在壳体内，其中，所述壳体内可选地设置有对动滑轮组进行限位的限位板；其中，所述拉线可选地为带状；所述壳体上开有供拉线两端穿出的开口；所述开口处设置有用于将拉线整理舒展的导向组件；

和/或，所述拉线为丝状；所述壳体上开有供拉线两端穿出的开口；所述开口处连接有供拉线穿出的线管。

15.根据权利要求14所述的一种可辅助搬运的外骨骼装置，其特征在于：所述导向组件包括左右两个导向安装座，所述两个导向安装座之间设置有导向杆；和/或,所述壳体内设置有固定线管的线管架。

Images