CN116408772B - 一种可多级调节的搬运助力装置及外骨骼 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种可多级调节的搬运助力装置、其使用方法及外骨骼,涉及穿戴外骨骼的技术领域,在外骨骼的应用中,背架组件用于穿戴于人体,力传递部件可连接穿戴者上肢或负重物,并可相对于背架组件在取物位置和多个搬运位置之间运动,调节机构可将力传递部件限制在取物位置和任一搬运位置。力传递部件被限制在取物位置状态时,连接部与调节机构间距较大,穿戴者仅需较小幅度地弯腰即可实现负重物的提取,从而减轻穿戴者在取物过程中的负担。通过拉扯或提升连接部,从而实现位置切换以及锁定,穿戴者可选择将负重部锁定在与任一搬运位置匹配的搬运高度上。使外骨骼能够适于人体的本能动作习惯,有利于长期的搬运作业。
Description
技术领域
本公开涉及穿戴外骨骼的技术领域,尤其涉及一种可多级调节的搬运助力装置及外骨骼。
背景技术
机械外骨骼,是一种可让人体穿上的机器装置,该装置可以顺应人体肢体运动,辅助穿戴者承受负重或自重,甚至辅助人体肢体进行运动。现有的上肢外骨骼中,一般采用背板与人体之间形成定位配合,并通过与背板连接的助力机构连接穿戴者上肢或负重物,为穿戴者的搬运过程提供有效的助力。
但是,目前用于机械外骨骼中的助力机构功能相对单一,助力机构无法随穿戴者不同的搬运状态进行适配调整,导致穿戴者在搬运过程中存在负重物与下肢发生干涉的问题,影响了穿戴者的使用体验。为解决上述技术问题,外骨骼系统可通过缩短助力机构与背板的间距,以确保搬运状态下的负重物能够被助力机构保持在合适的搬运高度,但是,这则会增加穿戴者在弯腰取物时负担。另外,穿戴者也可在搬运状态下对负重物施加更大的作用力,但这则会增加穿戴者在搬运状态下的负担,不利于长期作业。
发明内容
本公开实施例的目的在于:提供一种可多级调节的搬运助力装置及外骨骼,解决人体在穿戴机械外骨骼状态下的作业负担较大、人机契合度较低的问题,提高外骨骼的助力效果。
为达上述目的,本公开采用以下技术方案:
第一方面,提供一种可多级调节的搬运助力装置,包括:
背架组件,提供有人体的穿戴空间;
力传递部件,连接所述背架组件,所述力传递部件形成有负重部,所述负重部可连接穿戴者的上肢或负重物,并可通过所述力传递部件相对所述背架组件在取物位置和多个搬运位置之间运动;
调节机构,设置于所述背架组件上,所述力传递部件连接所述调节机构,所述调节机构可将所述力传递部件限制在取物位置和任一搬运位置;
搬运位置下,所述负重部与所述调节机构的间距大于任一取物位置下的所述负重部与所述调节机构的间距;
所述调节机构包括:
调节轮盘,可活动地设置于所述背架组件,所述调节轮盘与所述力传递部件连接,所述调节轮盘上设置有两个以上的限位部,各所述限位部依次环绕所述调节轮盘的转动中心设置;
锁止组件,与所述背架组件活动连接,所述锁止组件可与任一所述限位部配合限制所述调节部件的活动;
所述调节轮盘的一侧面开设有围绕所述调节轮盘转动中心设置的限位槽,所述锁止组件形成有至少部分位于所述限位槽内的锁止部;
所述限位部包括第一限位部以及多个第二限位部,所述第一限位部用于限制所述力传递部件的取物位置,所述第二限位部用于分别限制所述力传递部件的任一搬运位置;
所述第一限位部靠近所述限位槽的第一端设置,各所述第二限位部由靠近所述限位槽的第一端往所述限位槽第二端的方向绕所述调节轮盘的周向布设;
所述限位槽包括第一侧壁和第二侧壁,各所述第二限位部均靠近所述第一侧壁设置,并且所述第二限位部与所述第二侧壁之间形成有复位通道,所述第一限位部与所述复位通道的第一端连接,所述复位通道的第一端与靠近所述第一限位部的所述第二限位部相衔接。
作为一种可选的实施方式,所述第三限位部与各所述第二限位部均形成有用于与所述锁止部限位配合的配合面,所述第三限位部的配合面与所述第二限位部的配合面具有相反朝向,以分别限制所述调节轮盘在两个相反方向上的转动。
作为一种可选的实施方式,所述第一台阶组件包括:
第一复位台阶,形成有第二限位部;
第一过渡台阶,设置在所述第一复位台阶形成有所述第二限位部的一端,且所述第一过渡台阶至少部分置于所述第一复位台阶的外侧,所述第一过渡台阶的高度小于所述第一复位台阶;
第一锁定台阶,设置在所述第一复位台阶及所述第一过渡台阶的外侧,所述第一锁定台阶的高度小于所述第一过渡台阶,并且所述第一锁定台阶的相对两端分别连接所述第一复位台阶及所述第一过渡台阶;
所述复位通道的高度小于所述第一锁定台阶。
作为一种可选的实施方式,所述第一复位台阶形成有第一导向面,所述第一导向面由所述第一过渡台阶延伸至所述第一锁定台阶,以使所述调节轮盘往第一方向转动时,所述第一导向面可导向所述锁止部由所述第一过渡台阶滑落至所述第一锁定台阶;
所述第一过渡台阶的外侧壁形成有第二导向面,所述第二导向面由所述第一锁定台阶延伸至所述复位通道,以使所述调节轮盘往第二方向转动时,所述第二导向面可导向所述锁止部由所述第一锁定台阶滑落至所述复位通道。
作为一种可选的实施方式,任意两相邻的所述第二限位部之间通过过渡部衔接配合;
所述过渡部可在所述调节轮盘的转动过程中,将所述锁止部从其中一所述第二限位部导向至与之相邻的另一所述第二限位部上。
作为一种可选的实施方式,任意两相邻的所述第二限位部之间设置有第二台阶组件;
所述第二台阶组件可在所述调节轮盘的转动过程中,将所述锁止部从所述第二限位部往所述复位通道中导向;或,将所述锁止部从其中一所述第二限位部导向至与之相邻的另一所述第二限位部上。
作为一种可选的实施方式,所述第二台阶组件包括:
第二复位台阶,形成有所述第二限位部;
第二过渡台阶,设置在相邻的两个所述第二复位台阶之间,且所述第二过渡台阶至少部分置于其中一所述第二复位台阶的外侧,所述第二过渡台阶的高度小于所述第二复位台阶;
第二锁定台阶,设置在所述第二复位台阶及所述第二过渡台阶的外侧,所述第二锁定台阶的高度小于所述第二过渡台阶,并且所述第一锁定台阶的相对两端分别连接所述第二复位台阶及所述第二过渡台阶;
所述复位通道的高度小于所述第二锁定台阶。
作为一种可选的实施方式,所述第二复位台阶形成有第三导向面,所述第三导向面由所述第二过渡台阶延伸至所述第二锁定台阶,以使所述调节轮盘往第一方向转动时,所述第三导向面可导向所述锁止部由所述第二过渡台阶滑落至所述第二锁定台阶;
所述第二过渡台阶的外侧壁形成有第四导向面,所述第四导向面由所述第二锁定台阶延伸至所述复位通道,以使所述调节轮盘往第二方向转动时,所述第四导向面可导向所述锁止部由所述第二锁定台阶滑落至所述复位通道。
作为一种可选的实施方式,所述锁止组件包括:
锁止杆,所述锁止杆一端与所述背架组件活动连接,所述锁止杆的另一端设置有呈卡勾状的所述锁止部;
弹性复位机构,设置在所述锁止杆与所述背架组件之间,所述弹性复位机构作用于所述锁止杆,并对所述锁止部持续施加靠往所述限位槽所述第一侧壁方向,以及靠往所述限位槽底部方向的作用力。
作为一种可选的实施方式,所述调节机构具有蓄能部件;
所述蓄能部件用于提供所述力传递部件往搬运位置方向运动的作用力。
作为一种可选的实施方式,还包括:
臂部组件,提供所述力传递部件的支撑位置;所述臂部组件一端连接所述背架组件,所述臂部组件的另一端往所述背架组件前侧延伸。
作为一种可选的实施方式,所述臂部组件与所述背架组件之间设置有间距调节结构;
所述间距调节结构用于调节所述臂部组件伸出所述背架组件的距离。
作为一种可选的实施方式,所述力传递部件为拉绳,所述臂部组件内形成有中通的穿绳通道;
所述拉绳一端与所述调节机构连接,所述拉绳的另一端经所述穿绳通道伸出所述臂部组件,所述调节机构卷放拉绳以调节取物位置和搬运位置的切换。
作为一种可选的实施方式,所述力传递部件及所述调节机构均设置为两组,两所述力传递部件分别与两所述调节机构一一对应连接,两所述调节机构均能够独立的调节与其连接的所述力传递部件,或,
所述力传递部件设置为两个,所述调节机构设置为一个,两个所述力传递部件共同联接于所述调节机构,所述调节机构用于调节两个所述力传递部件的同步放卷。
作为一种可选的实施方式,所述力传递部件上设置有长度可调节结构。
第二方面,提供一种外骨骼,其特征在于,包括:
如第一方面所述的搬运助力装置。
本公开提供的搬运助力装置中,力传递部件可通过负重部连接穿戴者上肢或负重物,使负重物的重量可通过力传递部件传递至背架组件上,以减轻穿戴者的上肢负担。力传递部件可相对背架组件运动,以在取物位置和多个搬运位置之间运动,而调节机构则可将力传递部件限制在取物位置和任一搬运位置,让力传递部件能够锁止在多个不同的位置上。
在外骨骼的应用中,力传递部件被限制在取物位置状态时,负重部与调节机构间距较大,穿戴者仅需较小幅度地弯腰即可实现负重物的提取,从而减轻穿戴者在取物过程中的负担。而在搬运状态下,穿戴者可将力传递部件限制在任一搬运位置上,使得负重物的搬运高度能够适于穿戴者的搬运习惯,有效减轻穿戴者的上肢负担的同时,负重物与穿戴者下肢干涉的情况也得以避免,便于穿戴者负重移动。这也符合人体弯腰搬运重物以及搬运状态下移动时的本能动作习惯,有利于长期的搬运作业。
同时,由于搬运助力装置具有多个搬运位置,使得穿戴者可根据自身搬运习惯或货物的体积、重量等因素选择一较为舒适的档位(搬运位置),让负重部能够根据穿戴者选择锁定在不同的高度上,这也提高了在不同作业情况、环境下装置的灵活性与兼容性,从而有利于提高作业人员在搬运体积、重量等不同参数的货物时的舒适性以及作业效率。
附图说明
下面根据附图和实施例对本公开作进一步详细说明。
图1为本公开实施例所述外骨骼后视图;
图2为图1的A-A方向剖视图;
图3为图2的A部放大视图;
图4为本公开实施例所述调节轮盘结构示意图之一;
图5为本公开实施例所述调节轮盘结构示意图之二;
图6为图5的B部放大视图;
图7为本公开实施例所述外骨骼整体结构示意图;
图8为图7的C部放大视图;
图9为本公开实施例所述外骨骼取物位置状态示意图;
图10为本公开实施例所述搬运助力装置搬运位置状态示意图之一;
图11为本公开实施例所述外骨骼搬运位置状态示意图之一;
图12为本公开实施例所述搬运助力装置搬运位置状态示意图之二;
图13为本公开实施例所述外骨骼搬运位置状态示意图之二;
图14为本公开实施例所述搬运助力装置解锁组件复位状态示意图;
图15为本公开实施例所述外骨骼解锁组件复位状态示意图。
图中:10、背架组件;11、保护盒;12、连接座;20、力传递部件;21、负重部;30、调节机构;31、调节轮盘;311、限位槽;3111、第一限位部;3112、第二限位部;3113、第三限位部;312、第一侧壁;313、第二侧壁;314、复位通道;3141、过渡坡面;315、第一台阶组件;3151、第一复位台阶;3152、第一过渡台阶;3153、第一锁定台阶;3154、第一导向面;3155、第二导向面;316、过渡部;317、第二台阶组件;3171、第二复位台阶;3172、第二过渡台阶;3173、第二锁定台阶;3174、第三导向面;3175、第四导向面;318、藏线槽;319、挂绳柱;32、锁止组件;321、锁止部;322、锁止杆;323、弹性复位机构;324、活动件;325、安装座;326、第一弹性件;327、第二弹性件;40、臂部组件;41、臂杆;50、底盘。
具体实施方式
为使本公开解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面对本公开实施例的技术方案作进一步的详细描述,显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域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,都属于本公开保护的范围。
在本公开的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
在本公开中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
本实施例提供一种可多级调节的搬运助力装置,其旨意在于提高外骨骼对于穿戴者搬运习惯,以及所需搬运负重物的体积、重量等参数的顺应性,并解决穿戴者搬运过程中身体负担较大、负载能力差,以及负重物与肢体发生干涉的问题。
参考图1-图2,为本实施例提供的外骨骼的其中一结构状态示意图,在其他实施方式中,该外骨骼系统可以作为外骨骼系统整体中的一部分,在此,图中所示的外骨骼则单独作为独立的穿戴外骨骼在本实施方式中举例说明。
如图1-图2、图7所示,本实施方式的外骨骼以上肢穿戴外骨骼为例,本申请的发明人经过长期研究发现:从事物流搬运、建筑搬运、汽车装配、飞机装配、消防救援、环卫、军事等情景领域的作业人员需要携带负重物,对此,负重物的一部分重量会通过处于穿戴者背部及腰部的背架组件10传递至穿戴者的背部及腰部上,另一部分重量则会通过背架组件10传递至穿戴者的髋部以及腿部,最终通过穿戴者的躯干、髋部及腿部传递至地面,穿戴者通过助力机构连接穿戴者的上肢或负重物,为穿戴者的搬运过程提供有效的助力。
一般而言,上述的助力机构一般具有两种结构形态,在其中一种结构形态中,助力机构与背架组件10相对固定,即助力机构与背架组件10的间距无法进行调节,在搬运过程中,负重物的重量间接地通过穿戴者的上肢或直接地传递至背架组件10上。而另一种结构形态,则是助力机构为具有弹性复位功能,在搬运过程中,助力机构对穿戴者上肢或负重物提供趋向向上的搬运助力,从而减轻穿戴者上肢的负担。但是,不管是上述的何种结构形态,就目前而言,机械外骨骼中的助力机构功能都相对单一。
选用助力机构与背架组件10相对固定的上述结构形态,其助力机构无法随穿戴者不同的搬运状态进行适配调整,导致穿戴者在搬运过程中容易存在负重物与下肢发生干涉的问题,进而影响了穿戴者的使用体验。为解决上述技术问题,外骨骼可通过缩短助力机构与背板的间距,以确保搬运状态下的负重物能够被助力机构保持在合适的搬运高度,但是,这则会增加穿戴者在弯腰取物时负担。而选用助力机构为具有弹性复位功能的结构形态,穿戴者可在搬运状态下对负重物施加更大的作用力,使弹性的力传递机构随负重物调整至合适的搬运高度,而在取物及放物过程中,其也可以跟随穿戴者上肢以及负重物下降至适于操作的高度之上,但这会增加穿戴者在搬运状态下的负担,不利于长期作业。为此,本申请提供了如下实施例。
参照图1和图2,本实施例所提供的可多级调节的搬运助力调节装置包括背架组件10,背架组件10作为外骨骼中与穿戴者接触面积及相互作用力最大的部件,其能够提供人体腰部、背部乃至上臀部的穿戴空间。
如图1-图2、图7-图9所示,本实施方式的搬运助力装置还包括力传递部件20,力传递部件20用于将负重物的重力传递至背架组件10上,改变搬运状态下负重物对穿戴者所产生的力矩。为了实现力传递部件20的功能,力传递部件20连接在背架组件10上,并且,力传递部件20上形成有负重部21,力传递部件20可通过负重部21连接于穿戴者上肢或负重物。
在负重部21连接在穿戴者的上肢的情况下,力传递部件20可直接与人体上肢连接,通过穿戴者上肢搬运负重物,负重物的部分重力由穿戴者上肢传递至其躯干,而负重物的另一部分重力则通过力传递部件20传递至背架组件10,并通过背架组件10作用于穿戴者的后侧,从而减轻穿戴者上肢负担。
而在负重部21直接连接于负重物的情况下,负重物的重力大部分或者全部通过力传递部件20传递至背架组件10,穿戴者的上肢主要起到稳定负重物的状态,并避免负重物与其躯干发生过多干涉即可,其同样可达到减轻穿戴者上肢负担的效果。
本实施方式中,力传递部件20可相对于背架组件10在取物位置和多个搬运位置之间运动,需要说明的是,力传递部件20可在取物位置及两个或两个以上的搬运位置之间进行活动,从而让力传递部件20能够根据穿戴者的搬运状态进行调整,背架组件10上则设有用于限制力传递部件20位置状态的调节机构30。如图1-图3所示,在本实施方式中,调节机构30安装在背架组件10的后侧,而力传递部件20则连接于调节机构30,以通过调节机构30与背架组件10实现连接。
应当说明的是,调节机构30与力传递部件20可以所设置为相互适配的结构,如在力传递部件20设置为拉绳的情况下,调节机构30可以设置为调节轮盘31与锁止组件32配合的结构,力传递部件20卷绕于调节轮盘31之后,通过锁止组件32实现对调节轮盘31的锁止或释放,从而让力传递部件能够随调节轮盘31的转动或止转实现在相应位置状态上的固定,或在位置状态之间进行活动调节。或者,调节机构30也可以设置为收线器,其原理与上述调节轮盘31与锁止组件32配合的原理方式近似。或在其他实施方式中,调节机构30也可以设置为夹线器,通过将力传递部件20进行夹持或释放,让其同样能够实现力传递部件20在相应位置状态上的锁止或在位置状态之间的切换。
当然,力传递部件20除了可以设置为拉绳以外,其还可以设置为能够相对背架组件10活动的机械臂杆等部件,其除了可以是柔性部件以外,其还能够设置为刚性部件,如力传递部件20为机械臂杆时,调节机构可以设置为齿轮、齿条结构,通过将齿条设置为机械臂杆上,并通过齿轮对齿条进行控制,实现机械臂杆沿齿条方向在不同位置状态之间的锁定及切换。
应当说明的是,当力传递部件20处于取物位置状态下,负重部21与调节机构30的间距为L1,当力传递部件20处于任一搬运位置状态下,负重部21与调节机构30的间距为L2,L1>L2。这样,力传递部件20处于取物位置状态时,穿戴者上肢可伸展幅度要大于力传递部件20处于任一搬运位置状态下的伸展幅度。穿戴者需要搬起负重物时,可通过调节机构30将力传递机构限制在取物位置的状态,负重部21被限制在低位高度上,使穿戴者上肢能够在较小幅度弯腰,或无需弯腰的情况下搬起负重物;力传递部件20中,每一搬运位置均对应负重部21的不同位置高度,在穿戴者搬起负重物后,穿戴者可根据个人搬运习惯,以及根据负重物的体积、重量等参数,将负重物抬升至一个合适的搬运高度上,并让调节机构30将力传递部件20固定在当前所对应高度的搬运位置上,避免在行动过程中负重物与穿戴者下肢发生干涉。调节机构30将力传递部件20限制在任一搬运位置上,能够让负重物保持在相应的搬运高度上,起到让负重物的重力经力传递部件20传递至背架组件10上的作用,有效减轻穿戴者的上肢负担的同时,负重物与穿戴者下肢干涉的情况也得以避免,便于穿戴者负重移动。这也符合人体弯腰搬运重物以及搬运状态下移动时的本能动作习惯,有利于长期的以及重复的搬运作业,而当重力传递至背架组件10时,背架组件10也能够很好地将重力传递至穿戴者躯干上,或通过外骨骼系统的其他部件传递至地面,提高负重物的力传递效率。
同时,由于搬运助力装置具有多个搬运位置,使得穿戴者可根据自身搬运习惯或货物的体积、重量等因素选择一较为舒适的档位(搬运位置),让负重部21能够根据穿戴者选择锁定在不同的高度上,这也提高了在不同作业情况、环境下装置的灵活性与兼容性,从而有利于提高作业人员在搬运体积、重量等不同参数的货物时的舒适性以及作业效率。
在快递分发、行李托运等搬运场景中,搬运者所需要搬运的货物尺寸及重量是不确定的,因此,搬运者需要用到的舒适的搬运位置(高度)也是随个人搬运习惯以及货物特性而变化的。相较于仅能够实现单一搬运位置的技术方案而言,使用本公开的包含有搬运助力装置的外骨骼,能在确定的取物位置以及多个搬运位置之间进行切换,提高了外骨骼的人机顺应性,让穿戴者的搬运作业效率更高,同时,外骨骼能够顺应穿戴者的搬运习惯,在提高穿戴者的搬运舒适度的基础上,也降低了穿戴者在作业过程中受伤的概率。
接上述,在负重部21连接在穿戴者的上肢的情况下,为了穿戴的舒适性,负重部21可以设置为能够穿戴在人体上肢(臂部或手部)的穿戴工装,如能够承托在人体臂部的托钩,或能够穿戴在人体手部的手套等。当然,本发明也不限制其他形式的穿戴工装,只要能够与穿戴者臂部或者手部联动,并在穿戴者处于搬运状态时能够作用在穿戴者上肢,从而实现负重物的重力传递效果即可。同样,在负重部21直接连接于负重物的情况下,为了实现与负重物的连接,负重部21可以设置为匹配于负重物结构,并能够与负重物形成稳定连接的连接工装,由于负重物结构种类繁多,因此本实施方式对该连接工装的具体结构不作详细赘述。
应当说明的是,背架组件10一般包括背架本体以及穿戴部件,背架本体用于在穿戴状态下抵贴于穿戴者的后侧,以支撑起穿戴者的躯干以及作为外骨骼系统的核心支撑部件使用,让外骨骼与穿戴者之间具有良好的同步性。而为了实现背架本体与人体之间的穿戴固定,背架本体上设置有穿戴部件(图未示)。一般而言,穿戴部件为肩带,背架本体可通过穿戴部件穿戴于人体躯干,需要说明的是,除肩带以外,穿戴部件还可包括腰部绑带,肩带的两端分别连接于背架本体上部的左右两侧以及下部的左右两侧,让穿戴者的双臂能够从肩带与背架本体环绕形成的穿戴空间中穿过,从而让肩带搭在穿戴者的肩部上。而腰部绑带则设置在背架本体的下部,分别连接在背架本体下部的左右两侧,同样,与背架本体环绕形成提供穿戴者腰部穿过的空间,在穿戴状态下,背架本体的下部一般处于穿戴者的腰部或从腰部延伸至上臀部,腰部绑带则环绕在穿戴者的髋部或腹部,从而与肩带配合实现背架组件10与穿戴者躯干的穿戴固定。
为了适应穿戴者搬运负重物的使用状态,提高外骨骼穿戴状态下的舒适性,以增强穿戴者的负重能力,降低其受伤风险,本实施方式的背架本体采用刚性背架,刚性背架可以采用金属材质,例如:铝质材料,铝合金材料、铜质材料、铜合金材料、铁质材料、不锈钢材料,也可以采用塑料等一种或多种的结合,这里所述的结合,并非对物质组分的限定,示例性的,在刚性背架采用多种材料的结合时,刚性背架可以采用多种不同材质堆叠、拼接等方式的结合而制成。可以理解的是,一般采用刚性较高,具备一定抵抗切向扭矩能力,质量较小,适用于可穿戴外骨骼的轻便要求的材料。所述刚性背架中,对于刚性的定义是,刚性背架为刚体,在外骨骼系统负重状态下,刚性背架随负重的增加而产生的弯曲变形量较小,弯曲变形后负重的重心位置变化量较小,人体腰部承受的力值基本恒定,从而提高背架组件10在搬运状态下的力传递效率,有效减小穿戴者的躯干及上肢负担。可以理解的是,若刚性背架的刚度较低,同等负重的情形下,背架本体则较上述刚性背架更易于发生弯曲变形,此时负重物的重心方向更加靠近人体腰部,重心的靠近将使得穿戴者腰臀部位上方的分重力值增大,等效于负重的重力传递至人体腰部的力值增大,致使人体腰部更容易发生疲劳损伤问题。同时,外骨骼中还包括有软质材料,软质材料一般用于上述的穿戴部件中,以使穿戴部件能够适于不同身材体型的穿戴者肢体,从而让穿戴者肢体与外骨骼系统之间具有良好的顺应性,软质材料具体可以采用橡胶件(橡胶可以选择天然橡胶或合成橡胶),也可采用硅胶件(可选择有机硅胶或无机硅胶),或者还可采用皮革件,皮革是经脱毛和鞣制等物理、化学加工所得到的已经变性不易腐烂的动物皮。
本实施例中,调节机构30设置在背架组件10的后侧,力传递部件20与调节机构30连接,并通过调节机构30与背架本体实现连接,负重物的部分重力则通过力传递部件20传递至背架本体,背架本体能够很好地将重力传递至穿戴者躯干上,或通过外骨骼系统的其他部件传递至地面,以提高负重物的力传递效率。
一些实施例中,力传递部件20上设置有长度可调节结构(图未示)。针对不同身高的人,其舒适的取物位置以及搬运位置可能不同;或者针对不同的负重物,其合适的取物位置可能不同。因此穿戴者可以通过长度可调节结构实现取物位置以及搬运位置的适应性调整,尤其是方便实现取物位置的调整,进而便于不同身高的穿戴者,以及针对不同的负重物,穿戴者均能将力传递部件20的取物位置调节至适当高度。同时,搬运位置的高度范围也得到了调整,进而可适应性的将重物抬升至不同的搬运位置以达到合适的搬运高度,方便以舒适的状态进行搬运,以此增加该外骨骼的适应性。
同时,针对某些负重物的左右抓取位置存在高度差的情形,为了方便穿戴者抓取负重物,可以通过调节长度可调节结构,使得左右两侧力传递部件20的取物位置的高度差保持与负重物的左右抓取位置的高度差相同。通过设置长度可调节结构,实现了左右两侧力传递部件20的取物位置的独立可调,进一步增强了该外骨骼的适应性。
经过分析,不同身高的人群,其舒适的取物位置与舒适的搬运位置高度略有差异。因此,为了适应不同身高的穿戴者,将力传递部件20的长度设置为可调,从而让取物位置调节至符合满足穿戴者需求的高度上,并根据需求,让力传递部件20锁定在不同高度的搬运位置,即可满足不同身高的穿戴者使用的舒适性。
如图1-图3、图7-图9所示,调节机构30包括调节部件以及锁止组件32,可以理解的是,调节部件为活动部件,通过调节部件的活动,使力传递部件20随之发生联动,从而调节力传递部件20在刚性背架上的位置状态,而锁止组件32则用于限制调节部件的活动,让调节部件固定在当前状态,实现将力传递部件20限制在当前位置的效果。
本实施方式的调节部件可活动地设置于背架组件10,其可相对于背架组件10运动;其中,调节部件与力传递部件20连接,以使调节部件在相对背架组件10运动的过程中能够收放力传递部件20,即能够调节负重部21与调节机构30的间距,同时也能够保持力传递部件20在调节部件上的紧凑装配。此外,通过调节部件与力传递部件20的联动从而实现力传递部件20的位置调节,也能够便于对力传递部件20位置状态的限制,如图1-图6所示,调节部件上设置有两个以上(大于两个)的限位部,限位部可分别限定出力传递部件20的取物位置及多个搬运位置;锁止组件32与背架组件10活动连接,并且锁止组件32可与任一限位部形成限位配合,在力传递部件20活动至取物位置和任一搬运位置状态下,位于调节部件上的限位部会与锁止组件32处于相对的状态,让锁止组件32能够与对应的限位部实现限位配合,从而让调节部件固定在当前的状态,调节部件无法与力传递部件20实现联动,使得调节部件停止活动,进而实现力传递部件20位置状态的固定。应当理解的是,锁止组件32与背架本体之间采用活动连接的装配方式,能够让锁止组件32相对于调节部件活动,避免锁止组件32仅能够保持与限位部形成限位配合的关系,锁止组件32可根据己身活动状态,或调节部件的活动状态脱离限位部,解除对调节部件的限制,让调节部件能够在锁止后继续与力传递部件20发生联动,调节部件继续活动,进而实现力传递部件20由其中一位置状态活动至另一位置状态的效果。
至此,本实施方式对调节部件及锁止组件32的具体结构暂不作具体限定,调节部件可根据力传递部件20的结构,设置出能够与力传递部件20配合联动的稳定结构,并且,在其活动过程中能够让力传递部件20实现稳定地位置切换即可,而锁止组件32则可根据调节部件的结构,设置为能够锁定或解锁调节部件的组件结构。
在一些实施方式中,在调节部件为调节轮盘31的情况下,调节轮盘31的外周可以设置多个具有限位面的限位部,锁止组件32可以设置为具有复位功能的顶柱,当调节轮盘31在绕第一方向(正转/反转)转动时,锁止组件32可以在限位部上进行滑动,并从上一限位部滑动至下一限位部,实现力传递部件20在相应的位置状态之间进行切换,而让调节轮盘31在绕第二方向(反转/正转)转动时,锁止组件32则与限位部限位配合限制调节轮盘31在第二方向上的转动,实现对力传递部件20的锁止。
而在其他的实施方式中,也可以将调节部件设置为其他结构形式,而锁止组件则可以采用棘轮棘爪配合等具有单向限位,并且能够实现复位至初始状态的机械结构进行对调节部件的限制或释放。
如图4-图8所示,本发明提供调节部件的一种具体结构,本实施例中的调节部件为调节轮盘31,其设置为盘状结构,调节轮盘31可转动地设置在背架组件10上,同时,力传递部件20可根据调节轮盘31的结构作出适应性设计,使调节轮盘31在绕其转动中心转动时,能够实现与力传递部件20的联动。具体地,力传递部件20卷绕于调节轮盘31上。为了确保力传递部件20的位置状态切换过程能够相对稳定,本实施方式将调节轮盘31设置为圆盘结构,调节轮盘31的转动中心设置在其圆心处。当然,在一些实施方式中,调节轮盘31的形状也可以为如矩形、三角形等其他结构,并且,调节轮盘31的转动中心也可设置为偏心结构,本实施方式对此不作具体限定。需要说明的是,本实施例的调节轮盘31具有一定的厚度,其包括绕调节轮盘31的转动中心设置的外周面,以及分设在其外周面相对两侧的外侧面,即调节轮盘31可设置呈饼状。力传递部件20卷绕于调节轮盘31的外周面;各限位部均设置在调节轮盘31的一侧,具体的,在调节轮盘31可转动地装配在背架组件10后,为了便于与锁止组件32的配合,限位部均设置在调节轮盘31远离背架组件10的一侧面,并且,各限位部均依次环绕调节轮盘31的转动中心设置,而锁止组件32的至少部分则设置在调节轮盘31的外侧面上,使调节轮盘31在转动过程中,各限位部均能经过锁止组件32,与锁止组件32之间形成锁止配合,锁止组件32通过限位部限制调节轮盘31在取物位置和任一搬运位置上止转。
应当说明的是,这里所述的止转,可以理解为仅限制调节轮盘31在其中一转动方向上的转动,或限制调节轮盘31在两相对的位置上的转动。
上述设置方式,由于力传递部件20与调节轮盘31为联动结构,因此,在搬运过程中,穿戴者也可通过对力传递部件20施加作用力从而通过力传递部件20与调节轮盘31形成联动,达到确保力传递部件20运行稳定、顺畅的效果。
进一步的,本实施方式将各限位部设置呈台阶状结构,使大致呈台阶状的结构表面能形成可被锁止组件32阻挡的配合面。调节轮盘31的一侧面开设有限位槽311,锁止组件32部分与背架组件10形成活动连接,而锁止组件32形成有至少部分位于限位槽311内的锁止部321,锁止部321能够与上述的限位面相互抵顶,从而限制调节轮盘31的转动。可以理解的是,锁止部321可在调节轮盘31转动的过程中会与限位槽311产生相对运动,使锁止部321沿限位槽311所开设的方向运动,并在经过设置在限位槽311内的限位部时,与对应位置的限位部形成限位配合。
值得一提的是,将锁止组件32设置成与背架本体活动连接的装配方式,也能够便于调节轮盘31的维护检修,当调节轮盘31需要进行日常修护检修,甚至是更换时,操作者可通过操作锁止组件32,使锁止组件32脱离调节轮盘31,以提供操作者足够的操作空间。
这里,锁止组件32对调节轮盘31所限制的转动方向,主要取决于上述配合面的朝向,可以理解的是,调节轮盘31具有两个转动方向,本实施方式将其两个转动方向分别定义为放卷方向以及收卷方向,同样的,配合面也同样具有两个相反的朝向,并在与锁止部321形成配合后分别限制调节轮盘31对应的两个转动方向。
示例性的,限位部包括第一限位部3111以及多个第二限位部3112,第一限位部3111用于限制力传递部件20的取物位置,各第二限位部3112用于限制力传递部件20的各个搬运位置。如图8所示,当锁止部321与第一限位部3111配合时,力传递部件20以及调节轮盘31均处于取物位置,取物位置也可定义为负重部21与调节机构30之间间距的最大极限位置;如图10-图11所示,当负重部21往靠近调节机构30的方向运动,联动调节轮盘31由取物位置往搬运位置方向转动时,锁止部321沿限位槽311由第一限位部3111往第二限位部3112方向运动,并最终与任一第二限位部3112形成限位配合,调节轮盘31止转,从而将力传递部件20限制在与当前第二限位部3112所对应的搬运位置上。
由于第一限位部3111与第二限位部3112均用于限制调节轮盘31继续往放卷方向运动,而第一限位部3111用于限制取物位置,因此,第一限位部3111靠近限位部的第一端设置,而各第二限位部3112则由靠近限位槽311第一端的位置往限位槽311的第二端方向依次沿调节轮盘31的周向布设,且第一限位部3111与各第二限位部3112均形成有用于与锁止部321限位配合的配合面,接上述,第一限位部3111与第二限位部3112均用于限制调节轮盘31同一方向上的转动,因此,第一限位部3111的配合面与第二限位部3112的配合面具有相同的朝向。虽然第一限位部3111与第二限位部3112均用于限制调节轮盘31在同一转向上转动,但是,第一限位部3111与第二限位部3112在外骨骼系统的作业过程中所起到的功能则不一样。如图8所示,当第一限位部3111与锁止部321配合时,第一限位部3111作用于锁止部321,避免负重部21继续往远离调节机构30的方向运动,避免穿戴者上肢过度伸展,并起到提示穿戴者上肢以达到上肢伸展极限位置的作用。在此过程中,第一限位部3111施加于锁止部321的作用力主要由穿戴者上肢伸展过程中所产生。如图10-图13所示,在任一第二限位部3112与锁止部321配合的情况下,第二限位部3112作用于锁止部321的作用力主要由负重物的重力所产生,调节轮盘31被锁止部321锁定,避免负重部21在搬运位置状态下往取物位置方向运动,为穿戴者提供相应的助力。通过相应设计,能够达到上述便于限制力传递部件20运动的目的的同时,确保该搬运助力调节装置结构相对简单,有利于生产、装配及后续的检修维护。
而为确保各限位部均能够在调节轮盘31转动过程中与锁止部321形成配合,限位槽311围绕调节轮盘31的转动中心设置,限位槽311能够限制各限位部的安装位置,使各限位部的安装均同样绕调节轮盘31的转动中心设置,让调节轮盘31仅需通过往放卷方向或收卷方向转动,即可实现不同限位部与锁止部321的配合。
接上述各限位部的设置方式,第一限位部3111靠近限位槽311的第一端设置,各第二限位部3112由靠近限位槽311的第一端往限位槽311第二端的方向绕所述调节轮盘31的周向布设。
一些实施例中,本实施方式的限位槽311可以为环形结构,或圆弧形结构,环形结构的限位槽311围绕调节轮盘31的转动中心设置,而圆弧形结构的限位槽311则部分绕调节轮盘31的转动中心设置。将限位槽311设置为圆弧形,也能够最大限度减小限位槽311与锁止部321之间的摩擦,在调节轮盘31转动过程中,锁止部321沿限位槽311的槽壁活动,也让限位槽311对锁止部321起到一定的导向作用。在调节轮盘31的转动方向上,限位槽311的一端槽壁形成上述的第一限位部3111,锁止部321能够沿限位槽311所延伸的方向同样绕调节轮盘31的转动中心活动,并在活动至限位槽311的末端时与第一限位部3111抵顶,限制调节轮盘31继续往放卷方向转动。
在本实施方式中,如图4-图5所示,为了延长负重部21可相对背架组件10活动的距离,使该可多级调节的搬运助力装置中,负重部21可相对调节机构30运动实施调节的范围更大,限位槽311可以设置为开设在调节轮盘31上的螺旋状凹槽,该实施方式中,限位槽311的一端设置在相对靠近调节轮盘31转动中心的位置上,并沿调节轮盘31的周向往远离调节轮盘31转动中心的方向螺旋式延伸布设,这样,限位槽311的第一端与第二端可在调节轮盘31的径向上相互重合,达到限位槽311长度大于上述实施方式的限位槽311长度的效果。
由于所设置的各第二限位部3112与第一限位部3111朝向一致,因此,第二限位部3112无法作为限位槽311的另一端槽壁。本实施例中,限位槽311内设置有多个台阶结构的第二限位部3112,其中,限位槽311沿其所延伸方向的相对两侧包括第一侧壁312(内侧壁)以及第二侧壁313(外侧壁),各第二限位部3112均靠近限位槽311的第一侧壁312(内侧壁)设置并同样围绕于调节轮盘31的转动中心,由于力传递部件20需要在取物位置和各个搬运位置之间往复调节,因此,调节轮盘31也需要随着力传递部件20的位置状态,在放卷方向和收卷方向之间转动,为此,锁止部321则需要往复地在限位槽311内不断地与各限位部进行循环式的配合,故各第二限位部3112与限位槽311的第二侧壁313(外侧壁)之间均形成有一定的间隙,而该间隙则相连形成复位通道314,复位通道314作为限位槽311的一部分,其中第一限位部3111与复位通道314的第一端连接,即锁止部321可沿复位通道314所延伸的方向活动至与第一限位部3111形成限位配合的状态,并且,复位通道314的第一端还与其中一第二限位部3112相衔接,由上可知,多个第二限位部3112依次由靠近限位槽311的第一端往其第二端方向布设,因此,其中一第二限位部3112则处于最为靠近第一限位部3111的位置上,而复位通道314的第一端则与该最为靠近第一限位部3111的第二限位部3112衔接。复位通道314用于提供锁止部321在与任一第二限位部3112配合后往第一限位部3111方向活动复位,重新下一次的往任一第二限位部3112方向活动的循环,确保外骨骼能够提供穿戴者上述动作的循环运动。如图4-图6所示,由于第二限位部3112设置为凸设在限位槽311内的台阶结构,故第二限位部3112的高度大于限位槽311的槽底,为了让锁止部321能够从复位通道314重新活动至第二限位部3112上,最为靠近第一限位部3111的第二限位部3112(后续称为首个第二限位部3112)与复位通道314之间通多过渡坡面3141形成衔接关系。在取物位置往任一搬运位置运动过程中,锁止部321由第一限位部3111往第二限位部3112方向运动,锁止部321会沿渡坡面表面抬升至首个第二限位部3112的位置上,并可与首个第二限位部3112形成限位配合,或沿首个第二限位部3112运动至后续的第二限位部3112上,让力传递部件20锁止在符合穿戴者要求的搬运位置上。
而为了实现锁止部321在第一限位部3111与各第二限位部3112之间的循环,最为远离第一限位部3111的第二限位部3112(后称之为末尾第二限位部3112)与复位通道314的第二端连接,当外骨骼需要重新从搬运位置复位至取物位置,随着调节轮盘31朝放卷方向转动,锁止部321能够末尾第二限位部3112重新运动至复位通道314中,并沿复位通道314重新往第一限位部3111方向运动,从而复位至取物位置。
当然,本实施方式还提供另一种锁止部321复位至复位通道314的实施方式,即每一第二限位部3112均设置为与复位通道314连接的结构,锁止部321在根据穿戴者选择与任一第二限位部3112形成限位配合后,锁止部321均可在当前的第二限位部3112上运动至复位通道314中,免于负重物拉动力传递部件20至末尾第二限位部3112中方可复位至复位通道314中的情况,提高搬运助力装置在取物位置及任一搬运位置之间的切换效率,进而提高应用其的外骨骼的作业效率。
上述方案中,第一限位部3111限制了负重部21与调节机构30的最大间距,为了对负重部21与调节机构30的最小间距作出限制,限位槽311内还形成有第三限位部3113,第三限位部3113相对于第一限位部3111,其形成在限位槽311的第二端,这样,可以理解的是,各第二限位部3112则依次设置在第一限位部3111与第三限位部3113之间,也就是说,复位通道314的第二端与第三限位部3113连接。可以理解的是,由于第三限位部3113用于限制负重部21与调节机构30的最小间距,即其所限制调节轮盘31转动的方向与第一限位部3111、第二限位部3112所限制调节轮盘31的转向不同,故,第三限位部3113所形成用于与锁止部321限位配合的配合面与第一限位部3111的配合面,及第二限位部3112的配合面具有相反朝向,以分别限制调节轮盘31在放卷方向与收卷方向两个相反方向上的转动。第三限位部3113用于限制调节轮盘31在收卷方向上的转动,在穿戴者搬运状态下,随着其上肢抬升高度越来越高,调节轮盘31也会持续地往收卷方向转动,而当调节轮盘31转动至第三限位部3113与锁止部321抵顶的状态下,力传递部件20则到达最高的锁定位置,确保力传递部件20在可调节的活动范围内,保持与调节轮盘31有效连接。
本实施方式中,第三限位部3113与靠近第三限位部3113的第二限位部3112(同称为末尾第二限位部3112)之间设置有第一台阶组件315,第一台阶组件315可在调节轮盘31的转动过程中,将锁止部321从第二限位部3112往复位通道314中导向,实现锁止部321在限位槽311中的活动循环。
为了有效实现锁止部321在调节轮盘31上的动作循环,如图4-图5所示,第一台阶组件315包括第一复位台阶3151、第一过渡台阶3152以及第一锁定台阶3153,根据上述说明,上述各台阶均凸设于限位槽311以高于限位槽311的槽底,其中,第一复位台阶3151的一端侧壁上形成有第二限位部3112。第一过渡台阶3152设置在第一复位台阶3151形成有第二限位部3112的一端,且第一过渡台阶3152至少部分置于第一复位台阶3151的外侧,第一过渡台阶3152的高度小于第一复位台阶3151,即在调节轮盘31沿收卷方向转动时,锁止部321能在活动至第一复位台阶3151后随即落至第一过渡台阶3152上,第一复位台阶3151与第一过渡台阶3152之间通过第一复位台阶3151的侧壁进行连接。第一锁定台阶3153设置在第一复位台阶3151及第一过渡台阶3152的外侧,第一锁定台阶3153的高度小于第一过渡台阶3152,并且第一锁定台阶3153的相对两端分别连接第一复位台阶3151及第一过渡台阶3152,第一复位台阶3151用于与第一锁定台阶3153连接的侧壁形成上述末尾第二限位部3112,锁止部321在落至第一过渡台阶3152后,能够随调节轮盘31的往放卷转动继续相对于调节轮盘31运动,并随之落至第一锁定台阶3153上,最终抵于末尾第二限位部3112,限制调节轮盘31往放卷方向继续转动。需要说明的是,复位通道314与第一锁定台阶3153之间通过第一锁定台阶3153的侧壁进行连接,当锁止部321位于末尾第二限位部3112时,调节轮盘31可通过往收卷方向转动,从而让锁止部321从第一锁定台阶3153上滑落至复位通道314当中,而第一锁定台阶3153的侧壁能够避免锁止部321在沿复位通道314往第一限位部3111方向运动时重新活动至第一台阶组件315之上。
在另一实施方式中,复位通道314还可以形成在第二限位部3112与限位槽311的第一侧壁312(内侧壁)之间,第二限位部3112是否设置在限位槽311的内侧,以及复位通道314是否设置在限位槽311的外侧,其可根据调节轮盘31的转动方向以及锁止组件32的设置位置而定。在其他实施例中,复位通道314也可以是设置在限位槽311的内侧,匹配的,第一台阶组件315也随第二限位部3112设置在限位槽311的外侧,并且,各第一台阶组件315中各台阶之间的配合关系,也可采用其他的设置方式,如第一过渡台阶3152可设置在第一复位台阶3151的内侧,第一锁定台阶3153可设置在第一过渡台阶3152以及第一复位台阶3151的内侧等设置方式,只要满足锁止部321在调节轮盘31转动过程中依次经过第一复位台阶3151、第一过渡台阶3152以及第一锁定台阶3153后回落至复位通道314即可。
为了让锁止部321能够在各台阶以及复位通道314之间顺畅地进行位置状态的切换。本实施方式的第一复位台阶3151形成有第一导向面3154,第一导向面3154由第一过渡台阶3152延伸至第一锁定台阶3153,当锁止部321位于第一过渡台阶3152上,并且在调节轮盘31往放卷方向转动时,第一导向面3154能够导向锁止部321由第一过渡台阶3152滑落至第一锁定台阶3153上。进一步,第一过渡台阶3152的外侧壁形成有第二导向面3155,第二导向面3155由第一锁定台阶3153延伸至复位通道314,当锁止部321位于第一锁定台阶3153上,并且调节轮盘31往收卷方向转动时候,第二导向面3155能够导向锁止部321由第一锁定台阶3153滑落至复位通道314。
接上述方案,以下提供两种调节轮盘31中,第二限位部3112的具体设置方式:
一、如图4所示,任意两相邻的第二限位部3112之间通过过渡部316衔接配合,过渡部316可在调节轮盘31往收卷方向转动的过程中,将锁止部321从其中一第二限位部3112导向至与之后一相邻的第二限位部3112上。
可以理解的是,由于各第二限位部3112均设置为高于限位槽311槽底的台阶结构,而各第二限位部3112要在保证其能够对锁止部321进行限位的同时,实现依次衔接的效果,本实施例的过渡部316可设置为衔接在上一第二限位部3112与下一第二限位部3112之间的斜面结构,这样,锁止部321即可平稳地从上一第二限位部3112活动至下一第二限位部3112上。
该实施例中,锁止部321要在限位槽311中完成动作循环,则必须从复位通道314的第一端经坡面活动至首个第二限位部3112上,并随着调节轮盘31继续往收卷方向转动,锁止部321经过各第二限位部3112后活动至末尾第二限位部3112,并通过上述的第一台阶组件315复位至复位通道314的第二端。也就是说,锁止部321要在限位槽311中完成一套动作的循环,必须经过全部第二限位部3112后方可复位至复位通道314当中。
该实施方式能够方便用户在各第二限位部3112所形成的档位上进行逐级调节,并且在每一第二限位部3112上可放松上肢,使负重物通过力传递部件20作用在相应的第二限位部3112上,从而感受当前搬运高度是否为最舒适的搬运位置,满足穿戴者对于不同搬运位置的需求。
二、如图5-图6所示,任意两相邻的第二限位部3112之间设置有第二台阶组件317,第二台阶组件317具有两个功能,其一功能为,在调节轮盘31的转动过程中,第二台阶组件317能够将锁止部321从第二限位部3112往复位通道314中导向。而其二功能为,将锁止部321从其中一第二限位部3112导向至与之相邻的另一第二限位部3112上。
也就是说,穿戴者可以通过第二台阶组件317实现锁止部321依次沿各第二限位部3112上的活动切换,以及,在锁止部321活动至对应的第二锁止部321的位置时,直接从当前的第二限位部3112复位至复位通道314当中。
该实施例能够便于搬运助力装置在取物位置与搬运位置之间的快速切换,无需锁止部321活动至末尾第二限位部3112,即可实现复位至复位通道314的效果,从而提高穿戴者的作业效率。
为了有效实现锁止部321在任一第二锁止部321上快速复位至复位通道314以实现动作循环的效果,如图5-图6所示,该第二台阶组件317的结构原理与第一台阶组件315相类似,第二台阶组件317包括第二复位台阶3171、第二过渡台阶3172以及第二锁定台阶3173,根据上述说明,上述各台阶均凸设于限位槽311以高于限位槽311的槽底,其中,第二复位台阶3171的一端侧壁上形成有第二限位部3112。第二过渡台阶3172设置在相邻的两个第二复位台阶3171之间,而在末尾的第二限位部3112上,第二过渡台阶3172则连接在第二复位台阶3171与第一复位台阶3151之间, 如图6所示,以相邻的两个第二复位台阶3171为例,具体的,以两相邻的第二复位台阶3171为例,相对靠近第一限位部3111一侧的第二限位部3112称之为上一第二限位部3112(上一第二复位台阶3171),而相对靠近第三限位部3113的第二限位部3112则称之为下一第二限位部3112(下一第二复位台阶3171),第二过渡台阶3172至少部分置于上一第二复位台阶3171的外侧,并且,第二过渡台的高度低于上一第二复位台阶3171的高度,与下一第二复位台阶3171相衔接,当调节轮盘31往收卷方向转动时,锁止部321可由上一第二复位台阶3171经第二过渡台阶3172活动至下一第二复位台阶3171上。
接上述方案,第二锁定台阶3173设置在第二复位台阶3171及第二过渡台阶3172的外侧,第二锁定台阶3173的高度小于第二过渡台阶3172,并且第二锁定台阶3173的相对两端分别连接第二复位台阶3171及第二过渡台阶3172,第二复位台阶3171用于与第二锁定台阶3173连接的侧壁形成第二限位部3112,锁止部321在落至第二过渡台阶3172后,能够随调节轮盘31的往放卷转动继续相对于调节轮盘31运动,并随之落至第二锁定台阶3173上,最终抵于第二限位部3112上,限制调节轮盘31往放卷方向继续转动。需要说明的是,复位通道314与第二锁定台阶3173之间通过第二锁定台阶3173的侧壁进行连接,当锁止部321位于第二限位部3112时,调节轮盘31可通过往收卷方向转动,从而让锁止部321从第二锁定台阶3173上滑落至复位通道314当中,而第二锁定台阶3173的侧壁能够避免锁止部321在沿复位通道314往第一限位部3111方向运动时重新活动至第一台阶组件315之上。
为了让锁止部321能够在各第二限位部3112以及复位通道314之间顺畅地进行位置状态的切换。本实施方式的第二复位台阶3171形成有第三导向面3174,第三导向面3174由第二过渡台阶3172延伸至第二锁定台阶3173,当锁止部321位于第二过渡台阶3172上,并且在调节轮盘31往放卷方向转动时,第三导向面3174能够导向锁止部321由第二过渡台阶3172滑落至第二锁定台阶3173上。进一步,第二过渡台阶3172的外侧壁形成有第四导向面3175,第四导向面3175由第二锁定台阶3173延伸至复位通道314,当锁止部321位于第二锁定台阶3173上,并且调节轮盘31往收卷方向转动时候,第四导向面3175能够导向锁止部321由第二锁定台阶3173滑落至复位通道314。
接上述方案,如图2-图3所示,本实施例的锁止组件32包括锁止杆322以及弹性复位机构323,锁止杆322一端与背架组件10活动连接,锁止杆322的另一端设置有呈卡勾状的锁止部321,卡勾状结构能够让锁止部321沿限位槽311方向运动时能够勾住或抵顶于对应的限位部,从而作用于对应的限位部,防止调节轮盘31继续转动。弹性复位机构323则设置在锁止杆322与背架组件10之间,并且,弹性复位机构323作用于锁止杆322,对锁止部321持续施加靠往限位槽311内侧的作用力,使锁止部321能够保持紧贴在第一侧壁312方向(具体根据第二限位部3112设置在限位槽311的第一侧壁312一侧还是第二侧壁313一侧),并且,为了避免锁止部321跳脱出限位部的限制,弹性复位机构323还对锁止杆322施加抵向台限位槽311槽底方向的作用力以及使得所述锁止部321具有持续靠往所述限位槽311底部的作用力。
需要说明的是,弹性复位机构323对锁止杆322施加的作用力方向,可具体还可根据上述复位通道314以及各第二限位部3112的设置方式进行选择,其不一定是抵向调节轮盘31的第一侧壁312(内侧壁)方向,在第二限位部3112设置在限位槽311靠近第二侧壁313(外侧壁)的实施例中,弹性复位机构323还可对锁止杆322施加抵向调节轮盘31第二侧壁313方向的作用力。
通过上述的设置方式,能够确保锁止部321与调节轮盘31之间具有稳定的配合关系,同时,锁止部321在沿限位槽311活动时,锁止部321能够抵贴在限位槽311的第一侧壁312、第一导向面3154、第二导向面3155以及第三导向面3174及第四导向面3175进行活动,确保锁止部321能够被如上所述的被各导向面导向至相应的台阶上,从而实现锁止部321在调节轮盘31上的循环动作。
如图3所示,本实施方式的锁止杆322通过活动件324活动设置在刚性背架上,活动件324与锁止杆322连接,用于支撑锁止杆322并适于锁止杆322在刚性背架上的活动。对应的,背架本体位于调节轮盘31的侧部设置有安装座325,安装座325提供有活动件324的安装位置,活动件324与安装座325之间旋转连接,并且,活动件324与锁止杆322之间也同样采用转动连接的装配方式,可以理解的是,安装座325与活动件324之间的旋转轴线,与活动件324与锁止杆322之间的旋转轴线优选为相互平行的设置方式,让其中一转动连接方式能够提供锁止杆322往靠近或远离限位槽311槽底方向运动的活动自由度,另一转动连接方式则提供锁止杆322往靠近或远离调节轮盘31转动中心方向运动的活动自由度。在上述基础上,弹性复位机构323包括第一弹性件326与第二弹性件327,本实施方式中,第一弹性件326与第二弹性件327均设置为两个扭簧,而在其他实施方式中,第一弹性件326与第二弹性件327还可以根据实际需求设置为压簧、拉簧等具备弹性复位功能的部件,接上述实施例,第一弹性件326设置在活动件324与锁止杆322之间,用于作用在锁止杆322上,使锁止杆322往向心方向(往靠近调节轮盘31转动中心的方向)抵往限位槽311第一侧壁312方向,或抵往各导向面方向。第二弹性件327则设置在活动件324与安装座325之间,其作用于活动件324,使活动件324能带动锁止杆322往抵向限位槽311底部方向施加持续的作用力。以使锁止部321具有抵往限位槽311内侧以及底部的趋势。
进一步的,为了便于调节轮盘31在取物位置与搬运位置之间进行有效地切换,调节机构30与背架组件10之间设置有蓄能部件(图未示),蓄能部件用于提供力传递部件20往搬运位置方向(即调节轮盘31的收卷方向)运动的作用力。
本实施例中,蓄能部件设置为具有弹性的卷簧,对应的,力传递部件20可设置为拉绳,拉绳收卷在调节轮盘31上并利用了解轮盘与卷簧联动,卷簧收缩蓄能的方向与调节轮盘31收卷方向一致,也就是说,在穿戴者通过拉动拉绳,使力传递部件20处于取物位置状态下,拉绳会通过调节轮盘31拉动卷簧收缩蓄能,而当穿戴者放松上肢,或搬运负重物,由取物位置往搬运位置运动时,卷簧则拉动力传递部件20,为穿戴者上肢提供一定的助力,同时,也能够确保作为力传递部件20的拉绳保持绷紧的状态,满足不同位置状态的切换运动。可以预见的是,上述的蓄能部件除了可以是卷簧以外,还可以为其他弹性蓄能件,如同样具备弹性复位能力的拉簧、压簧、皮筋等等,但对于本实施例来说,卷簧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,为了确保卷簧能够稳定地作用在调节轮盘31上,如图1所示,本实施例还在调节轮盘31上设置保护盒11,以及连接在保护盒11及刚性背架之间的连接座12,保护盒11内提供有用于容置卷簧的容纳空间,并且其一端开设有朝向调节轮盘31的开口,连接座12一端固定在刚性背架上,另一端设置在调节轮盘31的外侧部,并往调节轮盘31的转动中心方向延伸,以使保护盒11能够罩设于调节轮盘31外侧的中部。可以理解的是,调节轮盘31可利用花键轴(图未示)可转动地安装在刚性背架上,或通过与普通转轴的过盈配合可转动地安装在刚性背架上,卷簧同样套于轴上,其相对的两端分别作用在保护盒11以及调节轮盘31上,起到提供卷簧作用于调节轮盘31的安装位置的同时,也起到防尘防水等防护作用。
需要说明的是,本发明中所谓的“拉绳”是指能够传递助力的线状或条状部件,例如钢丝,或绳索等,并且,为了提高力的传递效率,本实施方式的拉绳一般设置为不具备弹力的部件。
而为了稳定拉绳在调节轮盘31上的放卷与收卷,如图4-图5所示,调节轮盘31的外周面上开设有藏线槽318,使拉绳能够潜藏其中,并且,调节轮盘31的其中一外侧面,也可设置提供拉绳绑紧固定的挂绳柱319。
如图1所示,而为了便于各部件的日常检修维护,以及后续的更换,上述的调节机构30与刚性背架之间设置有底盘50,底盘50提供调节机构30的安装空间,使调节机构30能够均安装在底盘50上,且底盘50与刚性背架固定连接,在一般情况下,底盘50上可通过盖设顶盖以起到保护调节机构30的作用。
接上述方案中,由于本实施例中力传递部件20选用了拉绳,为了方便设置拉绳需要绕过穿戴者的肩膀,本实施方式中的背架组件10上还设置有臂部组件40,臂部组件40提供力传递部件20的支撑位置,其一端连接所述背架组件10,臂部组件40的另一端往背架组件10前侧延伸。在外骨骼的应用中,臂部组件40与力传递部件20均设置为两个,其分设在刚性背架上部的左右两侧,从而让力传递部件20能够从穿戴者的肩部延伸而出,并最终让负重部21延伸至穿戴者的前侧。应当理解的是,臂部组件40不但能够支撑其力传递部件20,让力传递部件20能够保持在穿戴者前部及左右两侧,同时,也避免了力传递部件20与穿戴者本身产生干涉。
为了提高外骨骼系统的通用性,使其结构能够适于不同手臂结构、手臂长度及身高体型的穿戴者,本实施方式的臂部组件40与背架组件10之间设置有间距调节结构,间距调节结构用于调节臂部组件40从背架本体伸出的距离。如图1所示,臂部组件40包括至少一根臂杆41,而背架组件10上设置有提供该臂杆41插入的调节套筒,臂杆41与调节套筒上均开设有对应的调节孔(图未示),各调节孔依次沿臂杆41所延伸的方向间隔设置,这样,臂杆41在插入调节套筒内之后,可根据臂杆41伸出背架本体的长度,调节合适的长度,并通过固定件(图未示)插入臂杆41与调节套筒(图未示)相对应的两个调节孔内之后,让臂杆41固定在调节套筒当中。
在其他实施方式中,臂部组件40还可以包括多个臂杆41,多个臂杆41依次套设连接,并且,任意两相邻的臂杆41之间均可进行间距的调节,从而提供穿戴者更多的可调空间,满足不同穿戴者的需求。
此外,臂部组件40的臂杆41内还形成有中通的穿绳通道,拉绳一端与调节机构30中的调节轮盘31连接,拉绳的另一端经穿绳通道伸出臂部组件40并设置负重部21,调节机构30卷放拉绳以调节取物位置和搬运位置的切换。
为了适应人体,本实施方式的臂部组件40设置为两组,两臂部组件40设置在背板组件的两侧,调节机构30中,除了包括上述的调节轮盘31以外还包括有导轮组,导轮组设置在臂部组件40与调节轮盘31之间,以在调节轮盘31的藏线槽318与各臂部组件40之间分别形成导线通道。拉绳对应两臂部组件40也同样设置为两股,两股拉绳均通过藏线槽318绕设于调节轮盘31并分别一一对应穿设在两臂部组件40上,实现同步卷放,确保拉绳能够同时伸出或缩入臂部组件40,确保两拉绳伸缩长度一致,有利于实现水平搬运,无需担心两拉绳长度不一的问题。
需要说明的是,上述的臂部组件40与刚性背架相同,均采用具有一定刚度的材料加工制造而成,这样,当穿戴者处于搬运状态下,负重物的重量经拉绳传递至刚性背架的过程中,拉绳能够部分抵于臂杆41,部分作用力通过拉绳支架作用在刚性背架上,其另一部分的作用力则作用在臂杆41上,并通过臂杆41传递至刚性背架上,从而提高力的传递效率。
而在本实施方式中,臂部组件40的一端也同样安装于底盘50,以便于通过底盘50对各部件进行统一的安装固定以及保护。
本实施方式中,如图1所示,力传递部件20及调节机构30均设置为两组,两力传递部件20分别与两调节机构30一一对应连接。具体的,背架组件10上设置有两个调节轮盘31,两个调节轮盘31间隔设置,而两拉绳则分别卷绕在不同的调节轮盘31上,并在分别绕过不同的导轮组后从对应的臂部组件40中穿出,这样,穿戴者的双臂则可根据其自身搬运习惯,以及负重物的结构而对两侧的负重部21相对各自调节轮盘31的距离进行调整,通过独立的两调节轮盘31控制,实现了两臂一高一低配合搬运时,都能够提供相同的支撑力和助力。
针对上述搬运助力装置,本实施方式还提供一种搬运助力装置的使用方法,包括以下步骤:
S10、背架组件10匹配穿戴于人体躯干;
S20、力传递部件20通过负重部21连接在穿戴者的上肢或负重物上;
S30、穿戴者通过牵拉负重部21或提升负重部21,以改变负重部21与调节机构30的间距,使负重部21处于相对远离调节机构30的取物位置,或相对靠近调节机构30的其中一搬运位置上;
S40、通过调节机构30将力传递部件20锁定在其当前所处位置上,并限制负重部21往远离调节机构30方向拉扯的自由度。
其中还包括步骤S50,在该步骤中,在调节机构30锁定力传递部件20的情况下,穿戴者可通过提升负重部21,使负重部21往靠近调节机构30的方向活动,实现调节机构30对力传递部件20的解锁。
在上述方案的基础上,以下结合搬运助力装置的具体结构简述其在外骨骼应用中,取物位置与搬运位置的限制原理:
在上述第二限位部3112设置方式一的实施例中,在穿戴者需要取物时,其上肢伸展,使负重部21往远离调节轮盘31方向运动,此时的调节轮盘31往放卷方向(图中的顺时针方向)转动至第一限位部3111与锁止部321抵顶的状态,使力传递部件20与调节轮盘31均被限制在取物位置;
在穿戴者搬起负重物,并提起负重物往合适的搬运高度运动时,锁止部321抵靠在限位槽311的内壁,并沿第三限位部3113方向相对于调节轮盘31运动,锁止部321经过过渡坡面3141运动至首个第二复位台阶3171上并与对应的首个第二限位部3112限位配合,在此状态下,用户可在继续抬升负重部21的过程中将负重部21调节至合适的搬运位置上,而两侧负重部21可在独立控制的情况下分别位于不同的搬运位置上,即调节轮盘31对应的锁止部321限位配合于不同的搬运位置上。该实施例中,锁止部321要依靠第一台阶组件315进行复位,复位过程中,调节轮盘31可继续往收卷方向运动(穿戴者驱动负重物抬升,使负重部21往靠近调节轮盘31的方向运动),让锁止部321活动至第一复位台阶3151,此时,随着调节轮盘31继续往收卷方向转动,锁止部321落至过第一渡台阶,随后穿戴者拉动力传递部件20,使调节轮盘31往放卷方向转动,此时的锁止部321会沿着第一导向面3154运动,以被其从过第一渡台阶导向落入至第一锁定台阶3153,最终抵于末尾第二限位部3112上,让力传递部件20被限制在与末尾第二限位部3112对应的搬运位置上;
随后,穿戴者可在当前搬运位置上进一步抬升负重物,使调节轮盘31能够往收卷方向转动,以使负重部21与调节机构30之间的间距进一步收窄,此时的锁止部321会在第一锁定台阶3153上活动并沿着第二导向面3155往第三限位部3113的方向运动,而后,锁止部321从第一锁定台阶3153被导向至复位通道314中,最终负重部21随着穿戴者的抬升,锁止部321能够被第三限位部3113所限制,避免调节轮盘31继续往收卷方向转动。
而当穿戴者需要重新搬运负重物,其可重复上述第一步骤,拉伸上肢,使调节轮盘31往放卷方向转动,让锁止部321在复位通道314内沿往第一限位部3111方向运动至重新抵于第一限位部3111的状态,方可进行下一次的动作循环。
而在上述第二限位部3112的设置方式二中,如图7-图9所示,在穿戴者需要取物时,其上肢伸展,使负重部21往远离调节轮盘31方向运动,此时的调节轮盘31往放卷方向(图中的顺时针方向)转动至第一限位部3111与锁止部321抵顶的状态,使力传递部件20与调节轮盘31均被限制在取物位置,此时外骨骼的整体状态如图9所示;
如图10以及图11所示,在穿戴者搬起负重物,并提起负重物往合适的搬运高度运动时,锁止部321抵靠在限位槽311的内壁,并沿第三限位部3113方向相对于调节轮盘31运动,锁止部321经过过渡坡面3141运动至首个第二复位台阶3171上,两侧负重部21可在独立控制的情况下分别位于不同的搬运位置上,调节轮盘31对应的锁止部321限位配合于不同的搬运位置上,用户可根据需求将负重部21抬升至合适的搬运位置上,此过程中,锁止部321会一直从上一第二复位台阶3171经第二过渡台阶3172滑动至下一第二复位台阶3171上,并在调节轮盘31放卷(穿戴者放松,负重部21往远离调节轮盘31方向运动)时沿第三导向面3174活动并与对应的第二限位部3112配合,此时,外骨骼的整体状态如图11所示。
锁止部321的复位可通过上述第一台阶结构实现,而当锁止部321在末尾第二复位台阶3171之前的第二限位部3112进行限位配合时,其复位则依靠第二台阶结构来实现,在通过第二台阶结构实现锁止部321复位的过程中,穿戴者可在搬运位置上进一步抬升负重物,使调节轮盘31能够往收卷方向转动,以使负重部21与调节机构30之间的间距进一步收窄,此时的锁止部321会沿着第四导向面3175运动,并从第二锁定台阶3173被导向至复位通道314中。
同理的,第二限位部3112的设置方式二中,锁止组件32也可以通过第一台阶组件315实现复位,如图12-图13所示,复位过程中,调节轮盘31可继续往收卷方向运动(穿戴者驱动负重物抬升,使负重部21往靠近调节轮盘31的方向运动),让锁止部321活动至第一复位台阶3151,此时,随着调节轮盘31继续往收卷方向(图中4-图5的逆时针方向)转动,锁止部321落至过第一渡台阶,随后穿戴者拉动力传递部件20,使调节轮盘31往放卷方向转动,此时的锁止部321会沿着第一导向面3154运动,以被其从过第一渡台阶导向落入至第一锁定台阶3153,最终抵于末尾第二限位部3112上,让力传递部件20被限制在与末尾第二限位部3112对应的搬运位置上,此时,外骨骼的状态如图13所示;
如图14-图15所示,随后,穿戴者可在当前搬运位置上进一步抬升负重物,使调节轮盘31能够往收卷方向转动,以使负重部21与调节机构30之间的间距进一步收窄,此时的锁止部321会在第一锁定台阶3153上活动并沿着第二导向面3155往第三限位部3113的方向运动,而后,锁止部321从第一锁定台阶3153被导向至复位通道314中,最终负重部21随着穿戴者的抬升,锁止部321能够被第三限位部3113所限制,避免调节轮盘31继续往收卷方向转动,此时,外骨骼的状态如图15所示。
而当穿戴者需要重新搬运负重物,其可重复上述第一步骤,拉伸上肢,使调节轮盘31往放卷方向转动,让锁止部321在复位通道314内沿往第一限位部3111方向运动,进行下一次的动作循环。
最后,本实施方式还提供另一种外骨骼的结构说明,除了包括上述的可多几条街的搬运助力装置以外,还包括髋关节模组、腿部模组以及鞋履组件,髋关节模组对应于穿戴者的髋部,上述的背架组件10连接在髋关节模组上,从而提供穿戴者的髋部运动自由度,腿部模组对应设置在穿戴者的腿部且一端与髋关节模组连接,可提供穿戴者的膝关节活动自由度,而鞋履模组则提供穿戴者足部的穿戴空间,通过与腿部模组的连接,提供穿戴者踝关节的运动自由度。为了让外骨骼系统能够穿戴于人体,并协助穿戴者肢体的运动,上述各部分的部件均对应设置有穿戴组件,各穿戴组件根据穿戴者各部位的人体结构,对应提供穿戴者对应肢体的穿戴空间。
综上,通过实施上述的技术方案,能够让搬运助力调节装置在外骨骼系统的应用中,提供穿戴者上肢能够在搬运位置以及至少一个取物位置上的位置限制,让外骨骼系统与穿戴者的人机顺应性得以提高的同时,有效减轻穿戴者的搬运负担。
于本文的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开的限制。此外,术语“第一”、“第二”,仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本公开的技术原理。这些描述只是为了解释本公开的原理,而不能以任何方式解释为对本公开保护范围的限制。基于此处的解释,本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本公开的其它具体实施方式,这些方式都将落入本公开的保护范围之内。
Claims (17)
1.一种可多级调节的搬运助力装置,其特征在于,包括:
背架组件(10),提供有人体的穿戴空间;
力传递部件(20),连接所述背架组件(10),所述力传递部件(20)形成有负重部(21),所述负重部(21)可连接穿戴者的上肢或负重物,并可通过所述力传递部件(20)相对所述背架组件(10)在取物位置和多个搬运位置之间运动;
调节机构(30),设置于所述背架组件(10)上,所述力传递部件(20)连接所述调节机构(30),所述调节机构(30)可将所述力传递部件(20)限制在取物位置和任一搬运位置;
搬运位置下,所述负重部(21)与所述调节机构(30)的间距大于任一取物位置下的所述负重部(21)与所述调节机构(30)的间距;
所述调节机构(30)包括:
调节轮盘(31),可活动地设置于所述背架组件(10),所述调节轮盘(31)与所述力传递部件(20)连接,所述调节轮盘(31)上设置有两个以上的限位部,各所述限位部依次环绕所述调节轮盘(31)的转动中心设置;
锁止组件(32),与所述背架组件(10)活动连接,所述锁止组件(32)可与任一所述限位部配合限制所述调节部件的活动;
所述调节轮盘(31)的一侧面开设有围绕所述调节轮盘(31)转动中心设置的限位槽(311),所述锁止组件(32)形成有至少部分位于所述限位槽(311)内的锁止部(321);
所述限位部包括第一限位部(3111)以及多个第二限位部(3112),所述第一限位部(3111)用于限制所述力传递部件(20)的取物位置,所述第二限位部(3112)用于分别限制所述力传递部件(20)的任一搬运位置;
所述第一限位部(3111)靠近所述限位槽(311)的第一端设置,各所述第二限位部(3112)由靠近所述限位槽(311)的第一端往所述限位槽(311)第二端的方向绕所述调节轮盘(31)的周向布设;
所述限位槽(311)包括第一侧壁(312)和第二侧壁(313),各所述第二限位部(3112)均靠近所述第一侧壁(312)设置,并且所述第二限位部(3112)与所述第二侧壁(313)之间形成有复位通道(314),所述第一限位部(3111)与所述复位通道(314)的第一端连接,所述复位通道(314)的第一端与靠近所述第一限位部(3111)的所述第二限位部(3112)相衔接。
2.根据权利要求1所述的搬运助力装置,其特征在于,所述限位槽(311)的第二端形成有第三限位部(3113),各所述第二限位部(3112)依次设置在所述第一限位部(3111)与所述第三限位部(3113)之间;
所述第三限位部(3113)与所述复位通道(314)的第二端连接,并且,所述第三限位部(3113)与靠近所述第三限位部(3113)的所述第二限位部(3112)之间设置有第一台阶组件(315),所述第一台阶组件(315)可在所述调节轮盘(31)的转动过程中,将所述锁止部(321)从所述第二限位部(3112)导向至所述复位通道(314)中。
3.根据权利要求2所述的搬运助力装置,其特征在于,所述第三限位部(3113)与各所述第二限位部(3112)均形成有用于与所述锁止部(321)限位配合的配合面,所述第三限位部(3113)的配合面与所述第二限位部(3112)的配合面具有相反朝向,以分别限制所述调节轮盘(31)在两个相反方向上的转动。
4.根据权利要求2所述的搬运助力装置,其特征在于,所述第一台阶组件(315)包括:
第一复位台阶(3151),形成有第二限位部(3112);
第一过渡台阶(3152),设置在所述第一复位台阶(3151)形成有所述第二限位部(3112)的一端,且所述第一过渡台阶(3152)至少部分置于所述第一复位台阶(3151)的外侧,所述第一过渡台阶(3152)的高度小于所述第一复位台阶(3151);
第一锁定台阶(3153),设置在所述第一复位台阶(3151)及所述第一过渡台阶(3152)的外侧,所述第一锁定台阶(3153)的高度小于所述第一过渡台阶(3152),并且所述第一锁定台阶(3153)的相对两端分别连接所述第一复位台阶(3151)及所述第一过渡台阶(3152);
所述复位通道(314)的高度小于所述第一锁定台阶(3153)。
5.根据权利要求4所述的搬运助力装置,其特征在于,所述第一复位台阶(3151)形成有第一导向面(3154),所述第一导向面(3154)由所述第一过渡台阶(3152)延伸至所述第一锁定台阶(3153),以使所述调节轮盘(31)往第一方向转动时,所述第一导向面(3154)可导向所述锁止部(321)由所述第一过渡台阶(3152)滑落至所述第一锁定台阶(3153);
所述第一过渡台阶(3152)的外侧壁形成有第二导向面(3155),所述第二导向面(3155)由所述第一锁定台阶(3153)延伸至所述复位通道(314),以使所述调节轮盘(31)往第二方向转动时,所述第二导向面(3155)可导向所述锁止部(321)由所述第一锁定台阶(3153)滑落至所述复位通道(314)。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的搬运助力装置,其特征在于,任意两相邻的所述第二限位部(3112)之间通过过渡部(316)衔接配合;
所述过渡部(316)可在所述调节轮盘(31)的转动过程中,将所述锁止部(321)从其中一所述第二限位部(3112)导向至与之相邻的另一所述第二限位部(3112)上。
7.根据权利要求4或5所述的搬运助力装置,其特征在于,任意两相邻的所述第二限位部(3112)之间设置有第二台阶组件(317);
所述第二台阶组件(317)可在所述调节轮盘(31)的转动过程中,将所述锁止部(321)从所述第二限位部(3112)往所述复位通道(314)中导向;或,将所述锁止部(321)从其中一所述第二限位部(3112)导向至与之相邻的另一所述第二限位部(3112)上。
8.根据权利要求7所述的搬运助力装置,其特征在于,所述第二台阶组件(317)包括:
第二复位台阶(3171),形成有所述第二限位部(3112);
第二过渡台阶(3172),设置在相邻的两个所述第二复位台阶(3171)之间,且所述第二过渡台阶(3172)至少部分置于其中一所述第二复位台阶(3171)的外侧,所述第二过渡台阶(3172)的高度小于所述第二复位台阶(3171);
第二锁定台阶(3173),设置在所述第二复位台阶(3171)及所述第二过渡台阶(3172)的外侧,所述第二锁定台阶(3173)的高度小于所述第二过渡台阶(3172),并且所述第一锁定台阶(3153)的相对两端分别连接所述第二复位台阶(3171)及所述第二过渡台阶(3172);
所述复位通道(314)的高度小于所述第二锁定台阶(3173)。
9.根据权利要求8所述的搬运助力装置,其特征在于,所述第二复位台阶(3171)形成有第三导向面(3174),所述第三导向面(3174)由所述第二过渡台阶(3172)延伸至所述第二锁定台阶(3173),以使所述调节轮盘(31)往第一方向转动时,所述第三导向面(3174)可导向所述锁止部(321)由所述第二过渡台阶(3172)滑落至所述第二锁定台阶(3173);
所述第二过渡台阶(3172)的外侧壁形成有第四导向面(3175),所述第四导向面(3175)由所述第二锁定台阶(3173)延伸至所述复位通道(314),以使所述调节轮盘(31)往第二方向转动时,所述第四导向面(3175)可导向所述锁止部(321)由所述第二锁定台阶(3173)滑落至所述复位通道(314)。
10.根据权利要求1-5中任一项所述的搬运助力装置,其特征在于,所述锁止组件(32)包括:
锁止杆(322),所述锁止杆(322)一端与所述背架组件(10)活动连接,所述锁止杆(322)的另一端设置有呈卡勾状的所述锁止部(321);
弹性复位机构(323),设置在所述锁止杆(322)与所述背架组件(10)之间,所述弹性复位机构(323)作用于所述锁止杆(322),并对所述锁止部(321)持续施加靠往所述限位槽(311)所述第一侧壁(312)方向,以及靠往所述限位槽(311)底部方向的作用力。
11.根据权利要求1-5中任一项所述的搬运助力装置,其特征在于,所述调节机构(30)具有蓄能部件;
所述蓄能部件用于提供所述力传递部件(20)往搬运位置方向运动的作用力。
12.根据权利要求1-5中任一项所述的搬运助力装置,其特征在于,还包括:
臂部组件(40),提供所述力传递部件(20)的支撑位置;所述臂部组件(40)一端连接所述背架组件(10),所述臂部组件(40)的另一端往所述背架组件(10)前侧延伸。
13.根据权利要求12所述的搬运助力装置,其特征在于,所述臂部组件(40)与所述背架组件(10)之间设置有间距调节结构;
所述间距调节结构用于调节所述臂部组件(40)伸出所述背架组件(10)的距离。
14.根据权利要求12所述的搬运助力装置,其特征在于,所述力传递部件(20)为拉绳,所述臂部组件(40)内形成有中通的穿绳通道;
所述拉绳一端与所述调节机构(30)连接,所述拉绳的另一端经所述穿绳通道伸出所述臂部组件(40),所述调节机构(30)卷放拉绳以调节取物位置和搬运位置的切换。
15.根据权利要求1-5中任一项所述的搬运助力装置,其特征在于,所述力传递部件(20)及所述调节机构(30)均设置为两组,两所述力传递部件(20)分别与两所述调节机构(30)一一对应连接,两所述调节机构(30)均能够独立的调节与其连接的所述力传递部件(20),或,
所述力传递部件(20)设置为两个,所述调节机构(30)设置为一个,两个所述力传递部件(20)共同联接于所述调节机构(30),所述调节机构(30)用于调节两个所述力传递部件(20)的同步放卷。
16.根据权利要求1-5中任一项所述的搬运助力装置,其特征在于,所述力传递部件(20)上设置有长度可调节结构。
17.一种外骨骼,其特征在于,包括:
如权利要求1-16中任一项所述的搬运助力装置。
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