CN116408773A - 一种搬运助力调节装置及应用其的外骨骼系统、使用方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种搬运助力调节装置及应用其的外骨骼系统、使用方法，涉及穿戴外骨骼的技术领域，其中包括有背架组件、力传递部件以及调节机构，在外骨骼系统的应用中，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或搬运位置。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。使外骨骼系统能够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。

Description

一种搬运助力调节装置及应用其的外骨骼系统、使用方法

技术领域

本公开涉及穿戴外骨骼的技术领域，尤其涉及一种搬运助力调节装置及应用其的外骨骼系统、使用方法。

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：提供一种搬运助力调节装置及应用其的外骨骼系统、使用方法，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，提供一种外骨骼的搬运助力调节装置，包括：

背架组件，提供有人体的穿戴空间；

力传递部件，具有取物位置和搬运位置，所述力传递部件形成有连接部，所述连接部可连接穿戴者上肢或负重物，所述力传递部件可相对于所述背架组件伸出或回收，使得所述连接部能够在取物位置和搬运位置之间运动；

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或搬运位置；

取物位置下的所述力传递部件的伸出长度为L1，搬运位置下的所述力传递部件的伸出长度为L2，L1＞L2。

第二方面，提供一种外骨骼系统，包括：

如第一方面所述的搬运助力调节装置。

第三方面，提供一种外骨骼的搬运助力调节装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

穿戴者将处于初始位置的力传递部件持续往取物位置的方向拉伸，直至力传递部件的伸出长度为L1时，自动锁止限位，连接部固定在取物位置，以连接负重物；

穿戴者向上抬升负重物，力传递部件反向回收，直至力传递部件的伸出长度缩短为L3时，自动锁止限位，力传递部件锁止于止档反向位置，提示穿戴者停止抬升负重物；

穿戴者释放负重物，力传递部件在负重物的重力作用下拉伸，直到力传递部件的伸出长度为L2时，再次自动锁止限位，连接部达到搬运位置，以方便穿戴者搬运负重物；

其中，L1＞L2＞L3。

本公开提供的搬运助力调节装置中，力传递部件可通过连接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或搬运位置，让力传递部件能够锁止在两个不同的位置上。

在外骨骼系统的应用中，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。而在搬运状态下，穿戴者可将力传递部件限制在搬运位置上，以使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，取物位置和搬运位置之间的行程差确定，穿戴者在使用包含有该搬运助力调节装置的外骨骼系统时，穿戴者每一次执行取物动作的幅度以及将负重物抬升至水平搬运位置的动作幅度均能被该外骨骼系统限定。相当于该外骨骼系统能够引导和辅助穿戴者执行标准化作业，穿戴者无需过多思考和介入调节，只需要简单重复的在取物位置以及搬运位置之间进行切换，相较于多级灵活的调节方式，本方案对操作者的操作要求大大降低，定位精准迅速，性能稳定，穿戴该外骨骼系统重复执行标准化作业时，十分有利于提高作业效率。

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系统后视图；

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外骨骼系统整体结构示意图；

图5为图4的B部放大视图，其中锁止部与第二限位部锁止抵接，力传递部件处于搬运位置；

图6为本公开实施例所述调节轮盘结构示意图之一；

图7为本公开实施例所述调节轮盘结构示意图之二；

图8为本公开实施例所述搬运助力调节装置结构示意图之一，其中锁止部与第一限位部锁止抵接，力传递部件处于止档取物位置；

图9为本公开实施例所述搬运助力调节装置结构示意图之二，其中锁止部与第三限位部锁止抵接，力传递部件处于止档反向位置；

图10为本公开实施例所述搬运助力调节装置结构示意图之三，其中锁止部与第三限位部锁止抵接，力传递部件处于初始位置。

图中：10、背架组件；11、保护盒；12、连接座；13、调节套筒；20、力传递部件；21、连接部；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、台阶结构；3121、复位台阶；3122、过渡台阶；3123、锁定台阶；3124、第一导向面；3125、第二导向面；3126、第三导向面；313、复位通道；314、过渡部；315、藏线槽；316、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；40、臂部组件；41、臂杆；411、调节孔；412、固定件；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。

本实施例提供一种外骨骼的搬运助力调节装置，旨意在于提高外骨骼系统对于穿戴者搬运习惯的顺应性，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，为本实施例提供的外骨骼系统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，图中所示的外骨骼系统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所示，本实施方式的外骨骼系统以上肢可穿戴的外骨骼系统为例，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。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作为外骨骼系统中与穿戴者接触面积及相互作用力最大的部件，其能够提供穿戴者腰部、背部乃至上臀部的穿戴空间。

如图4-图5所示，本实施方式的搬运助力调节装置还包括力传递部件20，力传递部件20至少具有取物位置和搬运位置。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的一端连接背架组件10，其另一端形成有连接部21，力传递部件20可通过连接部21连接于穿戴者上肢或负重物。

在连接部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。

而在连接部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。

本实施方式的力传递部件20可相对于背架组件10伸出或回收，使得连接部能够在取物位置和搬运位置之间运动，从而让其可根据穿戴者的搬运状态进行调整，而背架组件10上则设有用于限制力传递部件20状态的调节机构30。如图4-图5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。

定义力传递部件20处于初始位置的状态下，其力传递部件20的伸出长度为L0，其中，L0＝0。本公开所提及的L1、L2、L3、L4均指的是相较于初始位置的状态下L0，力传递部件20所伸出的长度，L1、L2、L3、L4均为不小于0的数。

当力传递部件20处于取物位置状态下，力传递部件20的伸出长度为L1，当力传递部件20处于搬运位置状态下，力传递部件20的伸出长度为L2，L1＞L2。这样，使得力传递部件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，连接部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；而在搬起负重物后，穿戴者可将负重物抬升至合适的搬运高度，避免在搬运行动过程中负重物与穿戴者下肢发生干涉，调节机构30则可将力传递部件20限制在搬运位置上，从而保持负重物的搬运高度，并起到负重物的重力传递的作用，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，取物位置和搬运位置之间的行程差确定，穿戴者在使用包含有该搬运助力调节装置的外骨骼系统时，穿戴者每一次执行取物动作的幅度以及将负重物抬升至水平搬运位置的动作幅度均能被该外骨骼系统限定。相当于该外骨骼系统能够引导和辅助穿戴者执行标准化作业，穿戴者无需过多思考和介入调节，只需要简单重复的在取物位置以及搬运位置之间进行切换，对操作者的操作要求大大降低，定位精准迅速，性能稳定，穿戴该外骨骼系统重复执行标准化作业时，十分有利于提高作业效率。

一般而言，对于固定的作业场景以及固定的穿戴搬运者，其需要用到的舒适的取物位置以及搬运位置也是固定的。相较于能够实现多个搬运位置，使用本公开的包含有搬运助力调节装置的外骨骼系统，仅能在两个确定的位置之间进行切换，操作更简化，效率更高。

接上述，在连接部21连接在穿戴者的上肢的情况下，为了穿戴的舒适性，连接部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，在连接部21直接连接于负重物的情况下，为了实现与负重物的连接，连接部21可以设置为匹配与负重物结构，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，让外骨骼系统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，提高外骨骼系统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，外骨骼系统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安装在刚性背架的后侧，力传递部件20通过调节机构30与刚性背架连接，负重物的部分重力则通过力传递部件20传递至刚性背架，刚性背架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，因此通过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，以此增加该外骨骼系统的适应性。具体的，该可调节结构可以是类似于书包背带的可调节卡扣结构，也可以是本领域技术人员熟知的其他长度可调节的结构。

经数分析，不同身高的人群，其舒适的取物位置与舒适的搬运位置之间的行程差基本相差不大。因此，为了适应不同身高的穿戴者，只需要将力传递部件20的长度设置为可调，即可满足不同身高的穿戴者使用的舒适性。

为了更加的顺应人体的搬运习惯，力传递部件20还具有止档反向位置，止档反向位置设置于由取物位置运动至搬运位置的行径之间，使得力传递部件20由取物位置朝向搬运位置运动时，能够先回收至止档反向位置，之后再反向运动至搬运位置。

穿戴者普遍的抓取负重物并进行搬运的习惯为：穿戴者一般都是先弯腰去抓取负重物，然后双手发力且同时直立，之后再适当的将负重物调整至舒适的搬运位置。这个过程中，一般为了能够较为迅速的提起负重物，搬运者普遍采用较大的爆发力先将负重物提起，然后再双手适当下垂以将负重物调整至合适位置，方便搬运。对应于穿戴有本公开的搬运助力调节装置的穿戴者，穿戴者先借助搬运助力调节装置的助力，同时双手采用爆发发力的方式将负重物提起至止档反向位置所对应的高度，该高度一般高于舒适的搬运位置；然后再释放双手，使得负重物停留锁止在搬运位置。这与人体的搬运习惯非常契合，能够给穿戴者带来良好体验感，操作顺畅。

止档反向位置下的所述力传递部件20的伸出长度为L3，L2＞L3。

进一步为了更加的顺应人体的搬运习惯，力传递部件20还具有卸载位置，卸载位置设置于由搬运位置运动至取物位置的行径之间，使得力传递部件20由搬运位置朝向取物位置运动时，能够先回收至卸载位置，之后再反向的朝向取物位置运动。

穿戴者普遍的放置手中搬运的负重物的习惯为：双手适当屈肘以便发力拖牢负重物，防止负重物掉落或者因弯腰时身体倾斜而导致失去平衡，之后再将负重物放置于对应位置。对应于穿戴有本公开的搬运助力调节装置的穿戴者，穿戴者先通过双手适当屈肘以便发力，使得力传递部件20先回收至卸载位置，进而解除调节机构对力传递部件20的限位，之后双手拖住负重物，并自由的拉伸力传递部件20，以将负重物放置于对应的地方。这同样人体的放置重物的习惯非常契合，能够给穿戴者带来良好体验感，操作顺畅。

卸载位置下的力传递部件20的伸出长度为L4，L2＞L4≥L3。需要说明的是，L4设置成大于L3，是为了尽可能的减少将力传递部件20回收至卸载位置时所需要抬升的高度，尽可能的降低穿戴者的能量消耗。L4的最小伸出长度等于L3时，对应的是穿戴者将负重抬升至最高位置，此时力传递部件20在调节机构30的回收作用下，回复到初始位置。

具体地，如图4-图5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，与力传递部件20发生联动，从而调节力传递部件20在刚性背架上的状态，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，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，即能够调节连接部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4-图7所示，调节部件上设置有至少两个限位部，限位部可限定出力传递部件20的取物位置及搬运位置；锁止组件32与背架组件10活动连接，并且锁止组件32可与任一限位部限位配合，在力传递部件20活动至取物位置或搬运位置状态下，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，从而限制调节部件固定在当前的状态，这样，让调节部件无法与力传递部件20实现联动，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与刚性背架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，从而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部321件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。

如图5-图7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设置为调节轮盘31，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，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，本实施方式中，限位部均设置在调节轮盘31的外侧面，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的一外侧面，并且，各限位部均绕调节轮盘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。

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阻挡的限位面。调节轮盘31的一侧面开设有限位槽311，锁止组件32部分与刚性背架形成活动连接，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设置成与刚性背架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，主要取决于上述限位面的朝向，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，限位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，限位槽311内形成有第一限位部3111以及第二限位部3112，第一限位部3111用于限制力传递部件20的取物位置，第二限位部3112用于限制力传递部件20的搬运位置。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连接部21与调节机构30最大极限位置；如图5所示，当连接部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，因此，第一限位部3111与第二限位部3112沿调节轮盘31的周向布设，且第一限位部3111与第二限位部3112的用于与锁止部321限位配合的配合面具有相同朝向。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，避免连接部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5所示，当第二限位部3112与锁止部321配合时，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，避免连接部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。

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。如图6所示，本实施例的限位槽311为圆弧结构，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。

由于所设置的第二限位部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内设置有台阶结构312，台阶结构312靠近限位槽311的第一侧壁(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，因此，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，故台阶结构312与限位槽311的第二侧壁(外侧壁)之间形成有复位通道313，以提供锁止部321在与任一限位部配合后，重新解锁复位，重新下一次的动作循环，确保外骨骼系统能够提供穿戴者上述动作的循环运动。如图6-图7所示，第二限位部3112设置在台阶结构312的第一端，台阶结构312的第二端设置有过渡部314，复位通道313由第二限位部3112的一侧往过渡部314方向延伸，以使台阶结构312与复位通道313通过过渡部314相衔接。在取物位置往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会经过渡部314运动至台阶结构312，并与台阶结构312上的第二限位部3112形成限位配合，让力传递部件20锁止在搬运位置，当外骨骼系统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能够从台阶结构312运动至复位通道313，并沿复位通道313重新往第一限位部3111方向运动，从而复位至取物位置。

接上述方案，限位槽311内还形成有第三限位部3113，第三限位部3113形成在限位槽311的另一端槽壁，过渡台阶3122延伸至与第三限位部3113衔接，第三限位部3113用于限制力传递部件20的止档反向位置。可以理解的是，第一限位部3111与第三限位部3113的用于与锁止部321限位配合的配合面具有相反朝向，以分别限制调节轮盘31在两个相反方向上的转动，即，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则到达锁定位置，进而使得调节轮盘31改变转向，确保力传递部件20在可调节的活动范围内，并保持与调节轮盘31有效连接。

可以理解的是，力传递部件20还具有初始位置，且第三限位部3113同样用于限定力传递部件20的初始位置；在穿戴者未搬运负重物之前，力传递部件20在调节机构30以及第三限位部3113的作用下，有效的保持在初始位置。区别于用于限定力传递部件20的止档反向位置，力传递部件20位于初始位置时，锁止部321位于复位通道313内且与所述第三限位结构3113抵接锁止。即第三限位部3113的两个错开的部分，分别实现了初始位置以及止档反向位置的限定。

为了有效实现锁止部321在调节轮盘31上的动作循环，如图6-图7所示，台阶结构312包括复位台阶3121、过渡台阶3122以及锁定台阶3123，过渡部314设置在复位台阶3121的一端，以使过渡部314衔接复位通道313及复位台阶3121。可以理解的是，复位台阶3121高于限位槽311的槽底，而过渡部314则设置为衔接限位槽311槽底与复位台阶3121的斜面结构，这样，锁止部321即可平稳地从复位通道313活动至过渡部314，并沿过渡部314运动至具有高度差的复位台阶3121上。过渡台阶3122设置在复位台阶3121的另一端且至少部分置于复位台阶3121的外侧，即在调节轮盘31沿收卷方向转动时，锁止部321能在活动至复位台阶3121后随即落至过渡台阶3122上，过渡台阶3122的高度小于复位台阶3121，使复位台阶3121与过渡台阶3122之间通过复位台阶3121的侧壁进行连接。锁定台阶3123设置在复位台阶3121及过渡台阶3122的外侧，锁定台阶3123的高度小于过渡台阶3122，并且锁定台阶3123的相对两端分别连接复位台阶3121及过渡台阶3122，锁定台阶3123与复位台阶3121共同形成第二限位部3112，锁止部321在落至过渡台阶3122后，能够随调节轮盘31的转动继续相对于调节轮盘31运动，并随之落至锁定台阶3123上，最终抵于第二限位部3112，限制调节轮盘31往放卷方向转动。需要说明的是，复位通道313的高度小于锁定台阶3123，使复位通道313与锁定台阶3123之间通过锁定台阶3123的侧壁进行连接，这样，能够避免锁止部321在沿复位通道313往第一限位部3111方向运动时重新活动至台阶结构312之上。

接上述方案，在台阶结构312中所述的外侧，不一定是远离调节轮盘31远离其转动中心的一侧，台阶结构312是否设置在限位槽311的内侧，以及复位通道313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313也可以是设置在限位槽311的内侧，匹配的，台阶结构312则设置在限位槽311的外侧，并且，各台阶结构312之间的配合关系，也可采用其他的设置方式，如过渡台阶3122可设置在复位台阶3121的内侧，锁定台阶3123可设置在过渡台阶3122以及复位台阶3121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过渡部314、复位台阶3121、过渡台阶3122以及锁定台阶3123即可。

为了让锁止部321能够在各台阶以及复位通道313之间顺畅地进行位置状态的切换。本实施方式的复位台阶3121形成有第一导向面3124，第一导向面3124由过渡台阶3122延伸至锁定台阶3123，以在调节轮盘31转动时导向锁止部321由过渡台阶3122滑落至锁定台阶3123。过渡台阶3122的外侧壁形成有第二导向面3125，第二导向面3125由锁定台阶3123延伸至复位通道313，调节轮盘31转动时导向锁止部321由锁定台阶3123滑落至复位通道313，该过程也对应了力传递部件20由搬运位置到卸载位置的切换。当锁止部321经第二导向面3125由锁定台阶3123滑落至复位通道313时，即实现了锁止部321的解锁，力传递部件20由此转化为卸载位置，之后锁止部321可以自由的在复位通道313内活动，穿戴者可以自由拉伸力传递部件20以放置负重物，大大的减少了穿戴者的弯腰程度。

需要说明的是，卸载位置状态下，锁止部321能够自由的位于复位通道313内。一般而言，第二导向面3125的靠近第三限位部3113的一端与第三限位部3113之间具有间隙，以方便锁止部321顺利的由锁定台阶3123滑落至复位通道313。因此，当穿戴者在将负重物由搬运位置抬升至卸载位置时，穿戴者只需要抬升合适的高度，使得锁止部321沿着第二导向面3125滑落至复位通道313内即可实现。此时力传递部件20的伸出长度L4大于L3。

需要说明的是，卸载位置状态下，锁止部321自由的位于复位通道313内。当穿戴者在将负重物由搬运位置抬升至卸载位置时，如果穿戴者抬升的高度较大，锁止部在由锁定台阶3123滑落至复位通道313后，会在调节机构30的回收作用下与第三限位部3113发生抵接，进而回复到初始位置。此时，可以理解为卸载位置的力传递部件20的伸出长度L4等于初始位置的伸出长度L3。

此外，锁定台阶3123的外侧壁、复位台阶3121的外侧壁以及过渡部314的外侧壁衔接形成第三导向面3126，用于导向锁止部321在复位通道313往第一限位部3111运动。

接上述方案，如图1-图5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沿活动槽方向运动时能够勾住对应的限位部，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能够保持紧贴在台阶结构312或复位通道313内侧的状态，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313以及台阶结构312的设置方式进行选择，其不一定是抵向调节轮盘31的内侧方向，在台阶结构312设置在限位槽311外侧的实施例中，弹性复位机构323还可对锁止杆322施加抵向调节轮盘31外侧方向的作用力。

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的内壁、第一导向面3124、第二导向面3125以及第三导向面3126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结构312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，刚性背架的位于调节轮盘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包括第一弹性件与第二弹性件，本实施方式中，第一弹性件与第二弹性件均设置为两个扭簧，而在其他实施方式中，第一弹性件与第二弹性件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，一扭簧设置在活动件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)抵在限位槽311内壁，或各导向面上。另一扭簧则设置在活动件324与安装座325之间，并作用于活动件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。具体的，第一弹性件对锁止部321持续施加靠往限位槽311内侧的作用力，第二弹性件对锁止部321持续施加靠往限位槽311底部的作用力。

进一步的，为了便于调节轮盘31在各个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往初始位置方向(即调节轮盘31的收卷方向)运动的作用力。需要说明的是，结合本搬运助力调节装置的原理，力传递部件20在蓄能部件的作用下，由取物位置自动回收至止档反向位置，之后在负重物的重力作用下，力传递部件20伸出一小段，进而锁止在搬运位置，以方便省力搬运。同时，力传递部件20还能在蓄能部件的作用下，由搬运位置回收至卸载位置，以及由卸载位置回收至初始位置。

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，由取物位置往初始运动时，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，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7所示，调节轮盘31的外周面上开设有藏线槽315，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316。本实施例中，由于外骨骼系统需要提供穿戴者双臂助力，因此，力传递部件20可设置为两个，在搬运过程中分别连接在穿戴者双臂。可以理解的是，在力传递部件20为拉绳的实施例中，拉绳可以设置为两股，两股拉绳一端分置在刚性背架的左右两侧，分别对应提供有连接穿戴者双臂的连接部21，两股拉绳在延伸至刚性背架的后侧之后，一同藏置在调节轮盘31所形成的藏线槽315当中，以调节轮盘31放卷方向为图中顺时针的方向，拉绳从调节轮盘31右侧绕逆时针方向卷绕于调节轮盘31，并在卷绕至少一圈后，延伸至调节轮盘31的外侧面并绑定在挂绳柱316上，完成拉绳的布线。而为了稳定拉绳在调节轮盘31放卷或收卷是的稳定性，在刚性背架的后侧上，还可沿拉绳的延伸方向设置有导轮组，导轮组能够避免拉绳的悬空部分晃动，影响其收放卷稳定性的同时，还能够避免拉绳与其他零部件之间发生干涉。

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。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。

本实施方式还提供一种外骨骼的搬运助力调节装置的使用方法，包括以下步骤：

穿戴者将处于初始位置的力传递部件20持续往取物位置的方向拉伸，直至力传递部件20伸出长度L1时，自动锁止限位，连接部21固定在取物位置，以连接负重物；

穿戴者向上抬升负重物，力传递部件20反向回收，直至力传递部件20的伸出长度缩短为L3时，自动锁止限位，力传递部件锁止于止档反向位置，提示穿戴者停止抬升负重物；

穿戴者释放负重物，力传递部件20在负重物的重力作用下拉伸，直到力传递部件20的伸出长度为L2时，再次自动锁止限位，连接部达到搬运位置，以方便穿戴者搬运负重物；

其中L1＞L2＞L3。

当需要结束负重物的搬运时，穿戴者由搬运位置向上抬升负重物，力传递部件20反向回收，直至力传递部件20的伸出长度缩短为L4时，力传递部件20达到卸载位置，此时力传递部件20解除限位，进而使得力传递部件20可以自由的朝向取物位置的方向拉伸，以便于放置负重物；

其中，L2＞L4≥L3。

在上述方案的基础上，以下结合搬运助力调节装置的具体结构简述取物位置与搬运位置的限制原理：

如图8所示，在穿戴者需要取物时，其上肢伸展，使连接部21往远离调节机构30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，直至力传递部件伸出长度L1时，第一限位部3111与锁止部321呈抵顶的状态，使力传递部件20与调节轮盘31均被限制在取物位置，方便穿戴者抓取或勾取负重物。

如图7和图9所示，在穿戴者搬起负重物，并提起负重物往止档反向位置运动时，力传递部件20反向回收，直至力传递部件20回收长度L3时，第三限位部3113与锁止部321呈抵顶的状态，使力传递部件20与调节轮盘31均被限制在止档反向位置，进而提示穿戴者停止抬升负重物，以方便穿戴者准备做出释放负重物的动作。穿戴者接收到搬运助力调节装置的提示，该提示可以是穿戴者对负重物重量发生变化的感觉，也可以是锁止限位是发出的抵接声等。具体地，锁止部321沿第三限位部3113方向相对于调节轮盘31运动，锁止部321经过渡部314运动至复位台阶3121，调节轮盘31继续往收卷方向(图中的逆时针方向)转动，锁止部321落至过渡台阶3122，之后与第三限位部3113抵顶限位，使得力传递部件20反向回收至止档反向位置并实现锁定。

如图5所示，穿戴者释放负重物，调节轮盘31反向转动，力传递部件20由初始位置伸出长度L2，再次自动锁止限位，连接部达到搬运位置。对应的，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3124运动，以被其从过渡台阶3122导向落入至锁定台阶3123，最终抵于第二限位部3112上，让力传递部件20被限制在搬运位置，方便助力穿戴者搬运。

如图10和图7所示，当穿戴者需要放下负重物，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，以使连接部21与调节机构30之间的间距收窄，此时的锁止部321会沿着第二导向面3125运动，锁止部321从锁定台阶3123被导向至复位通道313内，进而使得力传递部件20达到卸载位置，此时力传递部件20解除限位，使得力传递部件20可以自由的朝向取物位置的方向拉伸。锁止部321可以沿着限位槽311运动，使得穿戴者可以尽可能的伸长手臂，以尽量减少弯腰来实现负重物的放置。

当穿戴者完成负重物的放置后，力传递部件20在调节机构30的回收作用下回复至初始位置。此时锁止部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313内沿第三导向面3126往第一限位部3111方向运动，进行下一次的动作循环。

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，本实施方式中的刚性背架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。在外骨骼系统的应用中，臂部组件40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，并最终让连接部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从刚性背架伸出的距离。如图所示，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13，臂杆41与调节套筒13上均开设有对应的调节孔411，各调节孔411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13内之后，可根据臂杆41伸出刚性背架的长度，调节合适的长度，并通过固定件412插入臂杆41与调节套筒13相对应的两个调节孔411内之后，让臂杆41固定在调节套筒13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，以提供连接部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10的两侧，调节机构中，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315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315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。

最后，本实施方式还提供另一种外骨骼系统的结构说明，除了包括上述的搬运助力调节装置以外，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 (22)

1.一种搬运助力调节装置，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)，具有取物位置和搬运位置，所述力传递部件(20)形成有连接部(21)，所述连接部(21)可连接穿戴者上肢或负重物，所述力传递部件(20)可相对于所述背架组件(10)伸出或回收，使得所述连接部(21)能够在取物位置和搬运位置之间运动；

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)限制在取物位置或搬运位置；

取物位置下的所述力传递部件(20)的伸出长度为L1，搬运位置下的所述力传递部件(20)的伸出长度为L2，L1＞L2。

2.根据权利要求1所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述调节机构(30)包括：

调节部件，可活动地设置于所述背架组件(10)，所述调节部件与所述力传递部件(20)连接，用于收放所述力传递部件(20)；所述调节部件上设置有第一限位部(3111)和第二限位部(3112)，所述第一限位部(3111)用于限定所述力传递部件(20)的取物位置，所述第二限位部(3112)用于限定所述力传递部件(20)的搬运位置；

锁止组件(32)，与所述背架组件(10)活动连接，所述锁止组件(32)可与所述第一限位部(3111)或所述第二限位部(3112)限位配合，以限制所述调节部件的活动。

3.根据权利要求2所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述调节部件设置为调节轮盘(31)，所述调节轮盘(31)可转动地设置在所述背架组件(10)上；

所述第一限位部(3111)和所述第二限位部(3112)绕所述调节轮盘(31)的转动中心设置，所述锁止组件(32)用于限制所述调节轮在取物位置或搬运位置上的转动。

4.根据权利要求3所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述调节轮盘(31)的一侧面开设有限位槽(311)，所述第一限位部(3111)以及所述第二限位部(3112)设置于所述限位槽(311)内；

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)，所述锁止部(321)可在所述调节轮盘(31)转动的过程中沿所述限位槽(311)运动，并与对应位置的限位部形成限位配合。

5.根据权利要求4所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述第一限位部(3111)与所述第二限位部(3112)沿所述调节轮盘(31)的周向布设，且所述第一限位部(3111)与所述第二限位部(3112)用于与所述锁止部(321)限位配合的配合面具有相同朝向，均用于限制所述调节轮盘(31)在同一方向上的转动。

6.根据权利要求4所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述限位槽(311)围绕所述调节轮盘(31)的转动中心设置。

7.根据权利要求6所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述限位槽(311)包括第一侧壁和第二侧壁，所述限位槽(311)的一端槽壁形成所述第一限位部(3111)；

所述限位槽(311)内设置有台阶结构(312)，所述台阶结构(312)靠近所述限位槽(311)的第一侧壁设置，并围绕于所述调节轮盘(31)的转动中心，所述台阶结构(312)与所述限位槽(311)的第二侧壁之间形成有复位通道(313)；

所述第二限位部(3112)设置在所述台阶结构(312)的第一端，所述台阶结构(312)的第二端设置有过渡部(314)，所述复位通道(313)由所述第二限位部(3112)的一侧往所述过渡部(314)方向延伸，以使所述台阶结构(312)与所述过渡部(314)通过所述复位通道(313)相衔接。

8.根据权利要求7所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述台阶结构(312)包括：

复位台阶(3121)，所述过渡部(314)设置在所述复位台阶(3121)的一端，以使所述过渡部(314)衔接所述复位通道(313)及所述复位台阶(3121)；

过渡台阶(3122)，设置在所述复位台阶(3121)的另一端且至少部分置于所述复位台阶(3121)的外侧，所述过渡台阶(3122)的高度小于所述复位台阶(3121)；

锁定台阶(3123)，设置在所述复位台阶(3121)及所述过渡台阶(3122)的外侧，所述锁定台阶(3123)的高度小于所述过渡台阶(3122)，并且所述锁定台阶(3123)的相对两端分别连接所述复位台阶(3121)及所述过渡台阶(3122)，所述锁定台阶(3123)与所述复位台阶(3121)共同形成所述第二限位部(3112)；

所述复位通道(313)的高度小于所述锁定台阶(3123)。

9.根据权利要求8所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述复位台阶(3121)形成有第一导向面(3124)，所述第一导向面(3124)由所述过渡台阶(3122)延伸至所述锁定台阶(3123)，以在所述调节轮盘(31)转动时导向所述锁止部(321)由所述过渡台阶(3122)滑落至所述锁定台阶(3123)。

10.根据权利要求9所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述过渡台阶(3122)的外侧壁形成有第二导向面(3125)，所述第二导向面(3125)由所述锁定台阶(3123)延伸至所述复位通道(313)，以在所述调节轮盘(31)转动时导向所述锁止部(321)由所述锁定台阶(3123)滑落至所述复位通道(313)。

11.根据权利要求10所述的搬运助力调节装置，其特征在于，

所述力传递部件(20)具有止档反向位置，所述调节轮盘(31)上设置有第三限位部(3113)，所述限位槽(311)的另一端槽壁形成所述第三限位部(3113)，所述过渡台阶(3122)延伸至与所述第三限位部(3113)衔接，所述第三限位部(3113)用于限制所述力传递部件(20)的止档反向位置；

所述第一限位部(3111)与所述第三限位部(3113)用于与所述锁止部(321)限位配合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。

12.根据权利要求11所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述止档反向位置设置于由所述取物位置运动至所述搬运位置的行径之间，使得所述力传递部件(20)由所述取物位置朝向所述搬运位置运动时，能够先回收至所述止档反向位置，之后再反向运动至所述搬运位置；所述止档反向位置下的所述力传递部件(20)的伸出长度为L3，L2＞L3。

13.根据权利要求11所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述力传递部件(20)还具有初始位置，所述力传递部件(20)位于初始位置时，所述锁止部(321)位于所述复位通道(313)内且与所述第三限位部(3113)抵接锁止。

14.根据权利要求1-13中任一项所述的搬运助力调节装置，其特征在于，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)，对所述锁止部(321)持续施加靠往所述限位槽(311)内侧的作用力以及使得所述锁止部(321)持续靠往所述限位槽(311)底部的作用力。

15.根据权利要求14所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述弹性复位机构(323)包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件与所述第二弹性件均设置为扭簧，所述第一弹性件对所述锁止部(321)持续施加靠往所述限位槽(311)内侧的作用力，所述第二弹性件对锁止部(321)持续施加靠往所述限位槽(311)底部的作用力。

16.根据权利要求1-13中任一项所述的搬运助力调节装置，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)自动回收的作用力。

17.根据权利要求1-13中任一项所述的搬运助力调节装置，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；

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。

18.根据权利要求17所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述臂部组件(40)设置为两组，两所述臂部组件(40)设置在所述背板组件(10)的两侧；

所述调节机构包括调节轮盘(31)以及导轮组，所述调节轮盘(31)的外周面上开设有藏线槽(315)，所述导轮组设置在臂部组件(40)与所述调节轮盘(31)之间，以在所述调节轮盘(31)与各所述臂部组件(40)之间分别形成导线通道；

所述拉绳为两股，两股拉绳均通过所述藏线槽(315)绕设于所述调节轮盘(31)并分别一一对应穿设在两所述臂部组件(40)上，实现同步卷放。

19.根据权利要求1-13中任一项所述的搬运助力调节装置，其特征在于，所述力传递部件(20)上设置有长度可调节结构。

20.一种外骨骼系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-19中任一项所述的搬运助力调节装置。

21.一种搬运助力调节装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

穿戴者将处于初始位置的力传递部件(20)持续往取物位置的方向拉伸，直至力传递部件(20)的伸出长度为L1时，自动锁止限位，连接部(21)固定在取物位置，以连接负重物；

穿戴者向上抬升负重物，力传递部件(20)反向回收，直至力传递部件(20)的伸出长度缩短为L3时，自动锁止限位，力传递部件锁止于止档反向位置，提示穿戴者停止抬升负重物；

穿戴者释放负重物，力传递部件(20)在负重物的重力作用下拉伸，直到力传递部件(20)的伸出长度为L2时，再次自动锁止限位，连接部达到搬运位置，以方便穿戴者搬运负重物；

其中，L1＞L2＞L3。

22.根据权利要求21所述的搬运助力调节装置的使用方法，其特征在于：

当需要结束负重物的搬运时，穿戴者由搬运位置向上抬升负重物，力传递部件(20)反向回收，直至力传递部件(20)的伸出长度缩短为L4时，力传递部件(20)达到卸载位置，此时力传递部件(20)解除限位，进而使得力传递部件(20)可以自由的朝向取物位置的方向拉伸，以便于放置负重物；

其中，L2＞L4≥L3。

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