CN117086844A - 一种轻型无源模块化助力外骨骼 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轻型无源模块化助力外骨骼，包括人机背负系统、腿部支撑系统和弹性助力系统；人机背负系统由背负支架、背带和腰封组成，主要实现与穿戴者连接适配的作用。腿部支撑系统通过摩尔带与人机背负系统连接，主要由腰部插板、柔性绑缚、腿部伸缩管和鞋套组成，实现对腿部的支撑以及将负载重力传递到地面的功能，弹性助力系统通过关节轴连接到腿部支撑系统，主要由弹性调节旋钮、棘轮、棘爪和扭簧组成，通过弹性调节旋钮改变扭簧的伸缩状态实现关节处弹性调节，进而实现弹性助力功能，本发明通过轻型无源模块化助力外骨骼减少了穿戴者的体能消耗，大幅度提升了穿戴者负重的能力和行走的持久性，是助力行走的理想实现装置。
Description
技术领域
本发明涉及机器人与自动化领域，特别涉及一种轻型无源模块化助力外骨骼。
背景技术
在登山活动、医疗救援、外出游玩等长距离行走的生活应用场景中，体能消耗大、易受伤、效率不高。轻型无源模块化助力外骨骼实际上是一种可穿戴式的机器人，可以辅助徒步行走中穿戴者携带更多的装备和生活物资，辅助医护人员突破地形限制，搬运医疗物资，转移伤员，故需研发轻型无源模块化助力外骨骼增强人体力量。
发明内容
为了克服任务人员在高山、丛林等复杂环境尤其是车辆无法到达区域的“背不动”、“走不远”、“走不快”等生活现实问题，本发明的目的在于提供一种轻型无源模块化助力外骨骼，轻型助力外骨骼可辅助下肢关节屈伸，增强肌肉力量，缓解肌肉疲劳，防止运动损伤，并且轻型助力外骨骼对人体运动自由度干扰小，灵活度高，可适应崎岖山路、陡坡、草丛等车辆无法到达区域中的行走需要，另外轻型助力外骨骼质量轻、模块化设计使得携带方便，与人体贴合度高，便于与设备的开展功能匹配设计，有效与其他系统相集成，并可穿戴在防护服里面，满足多种体能消耗的穿戴需要。在未来民用发展进程中，具有举足轻重的作用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种轻型无源模块化助力外骨骼，包括人机背负系统1、腿部支撑系统2和弹性助力系统3；
所述人机背负系统1包括背负支架11、背部靠垫12、背带13、插拔卡扣14、伸缩扣15、腰封16、支撑托板17、支撑托板转轴18、支撑托板限位簧19、托板限位旋钮110和支撑插板111，主要实现与穿戴者连接适配及承载背负重物的功能；
所述腿部支撑系统2包括腰部插板21、髋部连接杆22、关节轴承盖23、髋关节上杆24、旋转套筒螺钉25、旋转套筒26、髋关节下杆27、腿部上侧杆28、腿部绑缚盖29、腿部伸缩管210、长度调节按钮211、柔性绑缚212、调节限位板213、调节复位簧214、腿部下侧杆 215、踝关节杆216、踝关节转轴217、踝关节轴承218、足底支座219、足底连接垫220和鞋套221，将外骨骼及负载重物的部分重量通过腿部支撑系统传递到地面，减少了穿戴者的体能消耗，进而提升了穿戴者负重的能力；
所述弹性助力系统3包括弹性调节旋钮31、弹性调节端盖32、扭簧外壳端盖33、棘爪复位簧34、棘爪35、扭簧调节方轴36、棘轮复位簧37、棘轮38、扭簧转轴39、扭簧310、扭簧基座311、扭簧止动环312、扭簧调节环313、扭簧外壳314、关节轴315，将穿戴者行走时肢体动作产生的能量存储起来，释放能量用于助力行走动作，提升了穿戴者行走的持久性。
所述背部靠垫12、背带13和腰封16连接在背负支架11上，插拔卡扣14和伸缩扣15连接在背带13上，支撑托板17与支撑插板111通过支撑托板转轴18、支撑托板限位簧19 和托板限位旋钮110连接组成一个整体，通过摩尔带安装在腰封16上。
所述背部靠垫12内部填充EVA，增大和皮肤的缓冲，并在两块EVA填充块中间设计内凹处，以形成空气流动散热，增加穿戴者长时间穿戴的舒适感。
所述腰封16，除了与背部靠垫12一样，内部填充EVA、设计内凹处和采用透气材料以外，腰封16前端进行内凹式处理，便于穿戴者进行特殊行为(如弯腰，蹲，坐的行为)时缓解腰封对于肚子的压力，进一步提升了穿戴者穿戴的舒适感。
所述背带13的伸缩扣15用于调节背带13以适配不同身高的穿戴者。背带13设计的插拔卡扣14以及腰封16上的魔术贴和插拔卡扣与穿戴者牢固连接，防止穿戴者在剧烈运动过程中与外骨骼进行分离。
所述背负支架11和支撑托板17可以承载重物，将负载重物的重量分散到背部和腰部，一定程度上缓解了身体长时间单一受力点的酸痛。
所述髋部连接杆22安装在腰部插板21上，关节轴承盖23和髋关节上杆24安装在髋部连接杆22上，旋转套筒螺钉25、旋转套筒26和髋关节下杆27连接到髋关节上杆24上，髋关节下杆27连接腿部上侧杆28，腿部上侧杆28、腿部绑缚盖29、长度调节按钮211、柔性绑缚212、调节限位板213、调节复位簧214和腿部下侧杆215安装在腿部伸缩管210上，大腿和小腿采用相同的结构，踝关节杆216与腿部下侧杆215相连，踝关节转轴217和踝关节轴承218安装在踝关节杆216上，足底支座219连接到踝关节轴承218上，足底连接垫220 和鞋套221安装到足底支座219上。
所述腿部支撑系统2采用模块化设计，腰部插板21通过摩尔带与人机背负系统1相连，可以手动直接分离。腿部上侧杆28和腿部下侧杆215通过按钮实现与腿部伸缩管210的分离。不需要借助工具将外骨骼进行模块化拆卸，便于收纳、携带和维护。
所述腿部支撑系统2的髋关节、膝关节和踝关节设计多个自由度，实现穿戴者屈曲-伸展、内旋-外旋、内收-外展等各种典型动作。
所述腿部上侧杆28和腿部下侧杆215标注刻度，可以通过长度调节按钮211、调节复位簧214和调节限位板213调节腿部上侧杆28和腿部下侧杆215的有效长度，可以针对不同身高需求的穿戴者进行调整。
所述柔性绑缚212内侧增加软质防磨层，外侧采用魔术贴和插拔卡扣与腿部固定，减小运动过程中与腿部的摩擦。
所述腿部支撑系统2与穿戴者密切接触且外骨骼延伸到地面，将负载重物和外骨骼的部分重量传递到地面，减轻穿戴者的体能消耗，提高了穿戴者负重的能力。
所述弹性调节端盖32和扭簧调节方轴36安装在弹性调节旋钮31上，扭簧外壳端盖33、扭簧调节环313安装在扭簧外壳314上，棘爪复位簧34、棘爪35连接到扭簧外壳端盖33上，扭簧转轴39通过棘轮复位簧37与扭簧调节方轴36和棘轮38相连，扭簧310一端与扭簧基座311相连另一端与扭簧转轴39相连，扭簧止动环312安装在扭簧调节环313上，关节轴 315一端与扭簧基座311相连另一端与腿部支撑系统2相连。
所述弹性助力系统3的弹性具有调节功能，棘爪35和棘轮38具有单向的转动性能，通过弹性调节旋钮31转动改变扭簧310的伸缩量，进而可以调节弹性助力系统3的弹性。弹性调节旋钮31有标识，可以确保左右两条腿部机构弹性单元的弹性一致。
所述弹性助力系统3设计了弹性释放机构，通过按压弹性调节端盖32压缩棘轮复位簧34，使得棘爪35和棘轮38脱离，扭簧310弹性释放，弹性释放后棘轮复位簧34将棘轮38复位。且弹性助力系统3设计了防触碰机构，只有扭簧调节环313转动到与扭簧外壳314匹配的位置才能将弹性调节端盖32按下释放弹性。
所述外骨骼的髋关节和膝关节采用相同结构的弹性助力系统3，在穿戴者站立状态时，髋关节和膝关节处的扭簧310分别处于拉伸状态和松弛状态，当抬腿时，髋关节处的扭簧310 恢复正常状态，给大腿一个拉力，膝关节弯曲拉伸膝关节处的扭簧310，膝关节存储能量；当放腿时，由于重力作用将髋关节处的扭簧310拉伸，髋关节存储能量，膝关节处的扭簧310 恢复正常状态，给小腿一个拉力。如此往复，在对穿戴者的下肢起到了助力作用，提高了穿戴者行走的持久性。
所述助力外骨骼质量轻，结构模块化设计、携带方便，外观采用人机工程学设计，穿戴方便，满足舒适性和透气性需求。髋关节和膝关节的助力系统以及将负载重物和外骨骼的部分重量传到地面，降低了穿戴者的体能消耗，大大提高了穿戴者负重的能力和行走的持久性。
与现有技术相比，本发明的特点是该轻型无源模块化助力外骨骼具有质量轻，结构模块化设计、携带方便，与人体贴合度高、对人体运动自由度干扰小，灵活度高。轻型无源模块化助力外骨骼的人机背负系统内部填充EVA，且中间设计内凹处，增大与皮肤的缓冲和散热功能，增加穿戴者长时间穿戴的舒适感。伸缩扣用于调节背带以适配不同身高的穿戴者。插拔卡扣及魔术贴与穿戴者牢固连接，防止穿戴者在剧烈运动过程中与外骨骼进行分离。腿部支撑系统采用模块化设计，不需要借助工具将外骨骼进行模块化拆卸，便于收纳、携带和维护。与穿戴者密切接触且外骨骼延伸到地面，将负载重物和外骨骼的部分重量传递到地面，减轻穿戴者的体能消耗，提高了穿戴者负重的能力。弹性助力系统的弹性具有调节功能，弹性调节旋钮的标识设计，保证了左右两条腿部机构弹性单元的弹性一致，此外，弹性助力系统设计了弹性释放机构和防触碰机构，保证了弹性能够按照穿戴者的意愿进行调整。轻型无源模块化助力外骨骼便于与设备的开展功能匹配设计，有效与其他系统相集成，在无人协助下可以快速完成穿戴、可以辅助人体完成典型动作，髋关节和膝关节的助力系统以及将负载重物和外骨骼的部分重量传到地面，降低了穿戴者的体能消耗，大大提高了穿戴者负重的能力和行走的持久性。该助力装置维护成本低，减少了人力、物力的使用，节约大量的成本，该外骨骼的发明具有一定的意义。
附图说明
图1是本发明一种轻型无源模块化助力外骨骼的整体布局示意图。
图2是本发明一种轻型无源模块化助力外骨骼的人机背负系统示意图。
图3是本发明一种轻型无源模块化助力外骨骼的腿部支撑系统示意图。
图4是本发明一种轻型无源模块化助力外骨骼的弹性助力系统示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示是轻型无源模块化助力外骨骼的整体布局示意图。描述了助力外骨骼组成及安装布局，包括人机背负系统1、腿部支撑系统2和弹性助力系统3。
其中人机背负系统1实现与穿戴者连接适配及承载背负重物的功能。腿部支撑系统2通过摩尔带接口与人机背负系统1相连，将外骨骼及负载重物的部分重量通过腿部支撑系统传递到地面，减少了穿戴者的体能消耗，进而提升了穿戴者负重的能力。弹性助力系统3安装在腿部支撑系统2上，将穿戴者行走时肢体动作产生的能量存储起来，释放能量用于助力行走动作，提升了穿戴者行走的持久性。
如图2所示是人机背负系统1的一种结构形式的示意图。描述了人机背负系统1该结构的外形设计，主要说明了零件的功能和接口设计。
背部靠垫12、背带13和腰封16连接在背负支架11上，插拔卡扣14和伸缩扣15连接在背带13上，支撑托板17与支撑插板111通过支撑托板转轴18、支撑托板限位簧19和托板限位旋钮110连接组成一个整体，通过摩尔带安装在腰封16上。
背部靠垫12内部填充EVA，增大和皮肤的缓冲，并在两块EVA填充块中间设计内凹处，以形成空气流动散热，增加穿戴者长时间穿戴的舒适感。
腰封16，除了与背部靠垫12一样，内部填充EVA、设计内凹处和采用透气材料以外，腰封16前端进行内凹式处理，便于穿戴者进行特殊行为(如弯腰，蹲，坐的行为)时缓解腰封对于肚子的压力，进一步提升了穿戴者穿戴的舒适感。
背带13的伸缩扣15用于调节背带13以适配不同身高的穿戴者。背带13设计的插拔卡扣14以及腰封16上的魔术贴和插拔卡扣与穿戴者牢固连接，防止穿戴者在剧烈运动过程中与外骨骼进行分离。
背负支架11和支撑托板17可以承载重物，将负载重物的重量分散到背部和腰部，一定程度上缓解了身体长时间单一受力点的酸痛。
人机背负系统1亦可采用其它能够实现与穿戴者身高适配调节、实现缓冲、散热以及快速穿戴的结构形式。
如图3所示是腿部支撑系统2的一种结构形式的示意图。描述了腿部支撑系统2该结构形式的工作原理，主要说明了支撑结构的长度调节方式及选择及力传递方式。
髋部连接杆22安装在腰部插板21上，关节轴承盖23和髋关节上杆24安装在髋部连接杆22上，旋转套筒螺钉25、旋转套筒26和髋关节下杆27连接到髋关节上杆24上，髋关节下杆27连接腿部上侧杆28，腿部上侧杆28、腿部绑缚盖29、长度调节按钮211、柔性绑缚 212、调节限位板213、调节复位簧214和腿部下侧杆215安装在腿部伸缩管210上，大腿和小腿采用相同的结构，踝关节杆216与腿部下侧杆215相连，踝关节转轴217和踝关节轴承 218安装在踝关节杆216上，足底支座219连接到踝关节轴承218上，足底连接垫220和鞋套221安装到足底支座219上。
腿部支撑系统2采用模块化设计，腰部插板21通过摩尔带与人机背负系统1相连，可以手动直接分离。腿部上侧杆28和腿部下侧杆215通过按钮实现与腿部伸缩管210的分离。不需要借助工具将外骨骼进行模块化拆卸，便于收纳、携带和维护。
腿部支撑系统2的髋关节、膝关节和踝关节设计多个自由度，实现穿戴者屈曲-伸展、内旋-外旋、内收-外展等各种典型动作。
腿部上侧杆28和腿部下侧杆215标注刻度，可以通过长度调节按钮211、调节复位簧214 和调节限位板213调节腿部上侧杆28和腿部下侧杆215的有效长度，可以针对不同身高需求的穿戴者进行调整。
柔性绑缚212内侧增加软质防磨层，外侧采用魔术贴和插拔卡扣与腿部固定，减小运动过程中与腿部的摩擦。
腿部支撑系统2与穿戴者密切接触且外骨骼延伸到地面，将负载重物和外骨骼的部分重量传递到地面，减轻穿戴者的体能消耗，提高了穿戴者负重的能力。
腿部支撑系统2亦可采用其它能够实现腿部长度调节和将力传递到地面的结构形式。
如图4所示是弹性助力系统3的一种结构形式的示意图。描述了弹性助力系统3的工作原理，主要说明了助力原理和弹性调节方式。
弹性调节端盖32和扭簧调节方轴36安装在弹性调节旋钮31上，扭簧外壳端盖33、扭簧调节环313安装在扭簧外壳314上，棘爪复位簧34、棘爪35连接到扭簧外壳端盖33上，扭簧转轴39通过棘轮复位簧37与扭簧调节方轴36和棘轮38相连，扭簧310一端与扭簧基座311相连另一端与扭簧转轴39相连，扭簧止动环312安装在扭簧调节环313上，关节轴 315一端与扭簧基座311相连另一端与腿部支撑系统2相连。
弹性助力系统3的弹性具有调节功能，棘爪35和棘轮38具有单向的转动性能，通过弹性调节旋钮31转动改变扭簧310的伸缩量，进而可以调节弹性助力系统3的弹性。弹性调节旋钮31有标识，可以确保左右两条腿部机构弹性单元的弹性一致。
弹性助力系统3设计了弹性释放机构，通过按压弹性调节端盖32压缩棘轮复位簧34，使得棘爪35和棘轮38脱离，扭簧310弹性释放，弹性释放后棘轮复位簧34将棘轮38复位。且弹性助力系统3设计了防触碰机构，只有扭簧调节环313转动到与扭簧外壳314匹配的位置才能将弹性调节端盖32按下释放弹性。
外骨骼的髋关节和膝关节采用相同结构的弹性助力系统3，在穿戴者站立状态时，髋关节和膝关节处的扭簧310分别处于拉伸状态和松弛状态，当抬腿时，髋关节处的扭簧310恢复正常状态，给大腿一个拉力，膝关节弯曲拉伸膝关节处的扭簧310，膝关节存储能量；当放腿时，由于重力作用将髋关节处的扭簧310拉伸，髋关节存储能量，膝关节处的扭簧310 恢复正常状态，给小腿一个拉力。如此往复，在对穿戴者的下肢起到了助力作用，提高了穿戴者行走的持久性。
弹性助力系统3亦可采用其它能够实现弹性助力的结构形式。
助力外骨骼质量轻，结构模块化设计、携带方便，外观采用人机工程学设计，穿戴方便，满足舒适性和透气性需求。髋关节和膝关节的助力系统以及将负载重物和外骨骼的部分重量传到地面，降低了穿戴者的体能消耗，大大提高了穿戴者负重的能力和行走的持久性。
值得注意的是，尽管上面结合附图对本发明的技术方案和优选实施例进行了详细描述，但本发明并不仅仅局限于上述的具体实施方式，上述的实施方式仅仅是示意性的，本领域的相关技术人员受本发明的启示，在不脱离本发明宗旨和权利要求保护范围的情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种轻型无源模块化助力外骨骼，包括人机背负系统(1)、腿部支撑系统(2)和弹性助力系统(3)，其特征在于：所述人机背负系统(1)包括背负支架(11)、背部靠垫(12)、背带(13)、插拔卡扣(14)、伸缩扣(15)、腰封(16)、支撑托板(17)、支撑托板转轴(18)、支撑托板限位簧(19)、托板限位旋钮(110)和支撑插板(111)，主要实现与穿戴者连接适配及承载背负重物的功能；所述腿部支撑系统(2)包括腰部插板(21)、髋部连接杆(22)、关节轴承盖(23)、髋关节上杆(24)、旋转套筒螺钉(25)、旋转套筒(26)、髋关节下杆(27)、腿部上侧杆(28)、腿部绑缚盖(29)、腿部伸缩管(210)、长度调节按钮(211)、柔性绑缚(212)、调节限位板(213)、调节复位簧(214)、腿部下侧杆(215)、踝关节杆(216)、踝关节转轴(217)、踝关节轴承(218)、足底支座(219)、足底连接垫(220)和鞋套(221)，将外骨骼及负载重物的部分重量通过腿部支撑系统传递到地面，减少了穿戴者的体能消耗，进而提升了穿戴者负重的能力；所述弹性助力系统(3)包括弹性调节旋钮(31)、弹性调节端盖(32)、扭簧外壳端盖(33)、棘爪复位簧(34)、棘爪(35)、扭簧调节方轴(36)、棘轮复位簧(37)、棘轮(38)、扭簧转轴(39)、扭簧(310)、扭簧基座(311)、扭簧止动环(312)、扭簧调节环(313)、扭簧外壳(314)、关节轴(315)，将穿戴者行走时肢体动作产生的能量存储起来，释放能量用于助力行走动作，提升了穿戴者行走的持久性。
2.根据权利要求1所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述背部靠垫(12)、背带(13)和腰封(16)连接在背负支架(11)上，插拔卡扣(14)和伸缩扣(15)连接在背带(13)上，支撑托板(17)与支撑插板(111)通过支撑托板转轴(18)、支撑托板限位簧(19)和托板限位旋钮(110)连接组成一个整体，通过摩尔带安装在腰封(16)上。
3.根据权利要求2所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述背部靠垫(12)内部填充EVA，增大和皮肤的缓冲，并在两块EVA填充块中间设计内凹处，以形成空气流动散热，增加穿戴者长时间穿戴的舒适感。
4.根据权利要求2所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述腰封(16)，除了与背部靠垫(12)一样，内部填充EVA、设计内凹处和采用透气材料以外，腰封(16)前端进行内凹式处理，便于穿戴者进行特殊行为(如弯腰，蹲，坐的行为)时缓解腰封对于肚子的压力，进一步提升了穿戴者穿戴的舒适感。
5.根据权利要求2所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述背带(13)的伸缩扣(15)用于调节背带(13)以适配不同身高的穿戴者，背带(13)设计的插拔卡扣(14)以及腰封(16)上的魔术贴和插拔卡扣与穿戴者牢固连接，防止穿戴者在剧烈运动过程中与外骨骼进行分离。
6.根据权利要求2所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述背负支架(11)和支撑托板(17)可以承载重物，将负载重物的重量分散到背部和腰部，一定程度上缓解了身体长时间单一受力点的酸痛。
7.根据权利要求1所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述髋部连接杆(22)安装在腰部插板(21)上，关节轴承盖(23)和髋关节上杆(24)安装在髋部连接杆(22)上，旋转套筒螺钉(25)、旋转套筒(26)和髋关节下杆(27)连接到髋关节上杆(24)上，髋关节下杆(27)连接腿部上侧杆(28)，腿部上侧杆(28)、腿部绑缚盖(29)、长度调节按钮(211)、柔性绑缚(212)、调节限位板(213)、调节复位簧(214)和腿部下侧杆(215)安装在腿部伸缩管(210)上，大腿和小腿采用相同的结构，踝关节杆(216)与腿部下侧杆(215)相连，踝关节转轴(217)和踝关节轴承(218)安装在踝关节杆(216)上，足底支座(219)连接到踝关节轴承(218)上，足底连接垫(220)和鞋套(221)安装到足底支座(219)上。
8.根据权利要求8所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述腿部支撑系统(2)采用模块化设计，腰部插板(21)通过摩尔带与人机背负系统(1)相连，可以手动直接分离。腿部上侧杆(28)和腿部下侧杆(215)通过按钮实现与腿部伸缩管(210)的分离。不需要借助工具将外骨骼进行模块化拆卸，便于收纳、携带和维护。
9.根据权利要求8所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述腿部支撑系统(2)的髋关节、膝关节和踝关节设计多个自由度，实现穿戴者屈曲-伸展、内旋-外旋、内收-外展等各种典型动作。
10.根据权利要求8所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述腿部上侧杆(28)和腿部下侧杆(215)标注刻度，可以通过长度调节按钮(211)、调节复位簧(214)和调节限位板(213)调节腿部上侧杆(28)和腿部下侧杆(215)的有效长度，可以针对不同身高需求的穿戴者进行调整。
11.根据权利要求8所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述柔性绑缚(212)内侧增加软质防磨层，外侧采用魔术贴和插拔卡扣与腿部固定，减小运动过程中与腿部的摩擦。
12.根据权利要求8所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述腿部支撑系统(2)与穿戴者密切接触且外骨骼延伸到地面，将负载重物和外骨骼的部分重量传递到地面，减轻穿戴者的体能消耗，提高了穿戴者负重的能力。
13.根据权利要求1所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述弹性调节端盖(32)和扭簧调节方轴(36)安装在弹性调节旋钮(31)上，扭簧外壳端盖(33)、扭簧调节环(313)安装在扭簧外壳(314)上，棘爪复位簧(34)、棘爪(35)连接到扭簧外壳端盖(33)上，扭簧转轴(39)通过棘轮复位簧(37)与扭簧调节方轴(36)和棘轮(38)相连，扭簧(310)一端与扭簧基座(311)相连另一端与扭簧转轴(39)相连，扭簧止动环(312)安装在扭簧调节环(313)上，关节轴(315)一端与扭簧基座(311)相连另一端与腿部支撑系统(2)相连。
14.根据权利要求14所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述弹性助力系统(3)的弹性具有调节功能，棘爪(35)和棘轮(38)具有单向的转动性能，通过弹性调节旋钮(31)转动改变扭簧(310)的伸缩量，进而可以调节弹性助力系统(3)的弹性。弹性调节旋钮(31)有标识，可以确保左右两条腿部机构弹性单元的弹性一致。
15.根据权利要求14所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述弹性助力系统(3)设计了弹性释放机构，通过按压弹性调节端盖(32)压缩棘轮复位簧(34)，使得棘爪(35)和棘轮(38)脱离，扭簧(310)弹性释放，弹性释放后棘轮复位簧(34)将棘轮(38)复位。且弹性助力系统(3)设计了防触碰机构，只有扭簧调节环(313)转动到与扭簧外壳(314)匹配的位置才能将弹性调节端盖(32)按下释放弹性。
16.根据权利要求14所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述外骨骼的髋关节和膝关节采用相同结构的弹性助力系统(3)，在穿戴者站立状态时，髋关节和膝关节处的扭簧(310)分别处于拉伸状态和松弛状态，当抬腿时，髋关节处的扭簧(310)恢复正常状态，给大腿一个拉力，膝关节弯曲拉伸膝关节处的扭簧(310)，膝关节存储能量；当放腿时，由于重力作用将髋关节处的扭簧(310)拉伸，髋关节存储能量，膝关节处的扭簧(310)恢复正常状态，给小腿一个拉力，如此往复，在对穿戴者的下肢起到了助力作用，提高了穿戴者行走的持久性。
17.根据权利要求1所述轻型无源模块化助力外骨骼，其特征在于，所述助力外骨骼质量轻，结构模块化设计、携带方便，外观采用人机工程学设计，穿戴方便，满足舒适性和透气性需求，髋关节和膝关节的助力系统以及将负载重物和外骨骼的重量传到地面，降低了穿戴者的体能消耗，大大提高了穿戴者负重的能力和行走的持久性。
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| CN202210525515.8A CN117086844A (zh) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 一种轻型无源模块化助力外骨骼 |
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| CN202210525515.8A Pending CN117086844A (zh) | 2022-05-13 | 2022-05-13 | 一种轻型无源模块化助力外骨骼 |
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2022
- 2022-05-13 CN CN202210525515.8A patent/CN117086844A/zh active Pending
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