CN212736001U - 一种多自由度同步传动穿戴装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多自由度同步传动穿戴装置，包括背板支撑机构、肩关节、大臂外层杆、大臂内层杆、大臂同步传动机构、小臂外层杆、小臂内层杆、小臂同步传动机构、外肘关节和内肘关节，大臂外层杆和大臂内层杆通过大臂同步传动机构连接，小臂外层杆和小臂内层杆通过小臂同步传动机构连接。在现有技术的基础上，增加了大臂外层杆、大臂同步传动机构、小臂外层杆和小臂同步传动机构，内层机构与人的肢体相连，并被肢体驱动，内层机构通过各自的同步传动机构带动外层结构，可以把穿戴装置做的更加高大威猛，并且内层机构与外层机构自由度基本相同，使其可以多自由度的跟随使用者运动，本装置具备穿戴方便、同步动作自由度高、可操作性更强等优点。

Description

一种多自由度同步传动穿戴装置

技术领域

本实用新型涉及穿戴装置技术领域，尤其涉及一种多自由度同步传动穿戴装置。

背景技术

机械装置，又名“装置装甲”或“装置机甲”，其结构类似昆虫的装置，穿上这款装置就可以通过四肢来控制机械臂和机械腿。传统的无动力穿戴装置仅仅通过肢体来控制与肢体相连的装置，所以无法做出更加高大威猛的造型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无动力、可以做出高大威猛的造型的多自由度同步传动穿戴装置。

本实用新型提供的技术方案为：一种多自由度同步传动穿戴装置，包括背板支撑机构、肩关节、大臂外层杆、大臂内层杆、大臂同步传动机构、小臂外层杆、小臂内层杆、小臂同步传动机构、外肘关节和内肘关节；所述大臂外层杆通过肩关节设置在背板支撑机构上，所述小臂外层杆通过外肘关节设置在大臂外层杆上，所述小臂内层杆通过内肘关节设置在大臂内层杆上，所述大臂外层杆和大臂内层杆通过大臂同步传动机构连接，所述小臂外层杆和小臂内层杆通过小臂同步传动机构连接。

其中，所述穿戴装置还包括髋关节、大腿杆、小腿外层杆、小腿内层杆和小腿同步传动机构，所述髋关节设置在背板支撑机构的下方，所述大腿杆上端铰接在髋关节上，所述小腿外层杆上端铰接在大腿杆下端，小腿内层杆上端铰接在大腿杆中部，小腿外层杆和小腿内层杆通过小腿同步传动机构连接。

其中，所述穿戴装置还包括足部外层、足部内层和足部同步传动机构，所述足部外层设置在小腿外层杆下端，所述足部内层设置在小腿内层杆下端，所述足部外层和足部内层通过足部同步传动机构连接。

其中，所述背板支撑机构包括背板、主骨架、下连接杆、上横向支架、下横向支架和胸部绑带，所述主骨架设置在背板中部，并向上伸出，所述下连接杆设置在背板中部，并向下伸出，所述上横向支架和下横向支架均设置在主骨架上，所述胸部绑带固定在背板上；所述肩关节包括肩部连杆，肩部连杆一端轴向旋接在上横向支架的一端，另一端轴向旋接在下横向支架的一端；所述大臂同步传动机构包括大臂同步传动第一连杆、大臂同步传动第二连杆和水平辅助杆，所述大臂外层杆、水平辅助杆和大臂内层杆相互平行布置，所述大臂外层杆和水平辅助杆的一端铰接在肩部连杆上，所述大臂同步传动第一连杆和大臂同步传动第二连杆平行布置，大臂同步传动第一连杆和大臂同步传动第二连杆的一端铰接在大臂外层杆上，另一端铰接在大臂内层杆上，中部铰接在水平辅助杆上，所述大臂内层杆上还设有大臂绑带。

其中，所述背板上还设有高度调节块，所述主骨架上下滑动设置在背板上，并被高度调节块固定。

其中，所述外肘关节轴向旋转地设置在大臂外层杆一端，所述外肘关节处还设有肘关节第一连杆和肘关节第二连杆，所述外肘关节、小臂外层杆、肘关节第一连杆和肘关节第二连杆相互铰接形成四连杆结构，使小臂外层杆相对外肘关节水平旋转；所述小臂同步传动机构包括小臂同步传动第一连杆、小臂同步传动第二连杆、上横杆和下横杆，所述上横杆固定设置在肘关节第一连杆上，所述下横杆固定设置在小臂内层杆上，所述小臂同步传动第一连杆和小臂同步传动第二连杆的两端均铰接在上横杆和下横杆上，形成四连杆结构。

其中，所述髋关节包括固定架、竖直旋转杆和水平旋转杆，所述固定架与背板支撑机构中的下连接杆固定连接，竖直旋转杆旋转设置在固定架上，水平旋转杆旋转地设置在竖直旋转杆上，大腿杆上端与水平旋转杆铰接，所述大腿杆上还设有大腿绑带。

其中，所述小腿同步传动机构包括小腿同步杆，小腿同步杆一端与小腿内层杆的下端铰接，另一端与小腿外层杆的中部铰接，大腿杆、小腿外层杆、小腿内层杆和小腿同步杆形成四连杆结构，所述小腿内层杆上还设有小腿绑带。

其中，所述足部外层包括外层踏板和侧面固定板，所述侧面固定板固定在外层踏板上表面，侧面固定板一端铰接在小腿外层杆的下端；所述足部内层包括足部横向支撑杆、内层踏板、足部内层连杆和足部绑带，所述足部横向支撑杆中部轴接在小腿外层杆上，足部内层连杆一端固定在足部横向支撑杆上，一端铰接在小腿内层杆的下端，所述内层踏板固定在足部横向支撑杆上，所述足部绑带设置在内层踏板上；所述足部同步传动机构包括足部同步传动第一连杆、足部同步传动第二连杆和足部同步传动直角杆，所述足部同步传动直角杆的直角端轴接在小腿外层杆上，所述足部同步传动第一连杆一端与侧面固定板铰接，另一端与足部同步传动直角杆的一端铰接；所述足部同步传动第二连杆一端与足部横向支撑杆前端铰接，另一端与足部同步传动直角杆的另一端铰接。

其中，所述小臂内层杆前端设有把手。

本实用新型的有益效果为：所述多自由度同步传动穿戴装置在现有技术的基础上，增加了大臂外层杆、大臂同步传动机构、小臂外层杆和小臂同步传动机构，内层机构与人的肢体相连，并被肢体驱动，内层机构通过各自的同步传动机构带动外层结构，所以可以把穿戴装置做的更加高大威猛，并且内层机构与外层机构的自由度基本相同，使其可以多自由度的跟随使用者运动，本装置具备穿戴方便、同步动作自由度高、可操作性更强等优点。

附图说明

图1是本实用新型所述多自由度同步传动穿戴装置实施例的整体结构示意图；

图2是本实用新型所述多自由度同步传动穿戴装置实施例的上肢结构示意图；

图3是本实用新型所述多自由度同步传动穿戴装置实施例的下肢结构示意图；

图4是本实用新型所述背板支撑机构的结构示意图。

其中，1、背板支撑机构；101、背板；102、主骨架；103、下连接杆；104、上横向支架；105、下横向支架；106、胸部绑带；107、高度调节块；2、肩关节；21、肩部连杆；3、大臂外层杆；4、大臂内层杆；5、大臂同步传动机构；51、大臂同步传动第一连杆；52、大臂同步传动第二连杆；53、水平辅助杆；54、大臂绑带；6、小臂外层杆；7、小臂内层杆；71、把手；8、小臂同步传动机构；81、小臂同步传动第一连杆；82、小臂同步传动第二连杆；83、上横杆；84、下横杆；9、外肘关节；91、肘关节第一连杆；92、肘关节第二连杆；10、内肘关节；11、髋关节；111、固定架；112、竖直旋转杆；113、水平旋转杆；12、大腿杆；121、大腿绑带；13、小腿外层杆；14、小腿内层杆；141、小腿绑带；15、小腿同步传动机构；151、小腿同步杆；16、足部外层；161、外层踏板；162、侧面固定板；17、足部内层；171、足部横向支撑杆；172、内层踏板；173、足部内层连杆；174、复位拉簧；175、足部绑带；18、足部同步传动机构；181、足部同步传动第一连杆；182、足部同步传动第二连杆；183、足部同步传动直角杆。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

作为本实用新型所述多自由度同步传动穿戴装置的实施例，如图1至图4所示，包括背板支撑机构1、肩关节2、大臂外层杆3、大臂内层杆4、大臂同步传动机构5、小臂外层杆6、小臂内层杆7、小臂同步传动机构8、外肘关节9和内肘关节10；所述大臂外层杆3通过肩关节2设置在背板支撑机构1上，所述小臂外层杆6通过外肘关节9设置在大臂外层杆3上，所述小臂内层杆7通过内肘关节10设置在大臂内层杆4上，所述大臂外层杆3和大臂内层杆4通过大臂同步传动机构5连接，所述小臂外层杆6和小臂内层杆7通过小臂同步传动机构8连接。

在本实施例中，所述小臂内层杆7前端设有把手71，方便使用者施力，当然也可以用绑带将使用者的小臂绑定在小臂内层杆7上。

所述多自由度同步传动穿戴装置在现有技术的基础上，增加了大臂外层杆3、大臂同步传动机构5、小臂外层杆6和小臂同步传动机构8，内层机构与人的肢体相连，并被肢体驱动，内层机构通过各自的同步传动机构带动外层结构，所以可以把穿戴装置做的更加高大威猛，并且内层机构与外层机构的自由度基本相同，使其可以多自由度的跟随使用者运动，本装置具备穿戴方便、同步动作自由度高、可操作性更强等优点。

在本实施例中，所述穿戴装置还包括髋关节11、大腿杆12、小腿外层杆13、小腿内层杆14和小腿同步传动机构15，所述髋关节11设置在背板支撑机构1的下方，所述大腿杆12上端铰接在髋关节11上，所述小腿外层杆13上端铰接在大腿杆12下端，小腿内层杆14上端铰接在大腿杆12中部，小腿外层杆13和小腿内层杆14通过小腿同步传动机构15连接。即增加了小腿外层杆13和小腿同步传动机构15，实现小腿外层杆13和小腿内层杆14的同步传动，内层机构与人的肢体相连，并被肢体驱动，内层机构通过各自的同步传动机构带动外层结构，作用与小臂同步传动机构和大臂同步传动机构基本相同，效果也基本一致，此处不再赘述。

在本实施例中，所述穿戴装置还包括足部外层16、足部内层17和足部同步传动机构18，所述足部外层16设置在小腿外层杆13下端，所述足部内层17设置在小腿内层杆14下端，所述足部外层16和足部内层17通过足部同步传动机构18连接。即增加了足部外层16和足部同步传动机构18，实现足部外层16和足部内层17的同步传动，内层机构与人的肢体相连，并被肢体驱动，内层机构通过各自的同步传动机构带动外层结构，作用与小臂同步传动机构和大臂同步传动机构基本相同，效果也基本一致，此处不再赘述。

在本实施例中，所述背板支撑机构1包括背板101、主骨架102、下连接杆103、上横向支架104、下横向支架105和胸部绑带106，所述主骨架102设置在背板101中部，并向上伸出，所述下连接杆103设置在背板101中部，并向下伸出，所述上横向支架104和下横向支架105均设置在主骨架102上，所述胸部绑带106固定在背板101上；所述肩关节2包括肩部连杆21，肩部连杆21一端轴向旋接在上横向支架104的一端，另一端轴向旋接在下横向支架105的一端；所述大臂同步传动机构5包括大臂同步传动第一连杆51、大臂同步传动第二连杆52和水平辅助杆53，所述大臂外层杆3、水平辅助杆53和大臂内层杆4相互平行布置，所述大臂外层杆3和水平辅助杆53的一端铰接在肩部连杆21上，所述大臂同步传动第一连杆51和大臂同步传动第二连杆52平行布置，大臂同步传动第一连杆51和大臂同步传动第二连杆52的一端铰接在大臂外层杆3上，另一端铰接在大臂内层杆4上，中部铰接在水平辅助杆53上，所述大臂内层杆4上还设有大臂绑带54。肩关节2可实现水平方向旋转和垂直方向平移两个自由度，用于手臂抬起下落和水平外展内收。

在本实施例中，所述背板101上还设有高度调节块107，所述主骨架102上下滑动设置在背板101上，并被高度调节块107固定。这样高度可调，以适应不同高度的使用者，提高了装置的实用性。

在本实施例中，所述外肘关节9轴向旋转地设置在大臂外层杆3一端，所述外肘关节9处还设有肘关节第一连杆91和肘关节第二连杆92，所述外肘关节9、小臂外层杆6、肘关节第一连杆91和肘关节第二连杆92相互铰接形成四连杆结构，使小臂外层杆6相对外肘关节9水平旋转；所述小臂同步传动机构8包括小臂同步传动第一连杆81、小臂同步传动第二连杆82、上横杆83和下横杆84，所述上横杆83固定设置在肘关节第一连杆91上，所述下横杆84固定设置在小臂内层杆7上，所述小臂同步传动第一连杆81和小臂同步传动第二连杆82的两端均铰接在上横杆83和下横杆84上，形成四连杆结构。此处的肘关节可实现垂直方向旋转和水平方向旋转两个自由度，用于小臂外展内收和手臂旋转。

在本实施例中，所述髋关节11包括固定架111、竖直旋转杆112和水平旋转杆113，所述固定架111与背板支撑机构1中的下连接杆103固定连接，竖直旋转杆112旋转设置在固定架111上，水平旋转杆113旋转地设置在竖直旋转杆112上，大腿杆12上端与水平旋转杆113铰接，所述大腿杆12上还设有大腿绑带121。髋关节11可实现垂直与水平两个方向的自由度，用于大腿杆12上下摆动和左右摆动。

在本实施例中，所述小腿同步传动机构15包括小腿同步杆151，小腿同步杆151一端与小腿内层杆14的下端铰接，另一端与小腿外层杆13的中部铰接，大腿杆12、小腿外层杆13、小腿内层杆14和小腿同步杆151形成四连杆结构，所述小腿内层杆14上还设有小腿绑带141。此处形成膝关节，可以实现垂直方向的一个旋转自由度，用于屈膝行走。

在本实施例中，所述足部外层16包括外层踏板161和侧面固定板162，所述侧面固定板162固定在外层踏板161上表面，侧面固定板162一端铰接在小腿外层杆13的下端；所述足部内层17包括足部横向支撑杆171、内层踏板172、足部内层连杆173和足部绑带175，所述足部横向支撑杆171中部轴接在小腿外层杆13上，足部内层连杆173一端固定足部横向支撑杆171上，一端铰接在小腿内层杆14的下端，所述内层踏板172固定在足部横向支撑杆171上，所述足部绑带175设置在内层踏板172上；所述足部同步传动机构18包括足部同步传动第一连杆181、足部同步传动第二连杆182和足部同步传动直角杆183，所述足部同步传动直角杆183的直角端轴接在小腿外层杆13上，所述足部同步传动第一连杆181一端与侧面固定板162铰接，另一端与足部同步传动直角杆183的一端铰接；所述足部同步传动第二连杆182一端与足部横向支撑杆171前端铰接，另一端与足部同步传动直角杆183的另一端铰接。此处构成足部的踝关节，可实现垂直方向的一个自由度，用于抬脚落脚。

在本实施例中，所述足部内层17还包括复位拉簧174，复位拉簧174一端与小腿内层杆14下端连接，另一端与足部横向支撑杆171尾端连接，使内层踏板172更贴合脚，使用者行走更舒服。

所述多自由度同步传动穿戴装置主要分为三块，上肢运动同步传动机构、下肢运动同步传动机构和背板支撑机构，上肢运动同步传动机构主要包括手臂的同步传动机构，下肢运动同步传动机构主要包括小腿和足部的同步传动机构，左右骨架是相互独立且对称。整个系统包括上肢运动同步传动的4个自由度(肩关节2个、肘关节2个)和下肢运动同步传动的4个自由度(髋关节2个、膝关节1个、足部的踝关节1个)。背板固定在使用者的胸部和腰部，大臂内层杆、大腿杆、小腿内层杆分别固定在使用者的上肢和下肢。大臂同步传动机构和小腿同步传动机构为平行四边形机构，小臂同步传动机构和足部同步传动机构为四连杆机构，实现多自由度运动同步。

以上所有绑带分别将使用者的大腿、小腿、足部、大臂、胸部和腰部固定，起到安全保护的作用，同时每个织物绑带内都含有缓冲海绵，提高了装备的穿戴舒适性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，包括背板支撑机构、肩关节、大臂外层杆、大臂内层杆、大臂同步传动机构、小臂外层杆、小臂内层杆、小臂同步传动机构、外肘关节和内肘关节；所述大臂外层杆通过肩关节设置在背板支撑机构上，所述小臂外层杆通过外肘关节设置在大臂外层杆上，所述小臂内层杆通过内肘关节设置在大臂内层杆上，所述大臂外层杆和大臂内层杆通过大臂同步传动机构连接，所述小臂外层杆和小臂内层杆通过小臂同步传动机构连接。

2.根据权利要求1所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述穿戴装置还包括髋关节、大腿杆、小腿外层杆、小腿内层杆和小腿同步传动机构，所述髋关节设置在背板支撑机构的下方，所述大腿杆上端铰接在髋关节上，所述小腿外层杆上端铰接在大腿杆下端，小腿内层杆上端铰接在大腿杆中部，小腿外层杆和小腿内层杆通过小腿同步传动机构连接。

3.根据权利要求2所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述穿戴装置还包括足部外层、足部内层和足部同步传动机构，所述足部外层设置在小腿外层杆下端，所述足部内层设置在小腿内层杆下端，所述足部外层和足部内层通过足部同步传动机构连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述背板支撑机构包括背板、主骨架、下连接杆、上横向支架、下横向支架和胸部绑带，所述主骨架设置在背板中部，并向上伸出，所述下连接杆设置在背板中部，并向下伸出，所述上横向支架和下横向支架均设置在主骨架上，所述胸部绑带固定在背板上；所述肩关节包括肩部连杆，肩部连杆一端轴向旋接在上横向支架的一端，另一端轴向旋接在下横向支架的一端；所述大臂同步传动机构包括大臂同步传动第一连杆、大臂同步传动第二连杆和水平辅助杆，所述大臂外层杆、水平辅助杆和大臂内层杆相互平行布置，所述大臂外层杆和水平辅助杆的一端铰接在肩部连杆上，所述大臂同步传动第一连杆和大臂同步传动第二连杆平行布置，大臂同步传动第一连杆和大臂同步传动第二连杆的一端铰接在大臂外层杆上，另一端铰接在大臂内层杆上，中部铰接在水平辅助杆上，所述大臂内层杆上还设有大臂绑带。

5.根据权利要求4所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述背板上还设有高度调节块，所述主骨架上下滑动设置在背板上，并被高度调节块固定。

6.根据权利要求1所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述外肘关节轴向旋转地设置在大臂外层杆一端，所述外肘关节处还设有肘关节第一连杆和肘关节第二连杆，所述外肘关节、小臂外层杆、肘关节第一连杆和肘关节第二连杆相互铰接形成四连杆结构，使小臂外层杆相对外肘关节水平旋转；所述小臂同步传动机构包括小臂同步传动第一连杆、小臂同步传动第二连杆、上横杆和下横杆，所述上横杆固定设置在肘关节第一连杆上，所述下横杆固定设置在小臂内层杆上，所述小臂同步传动第一连杆和小臂同步传动第二连杆的两端均铰接在上横杆和下横杆上，形成四连杆结构。

7.根据权利要求2所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述髋关节包括固定架、竖直旋转杆和水平旋转杆，所述固定架与背板支撑机构中的下连接杆固定连接，竖直旋转杆旋转设置在固定架上，水平旋转杆旋转地设置在竖直旋转杆上，大腿杆上端与水平旋转杆铰接，所述大腿杆上还设有大腿绑带。

8.根据权利要求2所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述小腿同步传动机构包括小腿同步杆，小腿同步杆一端与小腿内层杆的下端铰接，另一端与小腿外层杆的中部铰接，大腿杆、小腿外层杆、小腿内层杆和小腿同步杆形成四连杆结构，所述小腿内层杆上还设有小腿绑带。

9.根据权利要求3所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述足部外层包括外层踏板和侧面固定板，所述侧面固定板固定在外层踏板上表面，侧面固定板一端铰接在小腿外层杆的下端；所述足部内层包括足部横向支撑杆、内层踏板、足部内层连杆和足部绑带，所述足部横向支撑杆中部轴接在小腿外层杆上，足部内层连杆一端固定在足部横向支撑杆上，一端铰接在小腿内层杆的下端，所述内层踏板固定在足部横向支撑杆上，所述足部绑带设置在内层踏板上；所述足部同步传动机构包括足部同步传动第一连杆、足部同步传动第二连杆和足部同步传动直角杆，所述足部同步传动直角杆的直角端轴接在小腿外层杆上，所述足部同步传动第一连杆一端与侧面固定板铰接，另一端与足部同步传动直角杆的一端铰接；所述足部同步传动第二连杆一端与足部横向支撑杆前端铰接，另一端与足部同步传动直角杆的另一端铰接。

10.根据权利要求1所述的多自由度同步传动穿戴装置，其特征在于，所述小臂内层杆前端设有把手。

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