CN218052603U - 一种外骨骼腿部组件及外骨骼系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种外骨骼腿部组件及外骨骼系统，涉及机械关节的技术领域，外骨骼腿部组件通过在第一腿部构件和/或第二腿部构件设置防呆结构，防呆结构用于限制第一腿部构件与第二腿部构件装配过程中的装配方向，以使在装配状态下，腿部穿戴空间均位于外骨骼腿部组件的同一侧。防呆结构能够限制第一腿部构件与第二腿部构件的装配方向，让两者的腿部穿戴空间位于同侧的情况下方可进行装配，而在第一腿部构件与第二腿部构件的腿部穿戴空间相互错开时，两构件之间被防呆结构所限制，无法进行装配。在外骨骼系统的应用中，防呆结构还能够起到防止左腿模组与右腿模组之间装配相反的问题，避免误装，提高外骨骼系统在生产装配，或穿戴调整过程中的效率。

Description

一种外骨骼腿部组件及外骨骼系统

技术领域

本公开涉及机械关节的技术领域，尤其涉及一种外骨骼腿部组件及外骨骼系统。

背景技术

机械外骨骼是一种可让人体穿上的机器装置，机械外骨骼主要用于辅助穿戴者肢体进行运动，其在医学、建筑、军事等领域中已得到广泛的应用。

机械外骨骼为了适配不同的人体构造，提高装置的通用性，其往往需要对机械外骨骼不同部位模组的尺寸进行调整，例如，调整大腿组件以及小腿组件的尺寸以适应不同身高、不同腿长的使用者。

目前机械外骨骼针对穿戴者腿部长度的调整方案一般通过矩形、类矩形、圆形结构等套管嵌套配合，从而沿套管的长度方向进行伸缩导向调节，由于机械外骨骼的左腿组件与右腿组件分别在相反的位置上提供了对应穿戴者双腿的穿戴空间以及穿戴组件，因此，左腿组件与右腿组件需要准确安装在机械外骨骼的对应侧，并需要确保两侧的穿戴空间能够处于相对的位置上，但是，由于套管截面形状一般为圆管或方管，这导致了机械外骨骼装配过程中容易将对应的腿部组件装反，并且，左腿组件与右腿组件的结构往往相同，也让左腿组件与右腿组件之间在装配过程中容易出现位置装反的情况，使穿戴者无法穿戴，导致腿部组件需要重新装配，降低了装置的生产效率以及穿戴效率。

实用新型内容

本公开实施例的目的在于：提供一种外骨骼腿部组件及外骨骼系统，通过在腿部组件上设置防呆结构，进而解决因腿部组件容易装反而导致的装配效率、穿戴效率低下等现有技术中存在的问题。

为达上述目的，本公开采用以下技术方案：

第一方面，提供一种外骨骼腿部组件，包括：

第一腿部构件和第二腿部构件；

所述第二腿部构件与所述第一腿部构件可拆连接，所述第二腿部构件与所述第一腿部构件之间具有伸缩方向的运动自由度；

所述第一腿部构件的一侧与所述第二腿部构件的一侧分别用于提供穿戴者腿部穿戴空间；

所述第一腿部构件和/或所述第二腿部构件设置有防呆结构，所述防呆结构用于限制所述第一腿部构件与第二腿部构件装配过程中的装配方向，以使在装配状态下，所述腿部穿戴空间均位于所述外骨骼腿部组件的同一侧。

作为一种可选的实施方式，所述防呆结构包括：

防呆件，设置于所述第一腿部构件或所述第二腿部构件；

所述第一腿部构件、所述第二腿部构件中的至少一个设置有导向结构，所述第一腿部构件与所述第二腿部构件之间可通过所述导向结构配合设置。

作为一种可选的实施方式，所述防呆结构包括：

第一防呆部与第二防呆部，所述第一防呆部设置于所述第一腿部构件，所述第二防呆部设置于所述第二腿部构件；

所述第一腿部构件与所述第二腿部构件的装配状态下，所述第一防呆部与所述第二防呆部相互配合设置，以提供所述第一腿部构件与所述第二腿部构件在伸缩方向上的运动空间。

作为一种可选的实施方式，所述第一防呆部与第二防呆部分别为凸条以及与所述凸条结构相匹配的凹槽，所述凸条与所述凹槽均沿伸缩方向延伸设置；

当所述第一防呆部为所述凸条时，所述第二防呆部对应为所述凹槽；当所述第一防呆部为所述凹槽时，所述第二防呆部对应为所述凸条。

作为一种可选的实施方式，所述第一腿部构件、所述第二腿部构件中的至少一个形成有导向槽，所述第一腿部构件与所述第二腿部构件之间通过所述导向槽导向配合，所述导向槽沿伸缩方向设置以提供两者伸缩方向上的运动空间；

所述第一防呆部或所述第二防呆部设置于所述导向槽的槽壁上。

作为一种可选的实施方式，所述第一腿部构件与所述第二腿部构件沿伸缩方向具有至少两个锁止位置；

所述外骨骼腿部组件还包括：

锁止件，用于作用于所述第一腿部构件以及所述第二腿部构件，以使所述第一腿部构件与所述第二腿部构件保持锁止于其中一个所述锁止位置；所述锁止件还可用于在外力的作用下解锁，以使所述第二腿部构件可相对于所述第一腿部构件沿伸缩方向运动。

作为一种可选的实施方式，所述锁止件通过铰接轴铰接设置于所述第二腿部构件，所述锁止件包括锁止部和施力部，所述施力部用于带动所述锁止部绕所述铰接轴的铰接轴线运动，以使所述锁止部在解锁位置和锁定位置之间运动；

所述第一腿部构件沿伸缩方向设置有至少两个调节部，当所述锁止件处于解锁位置时，所述锁止部与所述调节部脱离配合，以使所述第一腿部构件与所述第二腿部构件可沿伸缩方向相对运动，当所述锁止件处于锁定位置时，所述调节部可与所述锁止部锁止配合，限制所述第一腿部构件与所述第二腿部构件在伸缩方向上的运动自由度；

作为一种可选的实施方式，所述锁止件上设置有弹性复位件，所述弹性复位件用于对所述锁止件持续施加朝锁定位置方向运动的作用力。

作为一种可选的实施方式，所述弹性复位件为扭簧，所述扭簧套设于所述铰接轴。

第二方面，提供一种外骨骼系统，其特征在于，包括：

如上所述的外骨骼腿部组件。

作为一种可选的实施方式，还包括：

左腿模组以及右腿模组，所述左腿模组与所述右腿模组之间提供穿戴者双腿的穿戴空间；

所述左腿模组与所述右腿模组均包括所述外骨骼腿部组件，所述左腿模组中的所述防呆结构与所述右腿模组中的所述防呆结构不同。

作为一种可选的实施方式，所述左腿模组与所述右腿模组分别包括：

大腿组件，提供穿戴者大腿的穿戴空间；

小腿组件，提供穿戴者小腿的穿戴空间，所述大腿组件与所述小腿组件铰接配合，提供穿戴者膝关节活动自由度；

所述大腿组件与所述小腿组件均采用所述的外骨骼腿部组件。

本公开的有益效果为：该外骨骼腿部组件中，其第一腿部构件与第二腿部构件可拆连接，并且第一腿部构件与第二腿部构件之间可沿伸缩方向相对运动调节，其中，防呆结构设置在第一腿部构件、第二腿部构件中的一个或多个上，用于限制第一腿部构件与第二腿部构件装配过程中的装配方向，第一腿部构件与第二腿部构件的腿部穿戴空间位于同侧的情况下方可进行装配，而在第一腿部构件与第二腿部构件的腿部穿戴空间相互错开时，两构件之间被防呆结构所限制，无法进行装配，使腿部穿戴空间在外骨骼系统的穿戴状态下均处于穿戴者的腿部位置，确保穿戴者能够正确穿戴外骨骼腿部组件；

在外骨骼系统的应用中，防呆结构还能够起到防止左腿模组与右腿模组之间装配相反的问题，由于左腿模组与右腿模组呈镜像结构设置，在装反的情况下，穿戴者腿部无法作正常屈膝等运动，通过防呆结构，能够避免穿戴者在装配外骨骼系统的过程中出现左右混淆的情况，避免构件、模组之间误装，提高外骨骼系统在生产装配，或穿戴调整过程中的效率。

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整体结构示意图之一；

图2为本公开实施例所述外骨骼系统整体结构示意图之二；

图3为本公开实施例所述外骨骼腿部组件整体结构示意图之一；

图4为本公开实施例所述外骨骼腿部组件整体结构示意图之二；

图5为本公开实施例所述左腿模组的第一腿部构件截面结构示意图；

图6为本公开实施例所述右腿模组的第一腿部构件截面结构示意图；

图7为本公开实施例所述结构以的外骨骼腿部组件爆炸图；

图8为本公开实施例所述盖板结构示意图；

图9为本公开实施例所述结构一的外骨骼腿部组件剖视图之一(锁定位置)；

图10为本公开实施例所述结构一的外骨骼腿部组件剖视图之二(解锁位置)；

图11为本公开实施例所述结构二的外骨骼腿部组件剖视图之一(锁定位置)；

图12为本公开实施例所述结构二的外骨骼腿部组件剖视图之二(解锁位置)。

图中：10、第一腿部构件；11、第一防呆部；12、调节部；13、卡孔；20、第二腿部构件；21、第二防呆部；22、导向槽；23、盖板；24、锁止件；241、铰接轴；242、锁止部；2421、插销；243、施力部；244、弹性复位件；25、通孔；26、卡销；30、腿部模组；31、左腿模组；311、左侧大腿组件；312左侧小腿组件；32、右腿模组；321、右侧大腿组件；322、右侧小腿组件；40、大腿组件；50、小腿组件；60、背架；70、髋关节模组；80、鞋履组件；90、穿戴组件。

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腿部组件，旨在满足不同穿戴者腿部长度的穿戴要求的基础上，降低腿部组件的装配难度，提高装置的装配及穿戴效率。参考图1-图2，为本实施例所述外骨骼系统的整体结构示意图，为了适配大多数穿戴者的身体结构，外骨骼系统一般包括左腿模组31以及右腿模组32，左腿模组31与右腿模组32分别提供穿戴者双腿的穿戴空间，在穿戴状态下，左腿模组31与右腿模组32分别对应穿戴在穿戴者的左腿以及右腿上，具体的，左腿模组31与右腿模组32均包括大腿组件40以及小腿组件50，大腿组件40与小腿组件50分别提供穿戴者大腿以及小腿的穿戴空间，穿戴状态下，大腿组件40分别对应穿戴于穿戴者的左侧大腿以及右侧大腿，小腿组件50分别对应穿戴于穿戴者的左侧小腿以及右侧小腿，理论上，大腿组件40与小腿组件50分别沿穿戴者的大腿及小腿长度方向延伸，理想状态下，大腿组件40与小腿组件50长度分别对应于穿戴者的大腿以及小腿，而大腿组件40与小腿组件50相互靠近的一端通过铰接配合或设置膝关节组件的方式，从而为穿戴者的膝关节提供活动自由度，也能让外骨骼系统的自身重力以及负重的重力能够通过大腿组件40传递至小腿组件50，为穿戴者提供一定的支撑。

本实施方式的腿部组件可应用于有源外骨骼系统以及无源外骨骼系统中，就无源外骨骼而言，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，负重物及外骨骼系统的重量会通过大腿组件40、小腿组件50传递至穿戴者所处支撑面，为了提高外骨骼系统对穿戴者的助力效果，大腿组件40与小腿组件50的长度需要与穿戴者的大腿及小腿长度相匹配，因此，本实施例的腿部组件需要通过第一腿部构件10与第二腿部构件20长度可调的方式，从而将长度调节为与对应的肢体长度相匹配的状态，但是，由于第一腿部构件10与第二腿部构件20之间、左腿模组31与右腿模组32之间在装配调节的过程中容易发生误装的情况，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间的装配方向错开、左腿模组31与右腿模组32相互装配在对方的装配位置上，导致后续穿戴者无法穿戴，也影响了外骨骼系统生产装配及后续装配调节过程中的效率。为此，本申请提供了如下实施例。

这里需要说明的是，本实施方式的外骨骼系统中，大腿组件40与小腿组件50均采用外骨骼腿部组件的结构，其中，外骨骼腿部组件的第一腿部构件10与第二腿部构件20共同形成与穿戴者对应肢体长度相匹配的状态，而第一腿部构件10与第二腿部构件20在装配状态下，两者沿穿戴者腿部长度方向的设置顺序没有具体限定，第一腿部构件10可设置在相对于第二腿部构件20更为靠近穿戴者上身的位置上，相对的，第二腿部构件20也可以设置在相对于第一腿部构件10更为靠近穿戴者上身的位置上，从而匹配人体腿部构造。而在如图1所示的实施方式中，大腿组件40的第一腿部构件10相对于第二腿部构件20设置在更为靠近穿戴者上身的位置，与髋关节模组70连接，小腿组件50的第一腿部构件10相对于第二腿部构件20设置在更为远离穿戴者上身的位置，与鞋履组件80连接。

参考图2-图4，为本实施例所述外骨骼系统直立状态示意图，在对该方案进行详细说明之前，需要说明的是，对于第一腿部构件10、第二腿部构件20、及外骨骼系统中的各部件而言，在穿戴者穿戴状态下，各部件朝向穿戴者的一侧为各部件的内侧；各部件背向穿戴者的一侧为各部件的外侧；在外骨骼系统使用状态下，穿戴者向其正前方前行的方向为外骨骼系统中各部件的前侧方向，即为附图中箭头所指示的“前”的方向；反之，穿戴者向其正后方后退的方向为外骨骼系统中各部件的后侧方向，即为附图中箭头所指示的“后”的方向；外骨骼系统中各部件靠近穿戴者上身一侧为各部件的上侧方向，即为附图中箭头所指的“上”的方向；外骨骼系统中各部件远离穿戴者上身的一侧为各部件的下侧方向，即为附图中箭头所指的“下”的方向。

参考图1，本实施方式的外骨骼系统以无源外骨骼为例，一般而言，无源外骨骼包括背架60、髋关节模组70、腿部模组30以及鞋履组件80，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设置有穿戴组件90，穿戴组件90提供穿戴者对应肢体的穿戴空间，穿戴组件90一般为适配不同肢体尺寸、线条的柔性穿戴带，其具体结构在此不作具体赘述。

背架60用于固定机械外骨骼与穿戴者的腰背部分，并且具备承载负重的功能，而在有源外骨骼结构中，背架60一般采用腰部组件(图未示)进行替换，与穿戴者腰部进行绑定，有利于提高外骨骼系统各部位的定位精度以及人机契合度，当然，本实施方式中的背架60也同样具有该功能，另外，有源外骨骼的腰部组件可设置电池、处理器等装置，提供有源外骨骼中所需的动能、控制系统以及采集相应的运动数据。髋关节模组70的第一侧与背架60穿戴于穿戴者腰部的一端固定连接，髋关节模组70的第二侧与腿部模组30活动连接，一般而言，髋关节模组70为了适配人体髋关节构造，髋关节模组70一般会具备两个或以上的活动自由度，从而提供人体髋关节的活动自由度。而腿部模组30则包括本实施方式所述的，绑定于大腿的大腿组件40以及绑定于小腿的小腿组件50，大腿组件40的一端与髋关节模组70可转动地连接，提供人体大腿，也可以说是髋关节部分的自由度，大腿组件40的另一端与小腿组件50活动连接从而为人体膝关节提供摆转自由度。鞋履组件80提供穿戴者鞋足部的固定空间，一般而言，鞋履组件80包括用于固定穿戴者鞋履的基板以及环绕基板设置的穿戴组件90，但也有一种设置方式，鞋履组件80包括鞋履，穿戴者可直接将足部穿入外骨骼系统本身自带的鞋履当中，完成与鞋履组件80的穿戴。鞋履组件80通过与小腿组件50活动连接，形成踝关节组件，提供穿戴者踝关节活动自由度。

如图3-图8所示，为本实施例所述外骨骼腿部组件的结构示意图，其包括第一腿部构件10以及第二腿部构件20，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间可拆连接，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间可单独进行加工后进行装配，有利于外骨骼系统的模块化设计，便于部件的日常维护更换。

第一腿部构件10与第二腿部构件20之间具有伸缩方向的运动自由度，实现对关节长度的调节，以适用于不同身材穿戴者的使用。两构件间优选采用嵌套配合的连接方式，嵌套配合包括但不限于第二腿部构件20完全套设于第一腿部构件10的外部以及第二腿部构件20部分套设于第一腿部构件10的外部，本实施例中，采用第一腿部构件10部分嵌套于第二腿部构件20的安装方式，位于第二腿部构件20的一侧沿伸缩方向开设有敞口结构，第一腿部构件10安装于敞口结构内，以使第一腿部构件10至少部分外露于第二腿部构件20的敞口结构，敞口结构具有一定导向第一腿部构件10的作用，在外骨骼系统穿戴状态下，敞口结构位于第二腿部构件20的内侧，避免第一腿部构件10与第二腿部构件20沿伸缩方向导向调节的过程中夹伤用户或被外部物件卡置在两构件之间。

为保证通用性、可调性，大腿组件40和小腿组件50的初始长度会按照第一腿部构件10与第二腿部构件20最短距离进行设置，在穿戴过程中，通过调整第一腿部构件10与第二腿部构件50，实现外骨骼膝关节与人体膝关节匹配。

在穿戴时，外骨骼系统与人体匹配的主要是关节间的匹配，踝关节没法调整，因此腿部最重要的匹配标准就是膝关节的匹配。髋关节是在膝关节匹配的基础上通过调节调节条匹配。

本实施方式中，第一腿部构件10与第二腿部构件20可以为钣金件、型材件、注塑件、铸造件等通过不同工艺加工成型的构件，并根据第一腿部构件10与第二腿部构件20所需的结构强度，增加构件厚度，或在构件上设计加强筋等结构。本实施方式中，第一腿部构件10与第二腿部构件20所组成的腿部组件可沿人体腿部长度方向延伸，第一腿部构件10与第二腿部构件20可以为长杆状结构，也可以为与人体腿部外周结构相匹配的，能够包覆在人体腿部外周的不规则结构件，在这一实施方式中，第一腿部构件10与第二腿部构件20可直接穿戴在穿戴者的大腿及小腿处，而大致呈长杆状结构、条状结构等分别沿穿戴者大腿及小腿长度方向延伸的结构，则需要通过穿戴组件90配合穿戴。本实施方式以简单易懂的第一腿部构件10与第二腿部构件20均为长杆状结构为例，第一腿部构件10与第二腿部构件20的截面形状相匹配，以使两构件之间能够实现嵌套的连接方式。

第一腿部构件10与第二腿部构件20分别提供穿戴者腿部穿戴空间，具体的，第一腿部构件10与第二腿部构件20上至少其中一个均安装有穿戴组件90，以用于绑定穿戴者的大腿或小腿，而未设置有穿戴组件90的构件，则需要在对应形成腿部穿戴空间的一侧空出能够让穿戴者腿部容置的空间，从而让穿戴者腿部进行活动的过程中，可通过穿戴组件90对大腿组件40及小腿组件50施加相应的作用力，让其跟随穿戴者腿部的运动方向、角度以及速度等。

第一腿部构件10的一侧与第二腿部构件20的内侧分别提供穿戴者腿部穿戴空间，本实施方式中，穿戴组件90设置于第二腿部构件20。

具体的，第一腿部构件10和/或第二腿部构件20设置有防呆结构，防呆结构可设置在第一腿部构件10、第二腿部构件20中的一个或多个上，防呆结构用于限制第一腿部构件10与第二腿部构件20装配过程中的装配方向，以使在装配状态下，腿部穿戴空间均位于外骨骼腿部组件的同一侧，确保穿戴者在穿戴过程中，腿部能够与腿部组件相契合，穿戴者能够顺利地驱动外骨骼系统进行运动，并让外骨骼系统实现对己身肢体的助力，穿戴者腿部与外骨骼系统之间也不会发生相互干涉的情况。

防呆结构能够限制第一腿部构件10与第二腿部构件20的腿部穿戴空间位于同一侧的情况下方可进行装配，以本实施例腿部穿戴空间形成于第一腿部构件10与第二腿部构件20的内侧为例，只有第一腿部构件10与第二腿部构件20的内侧均朝向同一侧的情况下，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间才能进行装配，而在第一腿部构件10与第二腿部构件20的腿部穿戴空间相互错开时，即第一腿部构件10与第二腿部构件20内侧朝向不在同一侧的状态下，两构件之间被防呆结构所限制，无法进行装配，使腿部穿戴空间在外骨骼系统的穿戴状态下均处于穿戴者的腿部位置，从而确保了大腿组件40以及小腿组件50装配结构的准确性，避免了误装需要重新拆卸安装的情况，提高装置的装配效率以及穿戴效率。

如图1所示，在外骨骼系统的应用中，左腿模组31与右腿模组32为了匹配人体穿戴需求，在外骨骼系统的应用中，左腿模组31与右腿模组32为镜像设置的结构，为了便于理解，本文将左腿模组31与右腿模组32分别包括，左侧大腿组件311以及左侧小腿组件312，右侧大腿组件32包括右侧大腿组件321以及右侧小腿组件322，各组件均采用外骨骼腿部模组的结构设计，而左侧大腿组件311与右侧大腿组件321为镜像设计的结构，左侧小腿组件312与右侧小腿组件322为镜像设计的结构，从而让左腿模组31与右腿模组32在装配后能够穿戴在穿戴者的双腿，左腿模组31与右腿模组32分别通过左侧大腿组件311与左侧小腿组件312铰接以及右侧大腿组件321与右侧小腿组件322铰接组成，而左腿模组31所形成的腿部穿戴空间与右腿模组32所形成的腿部穿戴空间相邻设置，具体的，左腿模组31的内侧与右腿模组32的内侧理论上是相对设置的，从而让本实施方式中的外骨骼系统在穿戴状态下能够让穿戴者的双腿置于相邻的腿部穿戴空间内，而左腿模组31与右腿模组32则分别设置在穿戴者床腿的外侧。

本实施方式的防呆结构具有至少两种设置方式：

其中，方式一的防呆结构包括防呆件(图未示)，防呆件设置于第一腿部构件10或第二腿部构件20的表面。进一步，第一腿部构件10、第二腿部构件20中的至少一个形成有导向结构，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间可通过导向结构沿伸缩方向运动，防呆件与导向结构配合设置，使防呆件能够起到装配方向防呆的功能，又不会影响导向结构对第一腿部构件10与第二腿部构件20之间的伸缩运动。导向结构上形成有导向面(图未示)，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间通过导向面导向配合，导向面沿伸缩方向设置以提供两者伸缩方向上的运动空间。

在第一腿部构件10形成导向面时，防呆件设置于第二腿部构件20远离导向面的一侧，而第二腿部构件20靠近导向面的一侧形成与导向面结构相匹配的结构面，便于与第一腿部构件10之间形成导向配合；在第二腿部构件20形成导向面时，防呆件设置于第一腿部构件10远离导向面的一侧，而第一腿部构件10靠近导向面的一侧形成与导向面结构相匹配的结构面，便于与第二腿部构件20之间形成导向配合。

可以理解的是，在第一腿部构件10与第二腿部构件20的内侧朝向一致的情况下，导向面与结构面相对设置并且导向配合，优选的，导向面与结构面之间的结构相匹配，可以为平面，让第一腿部构件10与第二腿部构件20之间能够沿伸缩方向运动，构件之间的相对运动无阻碍。当第一腿部构件10与第二腿部构件20的内侧朝向相反，即防呆件朝向导向面时，防呆件会限制第一腿部构件10与第二腿部构件20的安装，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间无法进行装配，或，以第二腿部构件20的内侧设有敞口结构，第一腿部构件10可以从第二腿部构件20侧部装入敞口结构的情况为例，防呆件能够抵顶在导向面上，导致第一腿部构件10无法完全安装入敞口结构内，使构件之间的相对运动受到影响，从而让穿戴者在装配时就能够获知两构件之间的装配方向出错。

为了让两构件在装配方向出错时，任何位置状态下都能让防呆件对导向面构成干涉，防呆件沿伸缩方向凸出设置于第一腿部构件10或第二腿部构件20的表面，这样，不管第一腿部构件10与第二腿部构件20为沿伸缩方向插装的方式，还是侧装的方式，只要装配方向相反，防呆件均能够抵于导向面上，让穿戴者获知装配方向错误的情况。

其中，方式二的防呆结构包括第一防呆部11以及第二防呆部21，第一防呆部11与第二防呆部21结构相匹配，第一防呆部11与第二防呆部21分别设置于第一腿部构件10及第二腿部构件20。

第一腿部构件10与第二腿部构件20的装配状态下，第一防呆部11与第二防呆部21相对设置并相互配合，提供第一腿部构件10与第二腿部构件20在伸缩方向上的运动空间，第一防呆部11与第二防呆部21相匹配的结构能够让第一腿部构件10与第二腿部构件20的内侧朝向相同时，第二防呆结构与第三防呆结构之间不存在相互干涉的问题，让装配方向正确的状态下第一腿部构件10与第二腿部构件20之间能够顺利安装并具有沿伸缩方向运动的自由度。而当第一腿部构件10与第二腿部构件20装配方向相反时，第一防呆部11与第二腿部构件20之间和/或第二防呆部21与第二腿部构件20之间会构成干涉，导致第一腿部构件10与第二腿部构件20之间无法装配，或无法完全装配，让穿戴者及时得知构件之间的装配方向出错。

具体的，防呆结构除了能够避免左侧大腿组件311与左侧小腿组件312之间反装、右侧大腿组件321与右侧小腿组件322之间反装的情况，还能够避免左腿模组31与右腿模组32之间的组件反装的情况。

具体穿戴过程中，穿戴者会先穿好背架60，使背架60与人体背部形成良好的贴合后，再将左腿模组31与右腿模组32进行穿戴，而在穿戴的过程中，由于左腿模组31与右腿模组32结构相似，在无标识或者防呆情况下，穿戴者在装配过程中难以察觉，极易混淆两侧的装配位置，如果左右腿部模组穿戴组件装反，左腿模组31与右腿模组32的穿戴组件90仍然会处于相对设置的状态，此时穿戴者仍然能够对外骨骼系统进行穿戴，但该状态下会导致双腿的穿戴空间存在偏差，不但影响了穿戴者的穿戴舒适度，还会让腿部组件无法正常屈膝工作的情况，导致穿戴者无法正常行走，穿戴者则需对两侧模组进行拆卸并重新装配，进一步降低了穿戴效率及穿戴体验，而防呆结构能够防止该种情况的发生，让左腿模组31与右腿模组32能够正确装配在穿戴者的左侧和右侧，提高穿戴效率。

具体的，第一防呆部11与第二防呆部21分别为凸条以及与凸条结构相匹配的凹槽，凸条与凹槽均沿伸缩方向延伸设置。

当第一防呆部11为凸条时，第二防呆部21对应为凹槽；当第一防呆部11为凹槽时，第二防呆部21对应为凸条。

凸条与凹槽的截面形状相匹配，在第一腿部构件10与第二腿部构件20处于装配状态下，凸条与凹槽之间呈间隙配合的关系，以使第一腿部构件10与第二腿部构件20之间沿伸缩方向运动时凸条与凹槽之间不会产生相互干涉。而凸条与凹槽的截面形状可以为半圆形、方形、梯形等形状。

本实施方式的防呆结构除了能够避免第一腿部构件10与第二腿部构件20之间装配方向出错的情况，在外骨骼系统的应用中，大腿组件40与小腿组件50均采用上述外骨骼腿部组件结构，以本实施方式为例，大腿组件40的第一腿部构件10一端与髋关节模组70铰接，提供穿戴者大腿的活动自由度，这里，第一腿部构件10与髋关节模组70之间形成穿戴者髋关节及大腿根部的穿戴空间，第一腿部构件10的另一端通过与大腿组件40的第二腿部构件20活动连接，形成可以调节大腿组件40长度的结构，第二腿部构件20设置穿戴组件90，提供穿戴者大腿的穿戴空间，大腿组件40的第二腿部构件20通过与小腿组件50的第二腿部构件20铰接，提供穿戴者膝关节的活动自由度，小腿组件50的第二腿部构件20设置穿戴组件90，提供穿戴者小腿的穿戴空间，而小腿组件50的第二腿部构件20与另一第一腿部构件10活动连接，形成可以调节小腿组件50长度的结构，小腿组件50的第一腿部构件10与鞋履组件80铰接，鞋履组件80与小腿组件50的第一腿部构件10之间形成穿戴者足部、踝关节以及小腿根部的穿戴空间。

进一步的，左腿模组31与右腿模组32均包括外骨骼腿部组件，左腿模组31中的防呆结构与右腿模组32中的防呆结构不同，示例性的，两侧的模组结构不同，能够避免左腿模组31的任一第一腿部构件10与右腿模组32的任一第二腿部构件20之间形成装配关系，也可避免左腿模组31的任一第二腿部构件20与右腿模组32的任一第一腿部构件10之间形成装配关系，让穿戴者在误装时及时以使到装配位置错误的情况，避免装配完成后再通过拆卸重新安装的方式纠错，提高装配效率以及调节效率。

左腿模组31与右腿模组32的防呆结构上的不同，可以是防呆结构沿伸缩方向上的截面形状不同、安装位置不同以及所述的凸条数量不同。

如图5-图6所示，本实施方式中，左腿模组31中的凸条采用一条，对应的，左腿模组31中的凹槽同样采用一条，而右腿模组32中的凸条采用两条，对应的，右腿模组32中的凹槽同样采用两条，这样，左腿模组31中的凸条与凹槽之间，以及右腿模组32中的凸条与凹槽之间能够匹配安装，而左腿模组31与右腿模组32之间由于凸条与凹槽数量并不对应，因此无法进行安装。当然，凸条与凹槽除了可通过数量对左右腿模组32进行区分，还可通过设置不同结构的凸条与凹槽进行区分，让不同结构的凸条及凹槽之间无法形成装配关系。

可以理解的是，本实施方式中，由于第一腿部构件10嵌套于第二腿部构件20内，因此，第一腿部构件10的结构强度较第二腿部构件20而言更弱，更容易发生断裂折弯等情况，而凸条设置在第一腿部构件10上，并沿第一腿部构件10的伸缩方向设置，能够提高第一腿部构件10的结构强度的同时，不会过多的增加第一腿部构件10所需的安装空间，有利于外骨骼系统整体的力传递效果。

为了提高第一腿部构件10与第二腿部构件20的导向稳定性，第一腿部构件10、第二腿部构件20中的至少一个形成有导向槽22，本实施方式以第二腿部构件20设置有导向槽22为例，导向槽22沿第二腿部构件20的伸缩方向延伸设置，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间通过导向槽22导向配合，导向面沿伸缩方向设置以提供两者伸缩方向上的运动空间，导向槽22的槽口盖设有盖板23，盖板23与导向槽22围合形成导向空间，第一腿部构件10嵌装在导向槽22内，被导向槽22与盖板23限制其内侧、外侧以及前侧、后侧方向的运动自由度，第一腿部构件10与第二腿部构件20之间仅能够沿导向槽22所延伸的方向作伸缩方向上的运动，盖板23与导向槽22之间为可拆连接的装配关系，便于各部件的装配与拆卸。

而第一防呆部11则可设置在导向槽22或盖板23朝向第一腿部构件10的一侧，对应的，第二防呆部21也同样设置在第一腿部构件10朝向第一防呆部11的一侧。

作为本方案的进一步实施方式，让第一腿部构件10与第二腿部构件20在伸缩调节后能够相互锁定，保持与穿戴者对应肢体长度相匹配的状态，第一腿部构件10与第二腿部构件20沿伸缩方向具有至少两个锁止位置，外骨骼腿部组件还包括锁止件24，锁止件24用于在常规状态下作用于第一腿部构件10以及第二腿部构件20，以使第一腿部构件10与第二腿部构件20保持锁止于其中一个锁止位置；锁止件24还可用于在外力的作用下解锁，以使第二腿部构件20可相对于第一腿部构件10沿伸缩方向运动至其余任一锁止位置。

具体的，锁止件24为翘杆，锁止件24通过铰接轴241铰接设置于第二腿部构件20，锁止件24包括锁止部242和施力部243，施力部243用于带动锁止部242绕铰接轴241的轴线运动，以使锁止部242在解锁位置和锁定位置之间运动，形成杠杆结构。

对应的，第一腿部构件10沿伸缩方向设置有至少两个调节部12，当锁止件24处于解锁位置时，锁止部242与调节部12脱离配合，以使第一腿部构件10与第二腿部构件20可沿伸缩方向相对运动，当锁止件24处于锁定位置时，调节部12可与锁止部242锁止配合，限制第一腿部构件10与第二腿部构件20在伸缩方向上的运动自由度。

锁止件24上设置有弹性复位件244，弹性复位件244用于对锁止件24持续施加朝锁定位置方向运动的作用力。

可以理解的，锁止件24的设置结构有两种：

如图9-图10所示，结构一中，锁止部242与施力部243设置于铰接轴241沿轴向方向上的同一侧，该设置方式的情况下，当需要对第一腿部构件10与第二腿部构件20的相对位置进行调整时，穿戴者需要对施力部243施加远离第二腿部构件20方向的作用力，即从施力部243拉动锁止件24，这样，锁止部242会绕铰接轴241方向朝远离调节部12的方向运动，从而与调节部12之间脱离配合。而弹性复位件244可以为压簧、拉簧、扭簧中的一种，当弹性复位件244为压簧时，压簧与锁止部242分置在铰接轴241沿轴向方向上的相对两侧，对锁止件24远离施力部243的一端持续施加朝远离第二腿部构件20方向的弹性作用力，使常规状态下锁止部242保持在可与调节部12锁止配合的位置上；当弹性复位件244为拉簧时，拉簧与锁止部242、施力部243设置在铰接轴241沿轴向方向上的同一侧，对锁止件24持续施加靠近第二腿部构件20方向上的拉力；而当弹性复位件244为扭簧时，扭簧可套设在铰接轴241的外部，扭簧所延伸出的扭臂分别抵于锁止件24以及第二腿部构件20，从而对锁止件24持续施加靠近第二腿部构件20方向的作用力。

如图11-图12所示，结构二中，锁止部242与施力部243分置于铰接轴241沿轴向方向上的相对两侧，该设置方式的情况下，当需要对第一腿部构件10与第二腿部构件20的相对位置进行调整时，穿戴者需要对施力部243施加靠近第二腿部构件20方向的作用力，即从施力部243按压锁止件24，这样，锁止件24位于锁止部242的一侧会翘起，锁止部242会绕铰接轴241方向朝远离调节部12的方向运动，从而与调节部12之间脱离配合。而弹性复位件244可以为压簧、拉簧、扭簧中的一种，当弹性复位件244为压簧时，压簧与施力部243设置在铰接轴241沿轴向方向上的同一侧，在施力部243失去外力作用的情况下对施力部243持续施加远离第二腿部构件20方向的弹性作用力，使常规状态下锁止部242保持在可与调节部12锁止配合的位置上；当弹性复位件244为拉簧时，拉簧与锁止部242设置在铰接轴241沿轴向方向上的同一侧，对锁止件24持续施加靠近第二腿部构件20方向上的拉力；而当弹性复位件244为扭簧时，扭簧可套设在铰接轴241的外部，扭簧所延伸出的扭臂分别抵于锁止件24以及第二腿部构件20，从而对锁止件24持续施加靠近第二腿部构件20方向的作用力。

本实施方式中的弹性复位件244采用扭簧，扭簧相对于压簧与拉簧而言，用压簧或者拉簧的结构较为复杂，需要能维持压簧不不会偏移压缩的立柱或者能挂住拉簧两端的挂钩，这种结构会使得整体空间尺寸偏大、结构中零件数量多，而扭簧的尺寸较小，结构尺寸小，有利于外骨骼系统的安装。并且，压簧的压缩量的限制条件较多，同样的末端空间位移和力矩要求，扭簧的整体尺寸和数量会小得多。

本实施方式中，锁止件24设置在第二腿部构件20的外侧，为了让锁止部242能够通过第二腿部构件20与导向空间内的第一腿部构件10相配合，第二腿部构件20在对应锁止部242的位置上开设有通孔25，锁止部242设置有插销2421，插销2421活动设置于通孔25内并与锁止件24交接配合，通过锁止件24的驱动，从而让插销2421在穿出通孔25以及收回通孔25的位置之间往复运动，而第一腿部构件10上的各调节部12则设置有结构与插销2421相对应的插槽，插槽可以为通槽或沉槽，在插销2421从通孔25穿出时，插销2421可插接到插槽内从而对第一腿部构件10与第二腿部构件20之间的伸缩方向运动自由度进行限制。

可以理解的是，在插槽为沉槽的情况下，由于第一腿部构件10的内侧没有相应的限位结构对其伸缩方向自由度进行限制，为了提高锁止状态下的稳定性，第一腿部构件10的内侧与盖板23之间设置有限位结构，第一腿部构件10的内侧对应各插槽设置有多个卡孔13，对应的，盖板23与第一腿部构件10相对的一侧设置有卡销26，卡孔13的外缘与卡销26的端部可以通过圆弧过渡，以使两者更易于脱离配合，在插销2421伸出通孔25并插接于插槽内时，插销2421会对第一腿部构件10施加一定朝向内侧方向的作用力，从而让对应的卡孔13与卡销26配合，从而对第一腿部构件10的内侧及外侧进行限位，而让插销2421与插槽脱离配合，第一腿部构件10在导向空间内具有一定的活动间隙，卡孔13与卡销26则可脱离配合，提供第一腿部构件10沿伸缩方向运动的自由度。

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 (12)

1.一种外骨骼腿部组件，其特征在于，至少包括：

第一腿部构件(10)和第二腿部构件(20)；

所述第二腿部构件(20)与所述第一腿部构件(10)可拆连接，所述第二腿部构件(20)与所述第一腿部构件(10)之间具有伸缩方向的运动自由度；

所述第一腿部构件(10)的一侧与所述第二腿部构件(20)的一侧分别用于提供穿戴者腿部穿戴空间；

所述第一腿部构件(10)和/或所述第二腿部构件(20)设置有防呆结构，所述防呆结构用于限制所述第一腿部构件(10)与第二腿部构件(20)装配过程中的装配方向，以使在装配状态下，所述腿部穿戴空间均位于所述外骨骼腿部组件的同一侧。

2.根据权利要求1所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述防呆结构包括：

防呆件，设置于所述第一腿部构件(10)或所述第二腿部构件(20)；

所述第一腿部构件(10)、所述第二腿部构件(20)中的至少一个沿伸缩方向设置有导向结构，所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)之间可通过所述导向结构沿伸缩方向运动，所述防呆件与所述导向结构配合设置。

3.根据权利要求1或2所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述防呆结构包括：

第一防呆部(11)与第二防呆部(21)，所述第一防呆部(11)设置于所述第一腿部构件(10)，所述第二防呆部(21)设置于所述第二腿部构件(20)；

所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)的装配状态下，所述第一防呆部(11)与所述第二防呆部(21)相互配合设置，以提供所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)在伸缩方向上的运动空间。

4.根据权利要求3所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述第一防呆部(11)与第二防呆部(21)分别为凸条以及与所述凸条结构相匹配的凹槽，所述凸条与所述凹槽均沿伸缩方向延伸设置；

当所述第一防呆部(11)为所述凸条时，所述第二防呆部(21)对应为所述凹槽；当所述第一防呆部(11)为所述凹槽时，所述第二防呆部(21)对应为所述凸条。

5.根据权利要求3所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述第一腿部构件(10)、所述第二腿部构件(20)中的至少一个形成有导向槽(22)，所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)之间通过所述导向槽(22)导向配合，所述导向槽(22)沿伸缩方向设置以提供两者伸缩方向上的运动空间；

所述第一防呆部(11)或所述第二防呆部(21)设置于所述导向槽(22)的槽壁上。

6.根据权利要求1所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)沿伸缩方向具有至少两个锁止位置；

所述外骨骼腿部组件还包括：

锁止件(24)，用于作用于所述第一腿部构件(10)以及所述第二腿部构件(20)，以使所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)保持锁止于其中一个所述锁止位置；所述锁止件(24)还可用于在外力的作用下解锁，以使所述第二腿部构件(20)可相对于所述第一腿部构件(10)沿伸缩方向运动。

7.根据权利要求6所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述锁止件(24)通过铰接轴(241)铰接设置于所述第二腿部构件(20)，所述锁止件(24)包括锁止部(242)和施力部(243)，所述施力部(243)用于带动所述锁止部(242)绕所述铰接轴(241)的轴线运动，以使所述锁止部(242)在解锁位置和锁定位置之间运动；

所述第一腿部构件(10)沿伸缩方向设置有至少两个调节部(12)，当所述锁止件(24)处于解锁位置时，所述锁止部(242)与所述调节部(12)脱离配合，以使所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)可沿伸缩方向相对运动，当所述锁止件(24)处于锁定位置时，所述调节部(12)可与所述锁止部(242)锁止配合，限制所述第一腿部构件(10)与所述第二腿部构件(20)在伸缩方向上的运动自由度。

8.根据权利要求7所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述锁止件(24)上设置有弹性复位件(244)，所述弹性复位件(244)用于对所述锁止件(24)持续施加朝锁定位置方向运动的作用力。

9.根据权利要求8所述的外骨骼腿部组件，其特征在于，所述弹性复位件(244)为扭簧，所述扭簧套设于所述铰接轴(241)。

10.一种外骨骼系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-9中任一项所述的外骨骼腿部组件。

11.根据权利要求10所述的外骨骼系统，其特征在于，还包括：

左腿模组(31)以及右腿模组(32)，所述左腿模组(31)与所述右腿模组(32)之间提供穿戴者双腿的穿戴空间；

所述左腿模组(31)与所述右腿模组(32)均包括所述外骨骼腿部组件，所述左腿模组(31)中的所述防呆结构与所述右腿模组(32)中的所述防呆结构不同。

12.根据权利要求11所述的外骨骼系统，其特征在于，所述左腿模组(31)与所述右腿模组(32)分别包括：

大腿组件(40)，提供穿戴者大腿的穿戴空间；

小腿组件(50)，提供穿戴者小腿的穿戴空间，所述大腿组件(40)与所述小腿组件(50)铰接配合，提供穿戴者膝关节活动自由度；

所述大腿组件(40)与所述小腿组件(50)均采用所述的外骨骼腿部组件。

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