CN109333511A - 一种腰部外骨骼助力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种腰部外骨骼助力装置，包括胸部组件、腰部组件和助力组件，所述助力组件安装于所述腰部组件上，所述助力组件通过支撑杆与所述胸部组件连接，所述助力组件包括第一转轮、第二转轮和弹簧，所述第二转轮与所述弹簧连接并与第一转轮的边缘接触，所述第一转轮的边缘包括圆弧状和凹部和凸部，所述第二转轮可沿第一转轮的边缘移动并带动所述弹簧进行伸缩。本发明通过助力组件中第一转轮与第二转轮的转动，带动弹簧进行压缩或伸展，从而为使用者在搬运过程中提供助力，减轻使用者的劳动负荷，且胸部组件与腰部组件的结构简单，穿戴方便，使用者的负重小，动作灵活性高。
Description
技术领域
本发明涉及外骨骼技术领域，尤其涉及一种腰部外骨骼助力装置。
背景技术
社会的进步和科技发展归功于广大劳动人民的团结合作，尤其是体力工作者做出了巨大贡献，体力工作者通常需要进行长时间的重复性劳动，例如弯腰搬运、下蹲肩扛等，高强度的密集式工作严重损害劳动者的健康，甚至导致腰背肌肉劳损等病症，影响工作效率。
为减轻劳动者的工作强度，助力式外骨骼逐渐兴起，在动力源的支持下辅助人体搬运物品，但其通常结构复杂导致其自身的重量过大，给使用者带来负担，且运动灵活性和穿戴舒适性低。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种腰部外骨骼助力装置，结构简单，在提供助力的同时提高了使用者穿戴的便利性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种腰部外骨骼助力装置，包括胸部组件、腰部组件和助力组件，所述助力组件安装于所述腰部组件上，所述助力组件通过支撑杆与所述胸部组件连接，所述助力组件包括第一转轮、第二转轮和弹簧，所述第二转轮与所述弹簧连接并与第一转轮的边缘接触，所述第一转轮的边缘包括圆弧状的凹部和凸部，所述第二转轮可沿第一转轮的边缘移动并带动所述弹簧进行伸缩。
在一种优选的实施方式中，所述助力组件还包括固定壳和转动轴，所述转动轴安装于所述固定壳上，所述第一转轮穿过所述转动轴并可相对所述转动轴转动。
在一种优选的实施方式中，所述助力组件还包括固定座和安装座，所述弹簧的两端分别与所述固定座和安装座连接，所述第二转轮与所述安装座转动连接。
在一种优选的实施方式中，所述助力组件还包括连接杆，所述连接杆的一端与所述支撑杆连接，所述连接杆的另一端与所述第一转轮或所述固定座连接，并可相对所述第一转轮或固定座转动。
在一种优选的实施方式中，所述连接杆相对所述第一转轮或固定座的转动方向与所述第一转轮相对所述转动轴的转动方向垂直。
在一种优选的实施方式中，所述胸部组件包括胸部挡板、支撑板和固定轴，所述固定轴穿过所述胸部挡板和支撑板，所述支撑板和固定轴之间设有球轴承以使所述支撑板可相对所述固定轴转动，所述支撑杆的两端分别连接与所述支撑板和助力组件上。
在一种优选的实施方式中，所述腰部组件包括两固定板，所述固定板弯折使其内壁形成一凹面，所述助力组件安装于所述固定板的外侧。
在一种优选的实施方式中，所述胸部挡板与固定板之间以及两个所述固定板之间均设有绑带，所述绑带上设有可进行拆卸的插扣。
在一种优选的实施方式中，还设有腿部组件，所述腿部组件包括腿部挡板和固定杆，所述固定杆的两端分别与所述助力组件和腿部挡板连接。
在一种优选的实施方式中，所述助力组件与所述腿部组件均设有两个且相对所述胸部组件对称分布。
本发明的有益效果是：本发明通过助力组件中第一转轮与第二转轮的转动，带动弹簧进行压缩或伸展，从而为使用者在搬运过程中提供助力，减轻使用者的劳动负荷，且胸部组件与腰部组件的结构简单，穿戴方便，使用者的负重小，动作灵活性高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明腰部外骨骼助力装置一个实施例的结构示意图；
图2是图1所示实施例另一方向的结构示意图；
图3是本发明助力组件一个实施例的结构示意图；
图4是本发明腿部组件一个实施例的结构示意图；
图5是本发明胸部组件一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
实施例1
参照图1-图2，本实施例中的腰部外骨骼助力装置包括胸部组件100、腰部组件200、腿部组件300和助力组件400，腰部组件200、腿部组件300和助力组件400均设有两个且对称分布于胸部组件100的两侧。胸部组件100与腰部组件200之间，以及两腰部组件200之间均设有绑带510，使腰部外骨骼助力装置形成可穿戴式结构，便于装置配合人体执行动作。绑带510与胸部组件100、腰部组件200可通过缝纫方式进行连接；优选的，胸部组件100与腰部组件200之间的绑带510以及腰部组件200之间的绑带510上均设有可进行拆卸的插扣520，使用者在将绑带510调整至合适人体的高度和长度后，扣合插扣520即可实现装置与人体的贴合，结构简单、使用和穿戴方便。
优选的，绑带510可进行长度调节，便于使用者调节至适合自身需要的状态，适用于不同体型以及工作场合的劳动者，穿戴灵活性高。
腰部组件200包括两个固定板210，两个固定板210之间通过绑带510连接，固定板210弯折使其内表面内凹，外表面外凸，符合人体仿生学，在使用者穿戴后，固定板210可与人体的髋部和臀部紧密贴合，保证装置穿戴的稳定性。固定板210的外侧固设有安装板220，助力组件400连接于安装板220上，两个助力组件400的一端均连接有支撑杆530，其另一端与腿部组件300连接，支撑杆530可相对助力组件400转动，便于人体进行弯腰动作。人体弯腰进行搬运过程中，助力组件400蓄力，在人体从弯腰到直立过程中，助力组件400释放能量，为人体的直立过程提供助力，辅助人体将物体搬起，减轻使用者在搬运过程中腰部的承重，避免造成损伤。
参照图3，助力组件400包括弹簧420、凸轮430和转轮440，凸轮430的边缘为半径逐渐变化的圆弧，该圆弧包括无缝连接的凹部圆弧431和凸部圆弧432，凹部圆弧431与凸轮430中心的连接半径较小，凸部圆弧432与凸轮430中心的连接半径较大。转轮440与凸轮430的边缘接触并可沿凸轮430的边缘进行转动，转轮440通过连接件与弹簧420连接，当人体弯腰下压时，转轮440由凹部圆弧431转动至凸部圆弧432处，凸轮430压制转轮440使得转轮440压迫弹簧420进行压缩，此时弹簧420蓄力；当人体直立抬腰过程中，转轮440由凸部圆弧432转动至凹部圆弧431处，转轮440不再压迫弹簧420，弹簧420伸展回弹并将其压缩过程中蓄积的弹性力释放，为人体的直立过程提供助力。
具体的，助力组件400还包括固定座460和安装座470，弹簧420的两端分别与固定座460和安装座470连接，转轮440安装于安装座470上，并可相对安装座470转动。助力组件400还包括安装壳410，弹簧420、固定座460与安装座470均位于安装壳410内；安装壳410上还设有一凸轮轴450，凸轮430穿过该凸轮轴450并可相对凸轮轴450转动，人体在弯腰或直立时，将带动凸轮430相对凸轮轴450转动，使得转轮440在凸部圆弧432与凹部圆弧431之间切换，促使安装座470产生位置变化，进而实现弹簧420的压缩与伸展。
优选的，本实施例中的助力组件400还包括连接杆480，连接杆480的两端分别连接支撑杆530和凸轮430，连接杆480和凸轮430可相对转动，因此人体的腿部可向外进行一定角度的屈伸，扩大腿部的活动范围，便于使用者进行弯腰搬运。优选的，连接杆480相对于凸轮430的转动方向与凸轮430相对于凸轮轴450的转动方向垂直。
参照图4，腿部组件300包括腿部挡板310和固定杆320，固定杆320弯折呈L型，固定杆320的一端与安装壳410连接，另一端与腿部挡板310连接，腿部挡板310呈薄板状，其内壁向外凹陷，使腿部挡板310的内表面与使用者的大腿贴合，对大腿进行支撑，在人体进行弯腰、直立时，因腿部组件300的支撑作用，凸轮430能够相对凸轮轴450进行转动，进而实现弹簧420的伸缩。
参照图5，胸部组件100包括胸部挡板110和支撑板120，胸部挡板110与支撑板120通过固定轴130连接，胸部挡板110紧贴使用者的胸部，用于在使用者进行弯腰或直立时对胸部进行支撑。优选的，支撑板120与固定轴130之间还设有球轴承，使得支撑板120可相对固定轴130进行旋转，便于人体进行左右倾斜或腿部的前后调整；两个支撑杆530的端部分别连接于支撑板120的两侧，胸部组件100与腰部组件200之间的绑带510分别连接于胸部挡板110和固定板210之间。
实施例2
本实施例与实施例1不同的是，本实施例中的连接杆480两端分别与支撑杆530和固定座460连接，凸轮430与腿部组件300连接，因此当使用者腿部进行前后运动时，即可带动凸轮430进行旋转，从而实现弹簧420的压缩和伸展，连接杆480与固定座460转动连接，同样可进行相互转动，使使用者的腿部可向外进行屈伸，增加了助力组件400的安装灵活性，且结构简单，使用方便、快捷。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (10)
1.一种腰部外骨骼助力装置，其特征在于，包括胸部组件、腰部组件和助力组件，所述助力组件安装于所述腰部组件上，所述助力组件通过支撑杆与所述胸部组件连接，所述助力组件包括第一转轮、第二转轮和弹簧，所述第二转轮与所述弹簧连接并与第一转轮的边缘接触，所述第一转轮的边缘包括圆弧状的凹部和凸部，所述第二转轮可沿第一转轮的边缘移动并带动所述弹簧进行伸缩。
2.根据权利要求1所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述助力组件还包括固定壳和转动轴，所述转动轴安装于所述固定壳上，所述第一转轮穿过所述转动轴并可相对所述转动轴转动。
3.根据权利要求2所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述助力组件还包括固定座和安装座，所述弹簧的两端分别与所述固定座和安装座连接，所述第二转轮与所述安装座转动连接。
4.根据权利要求3所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述助力组件还包括连接杆，所述连接杆的一端与所述支撑杆连接，所述连接杆的另一端与所述第一转轮或所述固定座连接，并可相对所述第一转轮或固定座转动。
5.根据权利要求4所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述连接杆相对所述第一转轮或固定座的转动方向与所述第一转轮相对所述转动轴的转动方向垂直。
6.根据权利要求1所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述胸部组件包括胸部挡板、支撑板和固定轴，所述固定轴穿过所述胸部挡板和支撑板，所述支撑板和固定轴之间设有球轴承以使所述支撑板可相对所述固定轴转动，所述支撑杆的两端分别连接与所述支撑板和助力组件上。
7.根据权利要求6所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述腰部组件包括两固定板，所述固定板弯折使其内壁形成一凹面，所述助力组件安装于所述固定板的外侧。
8.根据权利要求7所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述胸部挡板与固定板之间以及两个所述固定板之间均设有绑带，所述绑带上设有可进行拆卸的插扣。
9.根据权利要求1至8任一项所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，还设有腿部组件，所述腿部组件包括腿部挡板和固定杆，所述固定杆的两端分别与所述助力组件和腿部挡板连接。
10.根据权利要求9所述的腰部外骨骼助力装置，其特征在于，所述助力组件与所述腿部组件均设有两个且相对所述胸部组件对称分布。
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