CN109834700A - 膝关节支承部件及外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种膝关节支承部件及外骨骼机器人，该膝关节支承部件包括大腿组件、小腿组件及锁止组件，大腿组件与小腿组件转动连接，锁止组件用于在大腿组件相对于小腿组件在第一方向上转动至预设位置时，使得大腿组件与小腿组件呈锁止状态。使用者穿戴膝关节支承部件后下蹲至大腿组件相对于小腿组件位于预设位置时，锁止组件使得大腿组件与小腿组件呈锁止状态，从而辅助使用者维持生产作业所需的全蹲或半蹲状态。

Description

膝关节支承部件及外骨骼机器人

技术领域

本申请涉及助行机器人技术领域，特别是涉及一种膝关节支承部件及外骨骼机器人。

背景技术

外骨骼机器人是一种直接装备在人体上的非侵入式机械装置。使用者穿戴外骨骼机器人之后，外骨骼机器人可以起到支承人体、辅助人体运动及减轻负重感等作用。

目前，从事物流搬运、建筑搬运、汽车装配、飞机装配等产业的作业人员，常常需要长期处于全蹲或半蹲姿势作业，特别是长期处于半蹲姿势作业时，作业人员容易觉得疲劳，尤其是膝关节的膝盖受到的压力较大，容易受到较大的伤害。

发明内容

本申请主要是提供膝关节支承部件及外骨骼机器人，旨在改善现有技术中对处于全蹲或半蹲姿势的作业人员的支承及保护效果较差的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种膝关节支承部件，该膝关节支承部件包括大腿组件、小腿组件及锁止组件，大腿组件与小腿组件转动连接；其中，锁止组件包括第一锁止件及第二锁止件，第一锁止件与大腿组件固定连接，第二锁止件用于在大腿组件相对于小腿组件在第一方向上转动至预设位置时止挡第一锁止件，以使得大腿组件在第一方向上与小腿组件呈锁止状态。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种外骨骼机器人，该外骨骼机器人包括上述膝关节支承部件。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供的膝关节支承部件包括大腿组件、小腿组件及锁止组件，大腿组件与小腿组件转动连接；锁止组件包括第一锁止件及第二锁止件，第一锁止件与大腿组件固定连接，第二锁止件用于在大腿组件相对于小腿组件在第一方向上转动至预设位置时止挡第一锁止件，以使得大腿组件在第一方向上与小腿组件呈锁止状态。

采用上述结构，当使用者穿戴膝关节支承部件之后，使用者进行下蹲时大腿组件相对于小腿组件在第一方向上转动，并在大腿组件转动至预设位置时，通过第二锁止件止挡第一锁止件的方式，可以阻止大腿组件在第一方向上的进一步转动，从而使得大腿组件在第一方向上与小腿组件呈锁止状态，进而辅助使用者更轻松地维持生产作业所需的全蹲或半蹲状态，减轻甚至消除膝关节的膝盖等受到的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的膝关节支承部件第一实施例的结构示意图；

图2是图1中大腿组件的分解示意图；

图3是图1中小腿组件的分解示意图；

图4是图1中大腿组件与小腿组件转动连接的截面示意图；

图5是图1中锁止组件的分解示意图；

图6是图1中锁止组件与大腿组件及小腿组件相对位置关系的示意图；

图7是图6中相对位置关系另一角度的示意图；

图8是本申请提供的膝关节支承部件第二实施例的分解示意图；

图9是图8中第三限位件及第四锁止件与第二弹性件相对位置关系的示意图；

图10是本申请提供的外骨骼机器人实施例的结构示意图；

图11是图10中外骨骼机器人穿戴于使用者并处于直立状态时的正面示意图；

图12是图10中外骨骼机器人穿戴于使用者并处于直立状态时的侧面示意图；

图13是图10中外骨骼机器人穿戴于使用者并处于半蹲状态时的侧面示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

外骨骼机器人是一种直接装备在人体上的非侵入式机械装置。使用者穿戴外骨骼机器人之后，外骨骼机器人可以起到支承人体、辅助人体运动及减轻负重感等作用。

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、飞机装配等产业的作业人员，常常需要长期处于全蹲或半蹲姿势作业，特别是长期处于半蹲姿势作业时，作业人员容易觉得疲劳，尤其是膝关节的膝盖受到的压力较大，容易受到较大的伤害。为此，本申请提供了如下实施例。

参阅图1，图1是本申请提供的膝关节支承部件第一实施例的结构示意图。

本实施例的膝关节支承部件10包括大腿组件11、小腿组件12及锁止组件13，大腿组件11与小腿组件12转动连接。

可选地，膝关节支承部件10还包括轴承件14，大腿组件11与小腿组件12分别与轴承件14的内圈及外圈配合连接，以使得两者实现转动连接。

参阅图2，图2是图1中大腿组件11的分解示意图。

大腿组件11包括大腿连接座111、大腿支承板112及大腿绑带113，大腿支承板112与大腿连接座111固定连接，大腿绑带113与大腿支承板112连接，以将大腿组件11绑缚于使用者的大腿。

需要说明的是，本申请实施例中所述的“使用者”一般为成年人，对于不同的使用者，其性别、身高、体重等可能存在差异，使得绑缚的位置可能也存在差异。

其中，大腿连接座111包括第一安装部1111及第二安装部1112，第二安装部1112与第一安装部1111同轴设置，且大腿连接座111通过第一安装部1111与锁止组件13固定连接，大腿连接座111通过第二安装部1112与小腿组件12转动连接。

可选地，第一安装部1111及第二安装部1112均呈圆柱设置，且第一安装部1111呈中空设置，这样不仅可以降低大腿连接座111的重量，还可以增加大腿连接座111的承载能力。

可选地，第一安装部1111及第二安装部1112之间形成容纳空间1113，这样可以降低大腿连接座111的重量。

可选地，大腿支承板112具有一定的弧度，以适应使用者大腿弧度的变化，例如，使用者大腿的直径从腰部至小腿逐渐变小，从而增加大腿支承板112与使用者大腿之间的贴合度。

可选地，大腿绑带113由纺织纤维、皮革等材料制成，以使得大腿绑带113具有一定的强度及柔韧性，从而增加大腿组件11与使用者大腿之间的绑缚效果。

可选地，大腿支承板112的长度与使用者大腿长度一致，大腿绑带113的数量可以为多个，多个大腿绑带113在不同的位置将大腿组件11绑缚于使用者大腿，从而增加绑缚效果。

本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

共同参阅图2及图4，图3是图1中小腿组件12的分解示意图，图4是图1中大腿组件11与小腿组件12转动连接的截面示意图。

小腿组件12包括小腿连接座121、小腿支承板122及小腿绑带123，小腿支承板122与小腿连接座121固定连接，小腿绑带123与小腿支承板122连接，以将小腿组件12绑缚于使用者的小腿。

可选地，小腿连接座121呈圆柱设置，并套设于第二安装部1112，以与大腿连接座111转动连接。

可选地，小腿支承板122部分呈弯折设置，本实施例中，小腿支承板122靠近小腿连接座121的一端朝向大腿组件11弯折，以减小小腿支承板122与大腿支承板112之间的距离，从而增加小腿支承板122及大腿支承板112与使用者身体的贴合度。

可选地，小腿绑带123由纺织纤维、皮革等材料制成，以使得小腿绑带123具有一定的强度及柔韧性，从而增加小腿组件12与使用者小腿之间的绑缚效果。

可选地，小腿支承板122的长度与使用者小腿长度一致，小腿绑带123的数量可以为多个，多个小腿绑带123在不同的位置将小腿组件12绑缚于使用者小腿，从而增加绑缚效果。

进一步地，小腿组件12还包括第一限位件124及第二限位件125，第一限位件124及第二限位件125与小腿连接座121固定连接，并沿小腿连接座121的周向设置。

需要说明的是，在使用者穿戴膝关节支承部件10之后，使用者在下蹲或起身时，可以认为小腿组件12固定不动，主要是大腿组件11相对于小腿组件12转动。同时，由于第一限位件124及第二限位件125与小腿连接座121固定连接，为了简化附图中的结构，可以认为大腿组件11相对于第一限位件124及第二限位件125的位置即为大腿组件11相对于小腿组件12的位置。

可选地，第一限位件124及第二限位件125与小腿连接座121为一体成型件，以减小小腿组件12的复杂程度及装配难度，并降低小腿组件12的加工成本。

可选地，第一限位件124及第二限位件125与小腿连接座121可拆卸连接，以在第一限位件124及第二限位件125损坏之后，方便地进行更换，从而延长小腿组件12的使用寿命。

本实施例中，轴承件14可以为深沟球轴承，大腿连接座111及小腿连接座121分别与轴承件14的内圈及外圈配合连接，以使得大腿组件11与小腿组件12转动连接。

共同参阅图2至图7，图5是图1中锁止组件13的分解示意图，图6是图1中锁止组件13与大腿组件11及小腿组件12相对位置关系的示意图，图7是图6中相对位置关系另一角度的示意图。

锁止组件13包括第一锁止件131及第二锁止件132，第一锁止件131与大腿组件11固定连接，第二锁止件132用于在大腿组件11相对于小腿组件12在第一方向上转动至预设位置时止挡第一锁止件131，以使得大腿组件11在第一方向上与小腿组件12呈锁止状态。

本实施例中，第一方向可以是在使用者穿戴膝关节支承部件10之后，使用者下蹲的过程中，大腿组件11相对于小腿组件12转动的方向，如图5至图7中箭头A所示的方向。

本实施例中，预设位置可以是在使用者穿戴膝关节支承部件10之后，使用者处于全蹲或半蹲状态时，大腿组件11相对于小腿组件12的位置。

需要说明的是，本实施例的预设位置可以是任意的，它与使用者下蹲的程度有关，这样可以提高膝关节支承部件10的灵活性。

本实施例中，锁止状态可以指大腿组件11相对于小腿组件12转动至预设位置之后无法在第一方向上进一步转动。

需要说明的是，在上述锁止状态下，使用者可以借助膝关节支承部件10维持较长时间的全蹲或半蹲状态，以辅助使用者能够更轻松地维持生产作业所需的全蹲或半蹲状态，从而减轻甚至消除膝关节的膝盖等受到的伤害。

本实施例中，第一锁止件131通过第一安装部1111与大腿连接座111固定连接，从而与大腿组件11固定连接。

可选地，第一锁止件131与大腿连接座111可拆卸连接，以在第一锁止件131损坏之后，方便地进行更换，从而延长锁止组件13的使用寿命。

可选地，第一锁止件131与大腿连接座111为一体成型件，以减小膝关节支承部件10的复杂程度及装配难度，并降低膝关节支承部件10的加工成本。

可选地，第二锁止件132的数量为多个，例如两个，两个第二锁止件132同时止挡第一锁止件131，可以增加大腿组件11与小腿组件12之间的锁止效果。

本实施例中，第一锁止件131包括多个沿第一方向设置的第一卡合部1311，第二锁止件132包括第二卡合部1321，第二卡合部1321可插设于第一卡合部1311，从而使得第二锁止件132在第一方向上可止挡第一锁止件131。

可选地，第一锁止件131为类似于棘轮的构件，包括多个沿其周向均匀设置的类似于齿形的第一卡合部1311，以使得第二卡合部1321与第一卡合部1311啮合。

可选地，第二锁止件132为类似于棘爪的构件，第二锁止件132与第一锁止件131组成棘轮机构，以使得第二锁止件132与第一锁止件131之间只存在单向转动。本实施例中，第二锁止件132与第一锁止件131在第一方向上呈锁止状态。

在一些实施例中，第二锁止件132与小腿连接座121连接，以在大腿组件11转动至预设位置时止挡第一锁止件131，从而阻止大腿组件11相对于小腿组件12在第一方向上的进一步转动，进而辅助使用者进行全蹲或半蹲。

本实施例中，第一锁止件131还包括第二止挡部1312及第三止挡部1313，第二止挡部1312及第三止挡部1313沿着大腿连接座111周向设置。

再次参阅图5至图7，锁止组件13还包括第三锁止件133，第三锁止件133套设于大腿组件11并与第二锁止件132连接，以在大腿组件11转动至预设位置时，第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133。

本实施例中，第三锁止件133套设于第二安装部1112，在第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133，且第二锁止件132在第一方向上止挡第一锁止件131时，大腿连接座111在第一方向上与小腿连接座121呈锁止状态。

可选地，第三锁止件133为类似于圆环的结构，套设于大腿连接座111，并与第一锁止件131相邻设置，以在第二锁止件132与第三锁止件133连接时，第二锁止件132在第一方向上可止挡第一锁止件131。

可选地，第一锁止件131及第二锁止件132设置于第三锁止件133的同一侧，以在第三锁止件133套设于大腿连接座111时，第二锁止件132在第一方向上可止挡第一锁止件131。

可选地，第一限位件124的止挡位置在第一方向上位于预设位置的下游，第三锁止件133设置有第一止挡部1331，第一止挡部1331在第一方向上与第一限位件124相对设置，在大腿组件11转动至预设位置时，第三锁止件133可相对于小腿连接座121在第一方向上继续转动至第一止挡部1331抵接于第一限位件124，以使得第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133。

本实施例中，在第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133时，第二卡合部1321插设于第一卡合部1311，以使得第二锁止件132在第一方向上止挡第一锁止件131。

可选地，在大腿组件11转动至预设位置的过程中，第二卡合部1321插设于第一卡合部1311，以推动第三锁止件133转动至预设位置，此时，第一止挡部1331位于预设位置。进一步地，在第三锁止件133继续转动至第一止挡部1331抵接于第一限位件124的过程中，第二锁止件132相对于第三锁止件133可转动，使得第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311，此时，第三锁止件133可以在第一方向上继续转动。

进一步地，第三止挡部1313在第二方向上与第二限位件125相对设置，以在大腿组件11相对于小腿组件12在第二方向上转动至初始位置时，第三止挡部1313抵接于第二限位件125。

本实施例中，初始位置可以是在使用者穿戴膝关节支承部件10之后，使用者处于站立或直立时，大腿组件11相对于小腿组件12的位置。

本实施例中，第二方向可以是在使用者穿戴膝关节支承部件10之后，使用者从上述预设位置(全蹲或半蹲状态)起身到初始位置(站立或直立状态)的过程中，大腿组件11相对于小腿组件12转动的方向，如图6及图7中箭头B所示的方向。其中，第二方向与第一方向互为反向设置。

可选地，第三止挡部1313在第二方向上与第一止挡部1331相对设置，以在大腿组件11转动至初始位置的过程中，第二锁止件132相对于第三锁止件133转动，使得第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311，从而使得第三锁止件133相对于小腿组件12在第二方向上可转动至第一止挡部1331抵接于第二止挡部1312。

可选地，锁止组件13还包括第一弹性件134，第一弹性件134与第二锁止件132及第三锁止件133连接，以在第一弹性件134发生弹性变形时，第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311，并在第一弹性件发生弹性变回复时，第二卡合部1321插设于第一卡合部1311。

可选地，第一弹性件134为扭转弹簧，扭转弹簧套设于第二锁止件132与第三锁止件133的连接部(图中未标注)，其两个自由端分别与第一锁止件131及第三锁止件133连接，以使得第二锁止件132在扭转弹簧的作用下在第一方向上止挡第一锁止件131，此时，第二卡合部1321插设于第一卡合部1311，或者，扭转弹簧发生弹性变形使得第二锁止件132相对于第三锁止件133转动，此时，第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311。

如前所述，第一锁止件131可以为棘轮，第二锁止件132可以为棘爪，第三锁止件133可以为邻近第一锁止件131设置的圆环，棘爪与圆环连接，那么，棘爪、棘轮、扭转弹簧及圆环可以组成一个单向转动的棘轮机构。具体地，棘爪在扭转弹簧的作用下插设于棘轮，使得棘轮在第一方向上相对于棘爪及圆环不可转动，并在第二方向上相对于棘爪或圆环可转动，或者说，棘爪及圆环在第一方向上相对于棘轮可转动，并在第二方向上相对于棘轮不可转动。

本实施例中，当使用者穿戴膝关节支承部件10之后，可以从站立或直立状态下蹲至半蹲或全蹲状态，或者从半蹲或全蹲状态起身至站立或直立状态，下面就上述两个过程分别进行详细说明。

下面对本实施例中大腿组件11相对小腿组件12从初始位置转动至预设位置，并在锁止组件13的作用下呈锁止状态的过程进行详细说明：

首先，在大腿组件11相对于小腿组件12从初始位置(站立或直立状态)转动至预设位置(半蹲或全蹲状态)的过程中，大腿连接座111带动第一锁止件131相对于小腿连接座121在第一方向上转动，此时，第三止挡部1313在第一方向上抵接于第一止挡部1331，第二卡合部1321插接于第一卡合部1311，从而推动第二锁止件132及第三锁止件133相对于小腿连接座121在第一方向上转动，直至大腿组件11相对于小腿组件12到达预设位置。显然，锁止组件13也位于预设位置。

然后，由于第一限位件124的止挡位置在第一方向上位于预设位置的下游，使得第三锁止件133相对于小腿连接座121继续转动，此时，第二锁止件132相对于第三锁止件133转动使得第一弹性件134发生弹性变形，从而使得第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311，直至第一止挡部1331在第一方向上抵接于第一限位件124，此时，第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133，与此同时，第一弹性件124发生弹性回复，使得第二卡合部1321插设于第一卡合部1311，此时，第二锁止件132在第一方向上止挡第一锁止件131。显然，由于第一限位件124与小腿连接座121固定连接，第一锁止件131与大腿连接座111固定连接，并且，第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133，第二锁止132在第一方向上止挡第一锁止件131，使得锁止组件13在第一方向上对大腿组件11与小腿组件12进行锁止，也即是，在锁止组件13的锁止作用下，大腿组件11在第一方向上与小腿组件12呈锁止状态。

下面对本实施例中大腿组件11及锁止组件13相对小腿组件12从预设位置转动至初始位置的过程进行详细说明：

如前所述，大腿组件11相对于小腿组件12转动的过程中，第二锁止件132只在第一方向上止挡第一锁止件131以进行锁止。

首先，在大腿组件11相对于小腿组件12从预设位置(半蹲或全蹲状态)转动至初始位置(站立或直立状态)的过程中，第二锁止件132相对于第三锁止件133转动使得第一弹性件134发生弹性变形，从而使得第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311，与此同时，第一锁止件131跟随大腿连接座111在第二方向上转动，直至第三止挡部1313抵接于第二限位部125，此时，大腿连接座111及第一锁止件131位于初始位置。

然后，第三锁止件133及第二锁止件132在第二方向上转动，直至第一止挡部1331抵接于第三止挡部1313，此时，第三锁止件133及第二锁止件132位于初始位置。

当大腿组件11及锁止件13位于初始位置之后，第一弹性件124发生弹性回复，使得第二卡合部1321插设于第一卡合部1311。

需要说明的是，在使用者穿戴膝关节支承部件10之后，使用者在正常走路过程中，第一止挡部1331不会抵接于第一限位件124，使得锁止组件13并不会妨碍使用者正常走路。

共同参阅图8及图9，图8是本申请提供的膝关节支承部件第二实施例的分解示意图，图9是图8中第三限位件126及第四锁止件136与第二弹性件135相对位置关系的示意图。

本实施例的小腿组件12还包括第三限位件126，第三限位件126与小腿连接座121固定连接，并与第一限位件124及第二限位件125沿小腿连接座121的周向设置。

可选地，第三限位件126与小腿连接座121为一体成型件，以减小小腿组件12的复杂程度及装配难度，并降低小腿组件12的加工成本。

可选地，第三限位件126与小腿连接座121可拆卸连接，以在第三限位件126损坏之后，方便地进行更换，从而延长小腿组件12的使用寿命。

本实施例的锁止组件13还包括第二弹性件135及第四锁止件136，第二弹性件135套设于第二安装部1112，第四锁止件136可部分容置于容纳空间1113。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”及“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”及“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

可选地，第二弹性件135为扭转弹簧，并呈螺旋状设置，主要承受扭矩作用力。

需要说明的是，第二弹性件135的尺寸规格及弹性系数等主要参数根据第二弹性件135所需承受的作用力而设计。

可选地，第四锁止件136与第一安装部1111活动连接，且第一安装部1111开设有安装孔1114，第四锁止件136穿设于安装孔1114，以使得第四锁止件136可部分容置于容纳空间1113。

本实施例中，第三限位件126在第一方向上与第二弹性件135的第一端部1351相对设置，并在第四锁止件136部分容置于容纳空间1113时，第四锁止件136在第一方向上与第二弹性件135的第二端部1352相对设置，以在大腿组件11转动至预设位置时，第一端部1351抵接于第三限位件126，且第二端部1352抵接于第四锁止件136。

可选地，第二弹性件135与小腿连接座121固定连接，以使得第一端部1351抵接于第三限位件126，这样可以增加在大腿组件11转动至预设位置的过程中，第三限位件126及第四锁止件136分别对第二弹性件135施加作用力的平稳性。

本实施例中，在大腿组件11转动至预设位置的过程中，且第四锁止件136部分容置于容纳空间1113时，第四锁止件136逐渐靠近第二端部1352，并在第四锁止件136相对于第二弹性件135的转动角度大于或等于角度阈值时，第四锁止件136抵接于第二端部1352。

本实施例中，角度阈值可以是在使用者穿戴膝关节支承部件20之后，使用者在正常走路的过程中，大腿组件11相对于小腿组件12转动的角度大小的最大值，例如，角度阈值为5°。换句话说，使用者在正常走路的过程中，第四锁止件136只会逐渐靠近或远离第二端部1352，且靠近或远离的节奏与使用者的步伐一致，而不会抵接于第二端部1352。

需要说明的是，由于不同使用者的步伐并不完全一致，或者使用者在慢走、快走、奔跑等情况下的步伐也不完全一致，那么，使用者在正常走路的过程中，第四锁止件136也可能会抵接于第二端部1352使得第二弹性件136发生微变形。

本实施例中，在使用者穿戴膝关节支承部件20之后，使用者进行下蹲时，第四锁止件136相对于第二弹性件135的转动角度会大于或等于角度阈值，并在大腿组件11转动至预设位置的过程中，第三限位件126及第四锁止件136分别抵接于第一端部1351及第二端部1352，从而使得第二弹性件135发生弹性变形。显然，这样可以在使用者借助膝关节支承部件10维持较长时间的全蹲或半蹲状态的基础之上，同时对使用者提供弹性或柔性支承，从而使得膝关节支承部件20相较于膝关节支承部件10更加舒适。

可选地，锁止组件13还包括第三弹性件137及拨动件138，第三弹性件137套设于第四锁止件136，拨动件138用于使得第三弹性件137发生弹性变形，从而使得第四锁止件136部分容置于容纳空间1113。

具体地，大腿支承板112开设有第三卡合部1121，拨动件138与大腿支承板112转动连接并包括按压部1381及第四卡合部1382，在拨动件138相对于大腿支承板112转动至第四卡合部1382插设于第三卡合部1121的过程中，按压部1381使得第三弹性件137发生弹性变形，并推动第四锁止件136部分伸入容纳空间1113。

可选地，第三弹性件137为压缩弹簧，第三弹性件137在自然状态或压缩微变形状态下，第四锁止件136并不会在第一方向上与第二端部1352相对设置，也即是，在第四锁止件136相对于第二弹性件135的转动角度大于或等于角度阈值时，第四锁止件136并不会抵接于第二端部1352。

需要说明的是，在使用者穿戴膝关节支承部件20之后，使用者在正常走路的过程中，拨动件138可以不被拨动，此时，第四锁止件136并不会抵接于第二端部1352而妨碍使用者正常走路。本实施例中，使用者在下蹲时，可以先作用于拨动件138而使得第四锁止件136部分伸入容纳空间1113。

本实施例中其他结构与上述膝关节支承部件相同或相似，在此不再赘述。

本实施例中，当使用者穿戴膝关节支承部件20之后，可以从站立或直立状态下蹲至半蹲或全蹲状态，或者从半蹲或全蹲状态起身至站立或直立状态，下面就上述两个过程分别进行详细说明。

下面对本实施例中大腿组件11相对小腿组件12从初始位置转动至预设位置，并在锁止组件13的作用下呈锁止状态的过程进行详细说明：

首先，拨动件138相对于大腿支承板112转动，直至第四卡合部1382插设于第三卡合部1121，与此同时，按压部1381使得第三弹性件137发生弹性变形而推动第四锁止件136部分伸入容纳空间1113，此时，第四锁止件136在第一方向上与第二弹性件135的第二端部1352相对设置。

然后，在大腿组件11相对于小腿组件12从初始位置(站立或直立状态)转动至预设位置(半蹲或全蹲状态)的过程中，大腿连接座111带动第一锁止件131相对于小腿连接座121在第一方向上转动，此时，第三止挡部1313在第一方向上抵接于第一止挡部1331，第二卡合部1321插接于第一卡合部1311，从而推动第二锁止件132及第三锁止件133相对于小腿连接座121在第一方向上转动，直至大腿组件11相对于小腿组件12到达预设位置。与此同时，大腿连接座111带动第四锁止件136相对于小腿连接座121在第一方向上转动，使得第四锁止件136逐渐靠近第二端部1352，并在第四锁止件136相对于第二弹性件135的转动角度大于或等于角度阈值时，第四锁止件136抵接于第二端部1352，进而在大腿组件11转动至预设位置的过程中，第三限位件126及第四锁止件136分别抵接于第一端部1351及第二端部1352，并从第一端部1351及第二端部1352作用于第二弹性件135而使得第二弹性件135发生弹性变形。

进一步地，由于第一限位件124的止挡位置在第一方向上位于预设位置的下游，使得第三锁止件133相对于小腿连接座121继续转动，此时，第二锁止件132相对于第三锁止件133转动使得第一弹性件134发生弹性变形，从而使得第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311，直至第一止挡部1331在第一方向上抵接于第一限位件124，此时，第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133，与此同时，第一弹性件124发生弹性回复，使得第二卡合部1321插设于第一卡合部1311，此时，第二锁止件132在第一方向上止挡第一锁止件131。

显然，由于第一限位件124与小腿连接座121固定连接，第一锁止件131与大腿连接座111固定连接，并且，第一限位件124在第一方向上止挡第三锁止件133，第二锁止132在第一方向上止挡第一锁止件131，使得锁止组件13在第一方向上对大腿组件11与小腿组件12进行锁止，也即是，在锁止组件13的锁止作用下，大腿组件11在第一方向上与小腿组件12呈锁止状态。与此同时，由于第三限位件126与小腿连接座121固定连接，第四锁止件136与大腿连接座111连接，并且，在锁止状态下，第三限位件126及第四锁止件136分别从第一端部1351及第二端部1352作用于第二弹性件135而使得第二弹性件135发生弹性变形，也即是，第二弹性件135弹性反作用于大腿连接座111及小腿连接座121。因此，在锁止组件13的锁止作用下，大腿组件11在第一方向上与小腿组件12呈锁止状态，同时，在第二弹性件135的作用下，该锁止状态为弹性或柔性支承，从而使得膝关节支承部件20相较于膝关节支承部件10更加舒适。

下面对本实施例中大腿组件11及锁止组件13相对小腿组件12从预设位置转动至初始位置的过程进行详细说明：

如前所述，大腿组件11相对于小腿组件12转动的过程中，第二锁止件132只在第一方向上止挡第一锁止件131以进行锁止。

首先，在大腿组件11相对于小腿组件12从预设位置(半蹲或全蹲状态)转动至初始位置(站立或直立状态)的过程中，第二锁止件132相对于第三锁止件133转动使得第一弹性件134发生弹性变形，从而使得第二卡合部1321脱离于第一卡合部1311，与此同时，第一锁止件131跟随大腿连接座111在第二方向上转动，直至第三止挡部1313抵接于第二限位部125，此时，大腿连接座111及第一锁止件131位于初始位置。与此同时，第四锁止件136跟随大腿连接座111在第二方向上转动，此时，第二弹性件135发生弹性回复，第四锁止件136逐渐脱离于第二弹性件135的第二端部1352，直至第四锁止件136位于初始位置。显然，由于第二弹性件135发生弹性回复的过程中会释放弹性势能，这样可以使得大腿组件11相对于小腿组件12从预设位置(半蹲或全蹲状态)转动至初始位置(站立或直立状态)的整个过程更加平稳，更加省力。

然后，第三锁止件133及第二锁止件132在第二方向上转动，直至第一止挡部1331抵接于第三止挡部1313，此时，第三锁止件133及第二锁止件132位于初始位置。

最后，在第四锁止件136位于初始位置时，可以作用于拨动件138而使得第四卡合部1382脱离于第三卡合部1121，与此同时，第三弹性件137发生弹性回复，并推动第四锁止件136脱离于容纳空间1113，直至第四锁止件136不会在第一方向上与第二弹性件135的第二端部1352相对设置。

参阅图10，图10是本申请提供的外骨骼机器人实施例的结构示意图。

本实施例的外骨骼机器人30包括上述任一实施例中的膝关节支承部件，本实施例中以上述第二实施例中的膝关节支承部件20为例进行详细说明。

关于膝关节支承部件20的具体结构，请参照上述膝关节支承部件20第二实施例及膝关节支承部件10第一实施例的详细描述，在此不再赘述。

共同参阅图11至图13，图11是图10中外骨骼机器人30穿戴于使用者并处于直立状态时的正面示意图，图12是图10中外骨骼机器人30穿戴于使用者并处于直立状态时的侧面示意图，图13是图10中外骨骼机器人30穿戴于使用者并处于半蹲状态时的侧面示意图。

本实施例中，外骨骼机器人30包括两组膝关节支承部件20，一组膝关节支承部件20绑缚于使用者左腿，另一组膝关节支承部件20绑缚于使用者右腿，以在使用者下蹲至预设位置时，辅助使用者更轻松地维持生产作业所需的全蹲或半蹲状态，从而减轻甚至消除膝关节的膝盖等受到的伤害。

区别于现有技术的情况，本申请提供的膝关节支承部件包括大腿组件、小腿组件及锁止组件，大腿组件与小腿组件转动连接；锁止组件包括第一锁止件及第二锁止件，第一锁止件与大腿组件固定连接，第二锁止件用于在大腿组件相对于小腿组件在第一方向上转动至预设位置时止挡第一锁止件，以使得大腿组件在第一方向上与小腿组件呈锁止状态。

采用上述结构，当使用者穿戴膝关节支承部件之后，使用者进行下蹲时大腿组件相对于小腿组件在第一方向上转动，并在大腿组件转动至预设位置时，通过第二锁止件止挡第一锁止件的方式，可以阻止大腿组件在第一方向上的进一步转动，从而使得大腿组件在第一方向上与小腿组件呈锁止状态，进而辅助使用者更轻松地维持生产作业所需的全蹲或半蹲状态，减轻甚至消除膝关节的膝盖等受到的伤害。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (15)

1.一种膝关节支承部件，其特征在于，所述膝关节支承部件包括大腿组件、小腿组件及锁止组件，所述大腿组件与所述小腿组件转动连接；

其中，所述锁止组件包括第一锁止件及第二锁止件，所述第一锁止件与所述大腿组件固定连接，所述第二锁止件用于在所述大腿组件相对于所述小腿组件在第一方向上转动至预设位置时止挡所述第一锁止件，以使得所述大腿组件在所述第一方向上与所述小腿组件呈锁止状态。

2.根据权利要求1所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述小腿组件包括小腿连接座及第一限位件，所述小腿连接座与所述大腿组件转动连接，所述第一限位件与所述小腿连接座固定连接，所述锁止组件还包括第三锁止件，所述第三锁止件套设于所述大腿组件并与所述第二锁止件连接，以在所述大腿组件转动至所述预设位置时，所述第一限位件在所述第一方向上止挡所述第三锁止件。

3.根据权利要求2所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述第一限位件的止挡位置在所述第一方向上位于所述预设位置的下游，所述第三锁止件设置有第一止挡部，所述第一止挡部在所述第一方向上与所述第一限位件相对设置，在所述大腿组件转动至所述预设位置时，所述第三锁止件可相对于所述小腿连接座在所述第一方向上继续转动至所述第一止挡部抵接于所述第一限位件，以使得所述第一限位件在所述第一方向上止挡所述第三锁止件。

4.根据权利要求3所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述第一锁止件包括多个沿所述第一方向设置的第一卡合部，所述第二锁止件包括第二卡合部，在所述第一限位件在所述第一方向上止挡所述第三锁止件时，所述第二卡合部插设于所述第一卡合，以使得所述第二锁止件在所述第一方向上止挡所述第一锁止件。

5.根据权利要求4所述的膝关节支承部件，其特征在于，在所述大腿组件转动至所述预设位置的过程中，所述第二卡合部插设于所述第一卡合部，以推动所述第三锁止件转动至所述预设位置，并在所述第三锁止件继续转动至所述第一止挡部抵接于所述第一限位件的过程中，所述第二锁止件相对于所述第三锁止件可转动，使得所述第二卡合部脱离于所述第一卡合部。

6.根据权利要求5所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述小腿组件还包括第二限位件，所述第二限位件与所述小腿连接座固定连接，所述第一锁止件还包括第二止挡部，所述第二止挡部在第二方向上与所述第二限位件相对设置，所述第二方向与所述第一方向互为反向设置，以在所述大腿组件相对于所述小腿组件在所述第二方向上转动至初始位置时，所述第二止挡部抵接于所述第二限位件。

7.根据权利要求6所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述第一锁止件还包括第三止挡部，所述第三止挡部在所述第二方向上与所述第一止挡部相对设置，在所述大腿组件转动至所述初始位置的过程中，所述第二锁止件相对于所述第三锁止件转动，使得所述第二卡合部脱离于所述第一卡合部，从而使得所述第三锁止件相对于所述小腿组件在所述第二方向上可转动至所述第一止挡部抵接于所述第三止挡部。

8.根据权利要求7所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述锁止组件还包括第一弹性件，所述第一弹性件与所述第二锁止件及所述第三锁止件连接，以在所述第一弹性件发生弹性变形时，所述第二卡合部脱离于所述第一卡合，并在所述第一弹性件发生弹性变回复时，所述第二卡合部插设于所述第一卡合。

9.根据权利要求2所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述大腿组件包括大腿连接座，所述小腿连接座与所述大腿连接座转动连接，所述大腿连接座包括第一安装部及第二安装部，所述第二安装部与所述第一安装部同轴设置并形成容纳空间，所述第一锁止件与所述第一安装部固定连接，所述第三锁止件套设于所述第二安装部，在所述第一限位件在所述第一方向上止挡所述第三锁止件，且所述第二锁止件在所述第一方向上止挡所述第一锁止件时，所述大腿连接座在所述第一方向上与所述小腿连接座呈锁止状态。

10.根据权利要求9所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述锁止组件还包括第二弹性件及第四锁止件，所述第二弹性件套设于所述第二安装部，所述第四锁止件可部分容置于所述容纳空间，所述小腿组件还包括第三限位件，所述第三限位件在所述第一方向上与所述第二弹性件的第一端部相对设置，并在所述第四锁止件部分容置于所述容纳空间时，所述第四锁止件在所述第一方向上与所述第二弹性件的第二端部相对设置，以在所述大腿组件转动至所述预设位置时，所述第一端部抵接于所述第三限位件，且所述第二端部抵接于所述第四锁止件。

11.根据权利要求10所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述第二弹性件与所述小腿连接座固定连接，以使得所述第一端部抵接于所述第三限位件，所述第四锁止件与所述第一安装部活动连接，以在所述大腿组件转动至所述预设位置的过程中，且所述第四锁止件部分容置于所述容纳空间时，所述第四锁止件逐渐靠近所述第二端部，并在所述第四锁止件相对于所述第二弹性件的转动角度大于或等于角度阈值时，所述第四锁止件抵接于所述第二端部。

12.根据权利要求11所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述第一安装部开设有安装孔，所述第四锁止件穿设于所述安装孔，所述锁止组件还包括第三弹性件及拨动件，所述第三弹性件套设于所述第四锁止件，所述拨动件用于使得所述第三弹性件发生弹性变形，从而使得所述第四锁止件部分容置于所述容纳空间。

13.根据权利要求12所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述大腿组件还包括大腿支承板，所述大腿支承板与所述大腿连接座固定连接，所述大腿支承板开设有第三卡合部，所述拨动件与所述大腿支承板转动连接并包括按压部及第四卡合部，在所述拨动件相对于所述大腿支承板转动至所述第四卡合部插设于所述第三卡合部的过程中，所述按压部使得所述第三弹性件发生弹性变形，并推动所述第四锁止件部分伸入所述容纳空间。

14.根据权利要求2所述的膝关节支承部件，其特征在于，所述小腿组件还包括小腿支承板，所述小腿支承板与所述小腿连接座固定连接，且所述小腿支承板部分呈弯折设置。

15.一种外骨骼机器人，其特征在于，所述外骨骼机器人包括如权利要求1-14任一所述的膝关节支承部件。