CN110861070B - 支承组件及外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种支承组件及外骨骼机器人，该支承组件包括腿部组件、腰部组件及弹性组件，腰部组件能够相对于腿部组件转动，在腰部组件相对于腿部组件转动过程中，弹性组件能够发生弹性形变，以产生弹性回复力而支承腰部组件。使用者在弯腰的过程中，弹性回复力能够支承使用者身体的弯曲部分，从而辅助使用者更加轻松地维持生产作业所需的弯腰状态，进而缓解腰部疲劳，减轻甚至消除腰部受到的伤害。

Description

支承组件及外骨骼机器人

技术领域

本申请涉及助行机器人技术领域，特别是涉及一种支承组件及外骨骼机器人。

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，常常需要长期处于弯腰状态进行作业，作业人员容易觉得疲劳，腰部容易受到较大的伤害，例如，腰椎劳损、腰间盘突出等。

发明内容

本申请主要是提供一种支承组件及外骨骼机器人，旨在改善现有技术中对处于弯腰状态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，本申请提供了一种支承组件，该支承组件包括腿部组件、腰部组件及弹性组件，腰部组件能够相对于腿部组件转动，弹性组件连接于腿部组件与腰部组件之间；其中，在腰部组件相对于腿部组件转动过程中，弹性组件能够发生弹性形变，以产生弹性回复力，从而支承腰部组件。

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支承组件。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请的腰部组件能够相对于腿部组件转动，在腰部组件相对于腿部组件转动过程中，弹性组件能够发生弹性形变，以产生弹性回复力，从而支承腰部组件。使用者在弯腰的过程中，弹性回复力能够支承使用者身体的弯曲部分，从而辅助使用者更加轻松地维持生产作业所需的弯腰状态，进而缓解腰部疲劳，减轻甚至消除腰部受到的伤害。

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，进一步能够以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请提供的外骨骼机器人实施例的结构示意图；

图2是图1中腿部组件的结构的分解示意图；

图3是图1中腰部组件的结构的分解示意图；

图4是图1中弹性组件的结构的分解示意图；

图5是图4中第二安装部与第一安装部转动连接的结构的截面示意图；

图6是图4中第一止挡件及第二止挡件与扭转弹性件相对于位置关系的示意图；

图7是图1中胸部组件的结构的分解示意图；

图8是图1中胸部支承架的结构的分解示意图；

图9是图8中弹性伸缩部的结构的截面示意图；

图10是图1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11是图1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12是图1中外骨骼机器人穿戴于使用者并处于弯腰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。

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，常常需要长期处于弯腰状态进行作业，作业人员容易觉得疲劳，腰部容易受到较大的伤害，例如，腰椎劳损、腰间盘突出等。如果可穿戴式外骨骼机器人通过动力驱动实现助力，电池、减速电机、驱动器、传感器及控制***等构件占到外骨骼机器人本身重量的三分之一，这样不仅增加了使用者的负重感，而且人机耦合度较差，设备成本较高。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10包括腿部组件11、腰部组件12、弹性组件13及胸部组件14，腰部组件12能够相对于腿部组件11转动，弹性组件13连接于腿部组件11与腰部组件12之间，胸部组件14与腰部组件12连接。

其中，在腰部组件12相对于腿部组件11转动过程中，弹性组件13能够发生弹性形变，以产生弹性回复力，从而支承腰部组件12。

本实施例中，腿部组件11、腰部组件12及弹性组件13可以构成用于髋关节的支承组件，腰部组件12及胸部组件14可以构成用于胸部的支承组件。

可选地，外骨骼机器人10进一步包括用于与腿部组件11连接的腿部连接座15及用于与腰部组件12连接的腰部连接座16。

可选地，腿部连接座15及腰部连接座16呈圆盘状或圆环状设置。

可选地，外骨骼机器人10进一步包括胸部支承架17，胸部支承架17的一端固定连接于胸部组件14，胸部支承架17的另一端设置于腰部组件12，胸部支承架17的另一端能够进行弹性伸缩，以使得胸部支承架17的长度可调。

参阅图2，图2是图1中腿部组件11的结构的分解示意图。

腿部组件11包括腿部支承板111、腿部绑缚带112及腿部连接扣113，腿部支承板111与腿部连接座15活动连接，且腿部支承板111相对于腿部连接座15不能够在第一方向及与第一方向相反的方向上转动，腿部连接扣113与腿部绑缚带112的两端连接，以使得腿部绑缚带112围成环状，且腿部连接扣113与腿部支承板111固定连接，从而将腿部组件11绑缚于使用者腿部。

本申请实施例中所述的“使用者”可以为成年人，对于不同的使用者，其性别、身高、体重等可能存在差异，使得腿部组件11绑缚于使用者腿部的位置可能也存在差异。

本实施例中，第一方向可以是使用者在弯腰的过程中，腰部组件12相对于腿部组件11转动的方向。

可选地，腿部支承板111与腿部连接座15为一体成型构件，这样可以降低外骨骼机器人10的复杂程度及装配难度。

可选地，腿部支承板111与腿部连接座15铰接，腿部支承板111能够相对于腿部连接座15在垂直于第一方向的方向上转动。本实施例中，腿部组件11绑缚于使用者腿部时，腿部支承板111及腿部连接座15一般位于使用者的外侧面，由于大腿的直径一般从腰部至小腿逐渐变小，当腿部连接座15位于腰部位置时，腿部支承板111绑缚于使用者大腿的过程中，腿部支承板111能够相对于腿部连接座15在垂直于第一方向的方向上转动，也即是，可以使得腿部支承板111紧贴于使用者大腿，从而增加腿部支承板111与使用者大腿之间的贴合度。

可选地，腿部支承板111部分呈弯折设置。本实施例中，腿部支承板111靠近腿部连接座15的一端呈弯折设置，在腿部组件11绑缚于使用者腿部时，腿部支承板111邻近腿部连接座15的一端的弯折部分往靠近大腿的方向延伸，以减小腿部支承板111与腰部组件12之间的距离，从而增加腿部组件11与使用者腿部的贴合度。

可选地，腿部支承板111具有一定的弧度，以适应使用者腿部弧度的变化，例如，腿部支承板111绑缚于使用者大腿，大腿的直径一般从腰部至小腿逐渐变小，从而增加腿部支承板111与使用者大腿之间的贴合度。

可选地，腿部绑缚带112由纺织纤维、皮革等材料制成，以使得腿部绑缚带112具有一定的强度及柔韧性，从而增加腿部组件11与使用者腿部之间的绑缚效果。

可选地，腿部支承板111的长度与使用者大腿长度一致，腿部绑缚带112的数量可以为多个，多个腿部绑缚带112在不同的位置将腿部组件11绑缚于使用者腿部，从而增加绑缚效果。

本实施例中，使用者可以通过腿部连接扣113调整腿部绑缚带112围成环状的大小，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。

再次参阅图2，腿部组件11进一步包括腿部连接杆114及腿部挡板115，腿部连接杆114的一端与腿部挡板115连接，腿部连接杆114的另一端与腿部支承板111远离腿部连接座15的一端连接。

可选地，腿部连接杆114呈弯折设置，例如，可以是圆弧形构件，在腿部组件11绑缚于使用者腿部时，腿部连接杆114的一部分位于使用者腿部的前侧面，腿部连接杆114的另一部分位于使用者腿部的外侧面。

可选地，腿部挡板115呈圆盘状设置，以增加腿部挡板115与使用者腿部的作用面积，从而增加腿部组件11的舒适度。

在其他一些实施例中，腿部连接杆114与腿部挡板115可以为一体成型构件，这样可以降低腿部组件11的复杂程度及装配难度。

本实施例中，使用者在弯腰的过程中，腰部组件12相对于腿部组件11在第一方向上转动，与此同时，腿部挡板115抵接于使用者腿部的前侧面，以防止腿部组件11跟随腰部组件12在第一方向上转动，从而增加外骨骼机器人10的可靠性。

可选地，腿部连接杆114与腿部支承板111的连接位置可调，以使得腿部挡板115与腿部支承板111的距离可调，从而适应不同使用者腿部尺寸的差异，进而增加外骨骼机器人10的适用范围。

可选地，腿部连接杆114远离腿部挡板115的一端开设有连接槽1141，腿部支承板111远离腿部连接座15的一端开设有连接孔1111，腿部连接杆114与腿部支承板111通过紧固件116穿设于连接槽1141及连接孔1111进行连接。

本实施例中，在紧固件116穿设于连接槽1141及连接孔1111之后，拧紧紧固件116可以使得腿部连接杆114与腿部支承板111固定连接，反之，拧松紧固件116可以调节腿部挡板115与腿部支承板111之间的距离，这种先调节后固定的方式，不仅可以防止腿部组件11跟随腰部组件12在第一方向上转动，从而保证弹性组件13弹性支承，还可以适应不同使用者腿部尺寸的差异。

可选地，连接槽1141为滑槽，当然还可以为多个连续间隔设置的孔。

本实施例中，外骨骼机器人10可以包括两个腿部组件11，一个腿部组件11绑缚于使用者左腿，另一个腿部组件11绑缚于使用者右腿，这样可以增加外骨骼机器人10的可靠性。

参阅图3，图3是图1中腰部组件12的结构的分解示意图。

腰部组件12包括腰部支承板121、两条腰部绑缚带122及腰部连接扣123，腰部支承板121与腰部连接座16固定连接，腰部连接扣123用于连接两条腰部绑缚带122的相对端，以使得两条腰部绑缚带122围成环状，且腰部连接扣123与腰部支承板16固定连接，从而将腰部组件12绑缚于使用者腰部。

本实施例中，对于不同的使用者，其性别、身高、体重等可能存在差异，使得腰部组件12绑缚于使用者腰部的位置可能也存在差异。

本实施例中，由于腰部连接座16可以与弹性组件13固定连接，那么腰部支承板121与腰部连接座16固定连接，也可以理解为腰部支承板121与弹性组件13固定连接。

可选地，腰部支承板121与腰部连接座16为一体成型构件，这样可以降低外骨骼机器人10的复杂程度及装配难度。

可选地，腰部支承板121靠近腰部连接座16的一端开设有卡扣槽1211。

可选地，腰部支承板121远离腰部连接座16的一端设置有第一卡止部1212。

可选地，第一卡止部1212与腰部支承板121可拆卸连接，以在第一卡止部1212损坏后，方便地进行更换，从而增加腰部组件12的使用寿命。在其他一些实施例中，第一卡止部1212与腰部支承板121也可以为一体成型构件，这样可以降低腰部组件12的复杂程度及装配难度。

可选地，腰部支承板121具有一定的弧度，以适应使用者腰部弧度的变化，从而增加腰部支承板121与使用者腰部之间的贴合度。

可选地，腰部绑缚带122由纺织纤维、皮革等材料制成，以使得腰部绑缚带122具有一定的强度及柔韧性，从而增加腰部组件12与使用者腰部之间的绑缚效果。

可选地，腰部连接扣123的数量为两个。本实施例中，腰部组件12可以包括两个腰部支承板121，一个腰部支承板121位于使用者身体左侧，另一个腰部支承板121位于使用者身体右侧，以使得一个腰部连接扣123与左侧支承板121固定连接，另一个腰部连接扣123与右侧支承板121固定连接。

本实施例中，使用者可以通过腰部连接扣123调整腰部绑缚带122围成环状的大小，从而增加绑缚效果。

参阅图4，图4是图1中弹性组件13的结构的分解示意图。

弹性组件13包括扭转弹性件131、第一止挡件132及第二止挡件133，第一止挡件132用于止挡扭转弹性件131的第一端部1311，第二止挡件132用于止挡扭转弹性件131的第二端部1312，在腰部组件12相对于腿部组件11转动过程中，第一止挡件132跟随腿部组件11移动，第二止挡件133跟随腰部组件12移动，且第二端部1312能够跟随第二止挡件132移动并相对于第一端部1311移动，从而使得扭转弹性件131能够发生弹性形变。

本申请中的术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

可选地，扭转弹性件131为弹性棒或扭转弹簧等，其第一端部1311及第二端部1312分别与第一止挡件132及第二止挡件133连接，以在腰部组件12相对于腿部组件11转动过程中，第一止挡件132跟随腿部组件11移动，第二止挡件133跟随腰部组件12移动，且第二端部1312跟随第二止挡件132转动，从而使得第二端部1312相对于第一端部1311产生相对位移，进而使得扭转弹性件131能够发生弹性形变，产生弹性回复力。

本实施例中，扭转弹性件131的尺寸规格及弹性系数等参数可以根据扭转弹性件131所需要产生的弹性回复力等因素而设计。

弹性组件13进一步包括第一安装部134及第二安装部135，第一安装部134与腿部连接座15固定连接，第二安装部135与腰部连接座16固定连接，第二安装部135与第一安装部134配合连接，且第二安装部135能够相对于第一安装部134转动，扭转弹性件131位于第一安装部134与第二安装部135之间，第一端部1311邻近第一安装部134，第二端部1312邻近第二安装部135，第一止挡件132设置于第一安装部134，第二止挡件133设置于第二安装部135。

在其他一些实施例中，第一安装部134与腿部连接座15可以为一体成型构件，这样可以降低外骨骼机器人10的复杂程度及装配难度。

在其他一些实施例中，第二安装部135与腿部连接座16可以为一体成型构件，这样可以降低外骨骼机器人10的复杂程度及装配难度。

可选地，第二安装部135与第一安装部134同轴设置，以增加第二安装部135相对于第一安装部134转动的平稳性，从而增加外骨骼机器人10的可靠性。

可选地，第一止挡件132与第一安装部134可拆卸连接，以在第一止挡件132损坏之后，方便地进行更换，从而延长弹性组件13的使用寿命。在其他一些实施例中，第一止挡件132与第一安装部134也可以为一体成型构件，以降低弹性组件13的加工难度，并降低弹性组件13的复杂程度及装配难度。

可选地，第二止挡件133与第二安装部135可拆卸连接，以在第二止挡件133损坏之后，方便地进行更换，从而延长弹性组件13的使用寿命。在其他一些实施例中，第二止挡件133与第二安装部135也可以为一体成型构件，以降低弹性组件13的加工难度，并降低弹性组件13的复杂程度及装配难度。

共同参阅图4及图5，图5是图4中第二安装部135与第一安装部134转动连接的结构的截面示意图。

第一安装部134朝向第二安装部135的一侧形成有第一容纳空间1341，第二安装部135朝向第一安装部134的一侧设置有凸起部1351，第二安装部135的侧壁1352与凸起部1351之间形成有第二容纳空间1353，扭转弹性件131呈弹簧状设置并套设于凸起部1351，且第二端部1312位于第二容纳空间1353，凸起部1351穿入第一容纳空间1341并与第一安装部134通过轴承136进行转动连接，且第一端部1311位于第一容纳空间1341。

可选地，凸起部1351呈圆柱状设置，凸起部1351邻近第一安装部134的一端凹陷形成台阶部1354，第一安装部134开设有连通第一容纳空间1341的安装孔1342，轴承136容置于安装孔1342，凸起部1351穿设于轴承136，以使得第一安装部134与第二安装部135转动连接。

可选地，凸起部1351呈中空设置，这样不仅可以降低第二安装部135的重量，还可以增加第二安装部135的承载能力。

可选地，第二安装部135的侧壁1352开设有与第二止挡件133相对应的贯穿孔1355，贯穿孔1355连通第二容纳空间1353，第二止挡件133穿设于贯穿孔1355。

本实施例中，轴承136可以为深沟球轴承，其外圈通过安装孔1342与第一安装部134紧配合，其内圈通过台阶部1354与第二安装部135紧配合，以使得第一安装部134与第二安装部135转动连接。

参阅图4及图6，图6是图4中第一止挡件132及第二止挡件133与扭转弹性件131相对于位置关系的示意图。

第一止挡件132与第一端部1311的端面呈间隔设置，和/或，第二止挡件133与第二端部1312的端面呈间隔设置，以在第二安装部135相对于第一安装部134在第一方向上转动预设角度后，第一止挡件132抵接第一端部1311的端面，第二止挡件133抵接第二端部1312的端面。

在第二安装部135相对于第一安装部134在第一方向上转动预设角度之后，第二安装部135可以相对于第一安装部134进一步转动，以使得第二止挡件133相对于第一止挡件132进一步转动而使得扭转弹性件131发生弹性形变，进而使得扭转弹性件131产生弹性回复力以支承腰部组件12。

可选地，第一方向为图6中箭头A所示的方向，它是使用者在弯腰的过程中，腰部组件12相对于腿部组件11转动的方向，也即是，第二止挡件133相对于第一止挡件132转动而使得扭转弹性件131发生弹性形变的方向。

本实施例中，间隔设置可以理解为使用者处于直立状态时，第一止挡件132没有直接抵接第一端部1311的端面，和/或，第二止挡件133没有抵接第二端部1312的端面。另外，当使用者弯腰的幅度太小时，虽然第二安装部135相对于第一安装部134转动，但是，第一止挡件132只会靠近第一端部1311的端面，和/或，第二止挡件133只会靠近第二端部1312的端面。此时，第一止挡件132及第二止挡件133并不会使得扭转弹性件131发生弹性形变，这样可以增加外骨骼机器人10的灵活性。

本实施例中，预设角度可以对应于第二止挡件133与第二端部1312的端面之间的距离，换句话说，第二安装部135相对于第一安装部134在第一方向上转动一定的角度，第二止挡件133跟随第二安装部135移动相应的距离，并在转动至预设角度之后，第二止挡件133抵接第二端部1312的端部。

需要说明的是，在使用者穿戴外骨骼机器人10之后，由于工作内容的不同，可能弯腰的程度也不尽相同，那么第二安装座135相对于第一安装座134在第一方向上转动的角度也不尽相同，相应地，扭转弹性件131产生的弹性回复力大小也会随之变化。

可选地，第一端部1311与第一安装部134固定连接，以使得第一止挡件132在第一方向上抵接第一端部1311的端面，这样可以增加第一止挡件132及第二止挡件133对扭转弹性件131施加作用力的平稳性，从而增加外骨骼机器人10的可靠性。

本实施例中，使用者在弯腰的过程中，可以认为腿部组件11固定不动，主要是腰部组件12相对于腿部组件11转动，或者说，也可以认为第一止挡件132固定不动，主要是第二止挡件133跟随第二安装座135移动并相对于第一止挡件132移动，也即是，第二端部1312相对于第一端部1311移动。因此，为了简化附图中的相关结构，可以认为第二止挡件133相对于第一止挡件132的位置即为腰部组件12相对于腿部组件11的位置。

在其他一些实施例中，第一止挡件132与第一安装部134固定连接，第二止挡件133与第二安装部135固定连接，第二安装部135相对于第一安装部134在第一方向上转动时，带动第二止挡件133相对于第一止挡件132转动，并在转动角度大于预设角度之后，第二安装部135可以相对于第一安装部134进一步转动，以使得第二止挡件133相对于第一止挡件132进一步转动而使得扭转弹性件131发生弹性形变，进而使得扭转弹性件131产生弹性回复力以支承腰部组件12。

再次共同参阅图4至图6，弹性组件13进一步包括拨动件137，拨动件137设置于腰部连接座16，拨动件137的一端裸露于腰部连接座16，拨动件137的另一端与第二止挡件133连接，拨动件137用于使得第二止挡件133能够活动地经贯穿孔1355伸入或抽离第二容纳空间1353。

可选地，拨动件137呈“L”型设置，拨动件137的拐角处与腰部连接座16转动连接，以在拨动件137相对于腰部连接座16转动时，带动第二止挡件133经贯穿孔1355伸入或抽离第二容纳空间1353。

本实施例中，由于腰部连接座16与腰部支承板121可以为一体成型构件，那么拨动件137设置于腰部连接座16，也可以理解为拨动件137设置于腰部支承板121。

可选地，拨动件137包括按压部1371及卡扣部1372，按压部1371与第二止挡件133连接，卡扣部1372与卡扣槽1211相对应。

本实施例中，由于腰部连接座16与腰部支承板121可以为一体成型构件，那么卡扣槽1211开设于腰部支承板121也可以理解为卡扣槽1211开设于腰部连接座16。

可选地，弹性组件13进一步包括回弹件138，回弹件138套设于第二止挡件133，在拨动件137相对于腰部连接座16转动至卡扣部1372容置于卡扣槽161的过程中，按压部1371使得回弹件138发生弹性变形，并推动第二止挡件133经贯穿孔1355伸入第二容纳空间1353，并在卡扣部1372脱离卡扣槽161时，回弹件138能够发生弹性回复，使得第二止挡件133经贯穿孔1355抽离第二容纳空间1353。

本实施例中，回弹件138的尺寸规格及弹性系数等参数可以根据回弹件138所需要产生的弹性回复力等因素而设计。

在其他一些实施例中，按压部1371可以不与第二止挡件133连接，而是在回弹件138的作用下使得第二止挡件133抵接按压部1371，这样可以降低弹性组件13的复杂程度及装配难度。

本实施例中，使用者在弯腰之前可以通过拨动件137使得第二止挡件133经贯穿孔1355伸入第二容纳空间1353，此时，第二止挡件133与第二端部1312的端面呈间隔设置。进一步地，使用者在弯腰的过程中，腰部组件12相对于腿部组件11在第一方向上转动，带动第二止挡件133相对于第一止挡件132转动，并在转动角度大于预设角度之后，第二止挡件133相对于第一止挡件132进一步转动而使得扭转弹性件131发生弹性形变，从而使得扭转弹性件131产生弹性回复力以支承使用者身体的弯曲部分，这样可以辅助使用者更加轻松地维持生产作业所需的弯腰状态，从而缓解腰部疲劳，减轻甚至消除腰部受到的伤害。

当然，使用者在弯腰时，如果不需要弹性组件13的支承，那么可以在弯腰之前通过拨动件137使得第二止挡件133经贯穿孔1355抽离第二容纳空间1353。

参阅图7，图7是图1中胸部组件14的结构的分解示意图。

胸部组件14包括前胸挡板141、后背挡板142以及胸部绑缚带143，胸部绑缚带143固定连接前胸挡板141和后背挡板142，前胸挡板141与胸部支承架17固定连接，从而将胸部组件14绑缚于使用者胸部。

本实施例中，对于不同的使用者，其性别、身高、体重等可能存在差异，使得胸部组件14绑缚于使用者胸部的位置可能也存在差异。

可选地，前胸挡板141具有一定的弧度，以适应使用者前胸弧度的变化，从而增加前胸挡板141与使用者前胸之间的贴合度。

可选地，前胸挡板141靠近使用者前胸的一侧设置有软垫(图中未示出)，软垫可以通过魔术贴、胶接、铆接、缝纫等方式与前胸挡板141连接，以增加胸部组件14的舒适度。

可选地，后背挡板142具有一定的弧度，以适应使用者后背弧度的变化，从而增加后背挡板142与使用者后背之间的贴合度。

可选地，后背挡板142靠近使用者后背的一侧设置有软垫(图中未示出)，软垫可以通过魔术贴、胶接、铆接、缝纫等方式与后背挡板142连接，以增加胸部组件14的舒适度。

可选地，前胸挡板141的面积大于后背挡板142的面积。本实施例中，由于使用者在弯腰的过程中，使用者的前胸相较于后背会受到更大的作用力，造成更强烈的压迫感，显然，受力面积较大的前胸挡板141可以缓解上述压迫感，从而增加胸部组件14的舒适度。

可选地，胸部绑缚带143由纺织纤维、皮革等材料制成，以使得胸部绑缚带143具有一定的强度及柔韧性，从而增加胸部组件14与使用者腰部之间的绑缚效果。

可选地，胸部绑缚带143的数量至少为四条，其中至少两条胸部绑缚带143连接于前胸挡板141远离腰部组件12的一侧和后背挡板142远离腰部组件12的一侧之间，其他胸部绑缚带143连接于前胸挡板141靠近腰部组件12的一侧和后背挡板142靠近腰部组件12的一侧之间。

可选地，胸部组件14进一步包括多个胸部连接扣144，多个胸部连接扣144设置于前胸挡板141及后背挡板142，并用于使得胸部绑缚带143与前胸挡板141及后背挡板142固定连接。

本实施例中，使用者可以通过胸部连接扣144调整胸部绑缚带143的松紧程度，以增加胸部组件14与使用者腰部之间的绑缚效果。

本实施例中，以胸部绑缚带143的数量为四条为例，前胸挡板141上设置有四个胸部连接扣144，后背挡板142上设置有相应的四个胸部连接扣144。使用者将胸部组件14绑缚于胸部时，前胸挡板141贴设于使用者前胸，后背挡板142贴设于使用者后背，一条胸部绑缚带143绕设于使用者的左肩部，一条胸部绑缚带143绕设于使用者的右肩部，一条胸部绑缚带143绕设于使用者的左腋下部，一条胸部绑缚带143绕设于使用者的右腋下部，这样可以合理分配胸部组件14的受力点，从而增加胸部组件14的绑缚效果。

可选地，两个腰部连接扣123之间的连线与前胸挡板141和后背挡板142之间的连线垂直或者成预设夹角，以便于胸部组件14更好地支承使用者胸部。

参阅图8，图8是图1中胸部支承架17的结构的分解示意图。

胸部支承架17包括胸部支承杆171和弹性伸缩部172，胸部支承杆171的一端固定于胸部组件14，胸部支承杆171的另一端固定于弹性伸缩部172，弹性伸缩部172固定于腰部组件12，弹性伸缩部172设置成在腰部组件12到胸部组件14的方向上可弹性伸缩。

可选地，胸部支承架17的一端通过铰接、缝纫等方式固定连接于前胸挡板141，胸部支承架17的另一端固定连接于腰部连接扣123。

可选地，胸部支承架17呈弯折设置，以适应腰部组件12及胸部组件14在空间上的位置差异，例如，腰部组件12主要位于使用者的左、右侧面，而胸部组件14主要位于使用者的前、后侧面，从而便于胸部支承架17与腰部组件12及胸部组件14连接。

本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

可选地，胸部支承杆171具有一定的弧度，以适应使用者胸部弧度的变化，从而增加胸部支承杆171与使用者胸部的贴合度。

本实施例中，外骨骼机器人10可以包括两个胸部支承架17，一个胸部支承架17与胸部组件14及位于使用者左侧的腰部组件12连接，另一个胸部支承架17与胸部组件14及位于使用者右侧的腰部组件12连接，这样可以增加外骨骼机器人10的可靠性。

共同参阅图8及图9，图9是图8中弹性伸缩部172的结构的截面示意图。

弹性伸缩部172包括连接座1721、第一套筒1722、第二套筒1723以及伸缩弹性件1724，连接座1721固定于腰部组件12，第一套筒1722与连接座1721固定连接，第二套筒1723与胸部支承杆171固定连接，伸缩弹性件1724穿设于第一套筒1722并朝胸部组件14的方向延伸，第二套筒1723套设于第一套筒1722，伸缩弹性件1724的一端抵接连接座1721或第一套筒1722远离胸部组件14的一端，伸缩弹性件1724的另一端抵接第二套筒1723远离连接座1721的一端，第二套筒1723能够相对于第一套筒1722滑动。

可选地，图9中箭头B所示的方向即为第二套筒1723相对于第一套筒1722滑动的方向。

可选地，连接座1721固定于腰部支承板121远离弹性组件13的一端。

可选地，连接座1721朝向胸部组件14的侧面形成有容置孔1725，第一套筒1722插设于容置孔1725，并与容置孔1725进行紧配合，从而使得第一套筒1722固定于连接座1721。

可选地，连接座1721开设有气孔(图中未标注)，气孔与容置孔1725连通。

在其他一些实施例中，第一套筒1722与连接座1721可以为一体成型构件，这样可以降低胸部支承架17的复杂程度及装配难度。

可选地，第一套筒1722呈中空设置，伸缩弹性件1724可以贯穿第一套筒1722的两端，此时，伸缩弹性件1724的一端抵接连接座1721。在其他一些实施例中，第一套筒1722也可以呈盲管设置，伸缩弹性件1724只能贯穿第一套筒1722的一端，此时，伸缩弹性件1724的一端抵接第一套筒1722远离胸部组件14的一端。

可选地，第二套筒1723为呈盲管设置，且第二套筒1723与伸缩弹性件1724抵接的那一面开设有气孔(图中未标注)，第二套筒1723及连接座1721开设的气孔用于平衡第二套筒1723及第一套筒1722内部与外界的气压，从而减小在第二套筒1723相对于第一套筒1722滑动的过程中因气压差而产生的阻力，进而增加第二套筒1723相对于第一套筒1722滑动的效率，也即是，增加伸缩弹性件1724伸缩的效率。

例如，在第二套筒1723相对于第一套筒1722滑动并压缩伸缩弹性件1724时，可以通过气孔排出第一套筒1722及第二套筒内1723的气体，这样可以避免因第一套筒1722及第二套筒1723内的气压过大而使得第二套筒1723的滑动受阻。

又例如，在伸缩弹性件1724伸长并推动第二套筒1723相对于第一套筒1722滑动时，可以通过气孔向第一套筒1722及第二套筒1723内吸入气体，以避免因第一套筒1722及第二套筒1723内的气压过小而使得第二套筒1723的滑动受阻。

可选地，伸缩弹性件1724为伸缩弹簧。

本实施例中，伸缩弹性件1724的尺寸规格及弹性系数等参数可以根据伸缩弹性件1724所需要产生的弹性回复力等因素而设计。

本实施例中，腰部组件12设置的第一卡止部1212设置于腰部支承板121。

再次参阅图8及图9，第二套筒1723靠近连接座1721的一端设置有第二卡止部1726，在第二套筒1723受到伸缩弹性件1724的弹性支承时，第二套筒1723能够相对于第一套筒1722往胸部组件14滑动，以在使用者弯腰的过程中，胸部支承架17能够适应使用者身体尺寸的变化，并在第一卡止部1212和第二卡止部1726卡止配合时，限制第二套筒1723继续往胸部组件14移动，以避免第二套筒1723脱离第一套筒1722，从而增加外骨骼机器人10的可靠性。

可选地，第二卡止部1726呈凹槽设置，第一卡止部1212位于凹槽内。

可选地，在第一卡止部1212和第二卡止部1726卡止配合时，伸缩弹性件1724保留一定的压缩量，这样可以增加胸部支承架17的紧凑度。

本实施例中，在第二套筒1723相对于第一套筒1722滑动并压缩伸缩弹性件1724的过程中，可以通过第二套筒1723抵接于连接座1721和/或第一套筒1722，限制第二套筒1723的继续滑动。

本实施例中，使用者弯腰的过程中，腰部组件12相对于腿部组件11在第一方向上转动，带动第二止挡件133相对于第一止挡件132转动，并在转动角度大于预设角度之后，第二止挡件133相对于第一止挡件132进一步转动而使得扭转弹性件131发生弹性形变，从而使得扭转弹性件131产生弹性回复力以支承使用者身体的弯曲部分，这样可以辅助使用者更加轻松地维持生产作业所需的弯腰状态，从而缓解腰部疲劳，减轻甚至消除腰部受到的伤害。与此同时，使用者在弯腰的过程中，第二套筒1723能够相对于第一套筒1722往胸部组件14滑动，以调节胸部支承架17的长度，从而使得胸部支承架17能够适应使用者在弯腰过程中身体尺寸的变化，这样可以增加外骨骼机器人10与使用者身体的贴合度。

共同参阅图10至图12，图10是图1中外骨骼机器人10穿戴于使用者并处于直立状态时的正面示意图，图11是图1中外骨骼机器人10穿戴于使用者并处于直立状态时的侧面示意图，图12是图1中外骨骼机器人10穿戴于使用者并处于弯腰状态时的侧面示意图。

本实施例中，使用者穿戴外骨骼机器人10时，腿部组件11绑缚于使用者左腿及右腿，腰部组件12绑缚于使用者腰部，胸部组件14绑缚于使用者胸部，弹性组件13与腿部组件11及腰部组件12连接，胸部支承架17与腰部组件12及胸部组件14连接。

区别于现有技术的情况，本申请的腰部组件能够相对于腿部组件转动，在腰部组件相对于腿部组件转动过程中，弹性组件能够发生弹性形变，以产生弹性回复力，从而支承腰部组件。使用者在弯腰的过程中，弹性回复力能够支承使用者身体的弯曲部分，从而辅助使用者更加轻松地维持生产作业所需的弯腰状态，进而缓解腰部疲劳，减轻甚至消除腰部受到的伤害。

进一步地，由于胸部支承架的长度可调，使得胸部支承架能够适应使用者在弯腰过程中身体尺寸的变化，从而增加了支承组件与使用者身体的贴合度。

进一步地，由于本申请的外骨骼机器人不用通过动力驱动实现助力，这样无疑减少了电池、减速电机、驱动器、传感器及控制***等构件，从而不仅减轻了使用者的负重感，而且增加了人机耦合度，还降低了设备成本。

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)

1.一种外骨骼机器人的支承组件，其特征在于，所述支承组件包括：

腿部组件，用于在所述外骨骼机器人穿戴于使用者时绑缚于使用者的腿部；

腰部组件，所述腰部组件能够相对于所述腿部组件转动，并用于在所述外骨骼机器人穿戴于使用者时绑缚于使用者的腰部；

胸部组件，所述胸部组件与腰部组件连接；

弹性组件，所述弹性组件连接于所述腿部组件与所述腰部组件之间；

胸部支承架，包括胸部支承杆和弹性伸缩部，所述胸部支承杆的一端固定于所述胸部组件，所述胸部支承杆的另一端固定于所述弹性伸缩部，所述弹性伸缩部固定于所述腰部组件，所述弹性伸缩部设置成在所述腰部组件到所述胸部组件的方向上可弹性伸缩；

所述腰部组件包括腰部支承板，所述腰部支承板具有一定的弧度，以适应使用者腰部弧度的变化，所述腰部支承板上设置有第一卡止部；所述弹性伸缩部包括连接座、第一套筒、第二套筒以及伸缩弹性件，所述连接座固定于所述腰部组件，所述第一套筒与所述连接座固定连接，所述第二套筒与所述胸部支承杆固定连接，所述伸缩弹性件穿设于所述第一套筒并朝所述胸部组件的方向延伸，所述第二套筒套设于所述第一套筒，所述第二套筒能够相对于所述第一套筒滑动；所述第二套筒上设置有第二卡止部，所述第二卡止部呈凹槽设置，所述第一卡止部位于凹槽内；

其中，在所述外骨骼机器人穿戴于使用者，且使用者在弯腰的过程中，所述腰部组件相对于所述腿部组件转动，所述弹性组件能够发生弹性形变，以产生弹性回复力，从而支承所述腰部组件。

2.根据权利要求1所述的支承组件，其特征在于，所述弹性组件包括扭转弹性件、第一止挡件及第二止挡件，所述第一止挡件用于止挡所述扭转弹性件的第一端部，所述第二止挡件用于止挡所述扭转弹性件的第二端部，在所述腰部组件相对于所述腿部组件转动过程中，所述第一止挡件跟随所述腿部组件移动，所述第二止挡件跟随所述腰部组件移动，且所述第二端部能够跟随所述第二止挡件移动并相对于所述第一端部移动，从而使得所述扭转弹性件能够发生弹性形变。

3.根据权利要求2所述的支承组件，其特征在于，所述支承组件进一步包括用于与所述腿部组件连接的腿部连接座及用于与所述腰部组件连接的腰部连接座，所述弹性组件进一步包括第一安装部及第二安装部，所述第一安装部与所述腿部连接座固定连接，所述第二安装部与所述腰部连接座固定连接，所述第二安装部与所述第一安装部配合连接，且所述第二安装部能够相对于所述第一安装部转动，所述扭转弹性件位于所述第一安装部与所述第二安装部之间，所述第一端部邻近所述第一安装部，所述第二端部邻近所述第二安装部，所述第一止挡件设置于所述第一安装部，所述第二止挡件设置于所述第二安装部。

4.根据权利要求3所述的支承组件，其特征在于，所述第一安装部朝向所述第二安装部的一侧形成有第一容纳空间，所述第二安装部朝向所述第一安装部的一侧设置有凸起部，所述第二安装部的侧壁与所述凸起部之间形成有第二容纳空间，所述扭转弹性件呈弹簧状设置并套设于所述凸起部，且所述第二端部位于所述第二容纳空间，所述凸起部穿入所述第一容纳空间并与所述第一安装部通过轴承进行转动连接，且所述第一端部位于所述第一容纳空间；

其中，所述第一止挡件与所述第一端部的端面呈间隔设置，和/或，所述第二止挡件与所述第二端部的端面呈间隔设置，以在所述第二安装部相对于所述第一安装部在第一方向上转动预设角度后，所述第一止挡件抵接所述第一端部的端面，所述第二止挡件抵接所述第二端部的端面。

5.根据权利要求4所述的支承组件，其特征在于，所述第一端部与所述第一安装部固定连接，以使得所述第一止挡件在所述第一方向上抵接所述第一端部的端面。

6.根据权利要求4所述的支承组件，其特征在于，所述弹性组件进一步包括拨动件，所述拨动件设置于所述腰部连接座，所述拨动件的一端裸露于所述腰部连接座，所述拨动件的另一端与所述第二止挡件连接，所述第二安装部的侧壁开设有与所述第二止挡件相对应的贯穿孔，所述贯穿孔连通所述第二容纳空间，所述拨动件用于使得所述第二止挡件能够活动地经所述贯穿孔伸入或抽离所述第二容纳空间。

7.根据权利要求6所述的支承组件，其特征在于，所述弹性组件进一步包括回弹件，所述回弹件套设于所述第二止挡件，所述拨动件呈“L”型设置，所述拨动件的拐角处与所述腰部连接座转动连接并包括按压部及卡扣部，所述腰部连接座开设有与所述卡扣部相对应的卡扣槽，所述按压部与所述第二止挡件连接，在所述拨动件相对于所述腰部连接座转动至所述卡扣部容置于所述卡扣槽的过程中，所述按压部使得所述回弹件发生弹性变形，并推动所述第二止挡件经所述贯穿孔伸入所述第二容纳空间，并在所述卡扣部脱离所述卡扣槽时，所述回弹件能够发生弹性回复，使得所述第二止挡件经所述贯穿孔抽离所述第二容纳空间。

8.根据权利要求4所述的支承组件，其特征在于，所述腿部组件包括腿部支承板，所述腿部支承板与所述腿部连接座活动连接，且所述腿部支承板相对于所述腿部连接座不能够在所述第一方向及与所述第一方向相反的方向上转动。

9.根据权利要求8所述的支承组件，其特征在于，所述腿部支承板与所述腿部连接座铰接，所述腿部支承板能够相对于所述腿部连接座在垂直于所述第一方向的方向上转动。

10.根据权利要求8所述的支承组件，其特征在于，所述腿部组件进一步包括腿部连接杆及腿部挡板，所述腿部连接杆的一端与所述腿部挡板连接，所述腿部连接杆的另一端与所述腿部支承板远离所述腿部连接座的一端连接。

11.根据权利要求10所述的支承组件，其特征在于，所述腿部连接杆与所述腿部支承板的连接位置可调，以使得所述腿部挡板与所述腿部支承板的距离可调。

12.根据权利要求11所述的支承组件，其特征在于，所述腿部连接杆远离所述腿部挡板的一端开设有连接槽，所述腿部支承板远离所述腿部连接座的一端开设有连接孔，所述腿部连接杆与所述腿部支承板通过紧固件穿设于所述连接槽及所述连接孔进行连接。

13.根据权利要求8所述的支承组件，其特征在于，所述腿部组件进一步包括腿部绑缚带及腿部连接扣，所述腿部连接扣与所述腿部绑缚带的两端连接，以使得所述腿部绑缚带围成环状，且所述腿部连接扣与所述腿部支承板固定连接。

14.根据权利要求3所述的支承组件，其特征在于，所述腰部组件包括两条腰部绑缚带及腰部连接扣，所述腰部支承板与所述腰部连接座固定连接，所述腰部连接扣用于连接所述两条腰部绑缚带的相对端，以使得所述两条腰部绑缚带围成环状，且所述腰部连接扣与所述腰部支承板固定连接。

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任一所述的支承组件。