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提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备专利

专利号:201610946954.0

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专利名称:提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备

技术领域:机械手

IPC主分类号:B25J9/00

申请号:CN201610946954.0

公开日:2017-01-25

说明书

一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备

技术领域

[0001] 本发明涉及外骨骼机械领域,尤其是涉及一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备。

背景技术

[0002] 目前,在一些特殊行业的体力工人,例如建筑行业中的砌墙工人、运输工人,因为工作进程紧张,作业过程中频繁出现弯腰和直腰的动作,这样多次重复性质的身体劳作,操作时间长、负荷重,体能消耗大,工人身体很快就会疲劳,期间又得不到适当的缓解和休息,工人普遍存在身体机能受损,如腰肌劳损等,多年的工作生涯对人身造成了不可挽回的损失;身体有疾病的工人,在如此符合的劳动强度下,则难以适应如此劳累的工作,以至于失业。目前,市场上的助力设备效果不佳,对于缓解疲劳并无显著的效果。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是:为了克服上述中存在的问题,提供了一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备,其结构合理,具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点,有效解决现有助力设备效果不佳的问题。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备,包括腰带、下助力机构以及上助力机构,所述的腰带上设置有第一盒体以及卡扣;所述的第一盒体内设置有第一电机、卷筒、锂电池;所述的第一电机与卷筒相互传动连接;
[0005] 所述的卡扣包括长方体结构的第一部件以及第二部件,第一部件、第二部件分别与腰带的两端分别连接;第一部件设置有卡槽;所述的第二部件上设置有滑槽、定卡勾,滑槽内设置有滑杆;所述的滑杆上端固定设置有动卡勾,滑杆的下端套设有复位弹簧;
[0006] 所述的下助力机构包括动力盒、助力杆以及腿部束带;所述的动力盒内设置有第二电机、齿轮、计数器以及微控制器;所述的助力杆上端设置有齿条,助力杆上端铰接在动力盒内并通过齿条与齿轮相互啮合,助力杆的下端是与腿部束带相互连接;
[0007] 所述的上助力机构包括背板、助力带、锁定机构、支撑板以及肩负;所述的助力带一端与卷筒连接,所述助力带的另一端穿过锁定机构并通过拉力传感器与支撑板相互连接,支撑板的两端设置有肩负;
[0008] 所述的背板包括若干相互铰接的链节以及设置在链节相互铰接处两侧的第二气囊,第二气囊是通过输气管与设置在腰带上的气泵相互连接。
[0009] 所述的锁定机构包括设置在背板上的凸块、转动设置在凸块上的一对辊筒、设置在辊筒上的棘轮以及铰接在凸块上的棘齿;棘齿的一端设置有衔铁,棘齿的两侧分别设置有电磁铁以及棘齿复位弹簧,棘齿复位弹簧的两端分别与棘齿、凸块相互连接;
[0010] 所述的肩负包括第一弧形板、第二弧形板以及缓冲弹簧,所述的缓冲弹簧是设置在第一弧形板、第二弧形板之间。
[0011] 进一步地,所述的腰带内侧设置有第一气囊。
[0012] 进一步地,所述的第一盒体上设置有与锂电池电连接的充电口。
[0013] 进一步地,所述的滑槽的底部设置有导向杆,导向杆是与滑杆的下端空腔相互套设。
[0014] 进一步地,所述的腿部束带与助力杆的下端连接处设置有压力传感器。
[0015] 进一步地,所述的助力杆上端转动连接有旋转编码器,旋转编码器与计数器相互连接。
[0016] 进一步地,所述的辊筒表面设置有橡胶防滑层。
[0017] 进一步地,所述的腰带是链板制成。
[0018] 进一步地,所述的微控制器分别与计数器、旋转编码器、锂电池、第一电机、第二电机、拉力传感器、气泵、电磁铁、压力传感器相互电性连接。
[0019] 本发明的有益效果是:一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备,包括腰带、下助力机构以及上助力机构,腰带上设置有第一盒体,第一盒体内的第一电机通过卷筒以及锁定机构控制助力带的长度,并通过助力带的卷扬带动支撑板以及肩负为肩部提供一定的助力;背板通过控制链节连接处两侧气囊的充气量,从而改变背板两侧的受力情况,背板上受力情况的改变直接为人体背部提供助力;腰带上还设置有动力盒以及助力杆,动力盒内设置的第二电机通过与助力杆上端的齿条相互咬合传动连接,助力杆下端与腿部连接,在第二电机的带动下在髋关节处为腰部提供助力;本发明还分别在助力带、助力杆上设置有拉力传感器、压力传感器,避免施力过大对人体造成伤害,助力杆上端还设置有旋转编码器检测腰部和腿部之间的相对旋转角度;避免旋转角度过大对人体造成伤害;其结构合理,具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点,有效解决现有助力设备效果不佳的问题。

附图说明

[0020] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0021] 图1是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的整体结构示意图;
[0022] 图2是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的腰带结构示意图;
[0023] 图3是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的卡扣剖面结构示意图;
[0024] 图4是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的动力盒、助力杆连接结构示意图;
[0025] 图5是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的滑槽底部结构放大示意图;
[0026] 图6是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的锁定机构结构示意图;
[0027] 图7是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的肩负、支撑板连接结构示意图;
[0028] 图8是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的背板结构示意图;
[0029] 图9是本发明所述一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备的链节结构示意图。
[0030] 附图中标记分述如下:1、腰带,11、第一盒体,12、第一电机,13、卷筒,14、锂电池,15、第一气囊,16、卡扣,161、第一部件,1611、卡槽,162、第二部件,1621、滑杆,1622、复位弹簧,1623、滑槽,1624、动卡勾,1625、定卡勾,1626、导向杆,2、下助力机构,21、动力盒,211、第二电机,212、齿轮,213、计数器,214、微控制器,22、助力杆,221、压力传感器,222、旋转编码器,23、腿部束带,3、上助力机构,31、背板,311、链节,312、第二气囊,313、输气管,32、锁定机构,321、凸块,322、辊筒,323、橡胶防滑层,324、棘轮,325、棘齿,326、衔铁,327、电磁铁,328、棘齿复位弹簧,33、拉力传感器,34、支撑板,35、肩负,351、第一弧形板,352、第二弧形板,353、缓冲弹簧,36、助力带。

具体实施方式

[0031] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0032] 如图1、图2所示的一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备,包括腰带1、下助力机构2以及上助力机构3,所述的腰带1上设置有第一盒体11以及卡扣16;所述的第一盒体11内设置有第一电机12、卷筒13、锂电池14;所述的第一电机12与卷筒13相互传动连接。
[0033] 如图3所示,所述的卡扣16包括长方体结构的第一部件161以及第二部件162,第一部件161、第二部件162分别与腰带1的两端分别连接;第一部件161设置有卡槽1611;所述的第二部件162上设置有滑槽1623、定卡勾1625,滑槽1623内设置有滑杆1621;所述的滑杆1621上端固定设置有动卡勾1624,滑杆1621的下端套设有复位弹簧1622;所述的滑杆1621上端应伸出第二部件162表面,以方便对滑杆1621的按压操作。
[0034] 如图4、图5所示,所述的下助力机构2包括动力盒21、助力杆22以及腿部束带23;所述的动力盒21内设置有第二电机211、齿轮212、计数器213以及微控制器214;所述的助力杆22上端设置有齿条,助力杆22上端铰接在动力盒21内并与齿轮212相互啮合,助力杆22的下端是与腿部束带23相互连接;
[0035] 如图1所示,所述的上助力机构3包括背板31、助力带36、锁定机构32、支撑板34以及肩负35;所述的助力带36一端与卷筒13连接,所述助力带36的另一端穿过锁定机构32并通过拉力传感器33与支撑板34相互连接,支撑板34的两端设置有肩负35;在一种可能的实施例中,助力带36处于受力极限状态时,助力带36作用于人体的力不超过人体所能安全承受的力的最大值,即助力带36应在其对人体施加能伤害人体的力之前断裂。
[0036] 如图8、图9所示,所述的背板31包括若干相互铰接的链节311以及设置在链节311相互铰接处两侧的第二气囊312,第二气囊312是通过输气管313与设置在腰带1上的气泵相互连接。在一种实施例中,背板31通过绑带与人体腰背部固定连接。在另一种实施例中,背板31通过增大靠近人体一侧第二气囊312的充气量,从而拉动助力带,达到给人体肩部助力的效果。
[0037] 如图6所示,所述的锁定机构32包括设置在背板31上的凸块321、转动设置在凸块321上的一对辊筒322、设置在辊筒322上的棘轮324以及铰接在凸块321上的棘齿325;棘齿
325的一端设置有衔铁326,棘齿325的两侧分别设置有电磁铁327以及棘齿复位弹簧328,棘齿复位弹簧328的两端分别与棘齿325、凸块321相互连接;
[0038] 如图7所示,所述的肩负35包括第一弧形板351、第二弧形板352以及缓冲弹簧353,所述的缓冲弹簧353是设置在第一弧形板351、第二弧形板352之间。
[0039] 在一种可能的实施例中,所述的腰带1内侧设置有第一气囊15、慢回弹海绵、橡胶或者其他缓冲材料,避免腰带1勒伤人体腰部。
[0040] 在一种可能的实施例中,所述的第一盒体11上设置有与锂电池14电连接的充电口。在另一种可能的实施例中,所述的锂电池14卡接在第一盒体11内,可自由取出充电或通过开启第一盒体充电。
[0041] 在一种可能的实施例中,所述的滑槽1623的底部设置有导向杆1626,导向杆1626是与滑杆1621的下端空腔相互套设。在另一种可能的实施例中,滑槽1623底部还设置有导向孔,且导向杆1626是与导向孔相互套接。
[0042] 在一种可能的实施例中,所述的腿部束带23与助力杆22的下端连接处设置有压力传感器221。在另一种可能的实施例中,腿部束带23与助力杆22的下端连接处不设有压力传感器221,但腿部束带23开口的连接装置受力极限不超过人体所能承受的安全值。
[0043] 在一种可能的实施例中,所述的助力杆22上端转动连接有旋转编码器222,旋转编码器222用于检测助力杆22与人体腿部之间的相对旋转角度,避免旋转角度过大对人体造成伤害,旋转编码器222与计数器213相互连接。
[0044] 在一种可能的实施例中,所述的辊筒322表面设置有橡胶防滑层323。在另一种可能的实施例中,所述的辊筒322表面设置有相互啮合的凸菱,通过凸菱的相互啮合起到防滑的作用。
[0045] 在一种可能的实施例中,所述的腰带1是由若干链板相互连接制成。
[0046] 所述的微控制器214分别与计数器213、旋转编码器222、锂电池14、第一电机12、第二电机211、拉力传感器33、气泵、电磁铁327、压力传感器221相互电性连接。
[0047] 本发明所述的一种提供腰背部力量辅助的气电联动式外骨骼动力装备,包括腰带、下助力机构以及上助力机构,腰带上设置有第一盒体,第一盒体内的第一电机通过卷筒以及锁定机构控制助力带的长度,并通过助力带的卷扬带动支撑板以及肩负为肩部提供一定的助力;背板通过控制链节连接处两侧气囊的充气量,从而改变背板两侧的受力情况,背板上受力情况的改变直接为人体背部提供助力;腰带上还设置有动力盒以及助力杆,动力盒内设置的第二电机通过与助力杆上端的齿条相互咬合传动连接,助力杆下端与腿部连接,在第二电机的带动下在髋关节处为腰部提供助力;本发明还分别在助力带、助力杆上设置有拉力传感器、压力传感器,避免施力过大对人体造成伤害,助力杆上端还设置有旋转编码器检测腰部和腿部之间的相对旋转角度;避免旋转角度过大对人体造成伤害;其结构合理,具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点,有效解决现有助力设备效果不佳的问题。
[0048] 以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

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授权未缴费=专利裸价+著录项变更(200元)+登办费(当年年费+5元印花税)+恢复权利请求费1000元(按实收)+委托服务费(200元)+税金(专利裸价+委托服务费)x6%

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1:专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

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A:(1)直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,(2)通过代办处缴纳,(3)通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

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