腰腹助力外骨骼

技术领域

本发明涉及一种可穿戴设备，尤其是一种可提高运动灵活性及穿戴舒适度的腰腹助力外骨骼。

背景技术

腰腹助力外骨骼是一种可穿戴设备，能够提高穿戴者搬运能力及耐久力。现有的腰腹助力外骨骼的基础结构是通过电机、气动、液压或弹性元件驱动位于髋关节部位的转轴，进而通过与转轴相连的腿部骨架及上身骨架，在穿戴者大腿前侧以及胸部提供与搬运受力方向相反的力量，帮助人体躯干伸直以提供助力。以电机、气动或液压驱动为主动式，以弹簧、橡胶等弹性元件驱动的为被动式，而以弹性元件以及离合系统等驱动的为半自动式。无论以何种形式达到助力效果，由于上身骨架及腿部骨架是通过多转轴的机械结构连接，结构复杂且笨重，机械骨骼的自由度无法完全匹配于人体运动，影响了穿戴者运动灵活性和穿戴舒适性。另外，现有的腰腹助力外骨骼虽能助力，但并不能对腰椎提供有效的直接保护。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可提高运动灵活性及穿戴舒适度的腰腹助力外骨骼。

本发明的技术解决方案是：一种腰腹助力外骨骼，设有腰带，所述腰带两侧面分别通过水平转轴与转矩平衡机构相接，每个转矩平衡机构的上端与位于腰带后面对称设置的支撑骨架的下端对应相接，每个转矩平衡机构的下端与拉线相接，所述拉线下部有拉线固定件，所述支撑骨架上下端与肩带相接。

所述转矩平衡机构中部设有竖轴转轮及第一横轴转轮，所述转矩平衡机构下端设有第二横轴转轮，在所述腰带的后面设有横向的导线管，所述拉线穿过导线管且两端依次通过竖轴转轮、第一横轴转轮及第二横轴转轮与拉线固定件相接。

本发明是一种刚柔结合外骨骼，无需转轴连接上身骨架及腿部骨架的机械结构，只需要拉线通过转矩平衡机构对支撑骨架实施拉力，支撑骨架随之牵引肩带作用于人体，对人体提供与搬运受力方向相反的扭矩以达到助力效果。结构简单、质量轻，可提高穿戴者运动灵活性及穿戴舒适度，助力效果显著。尤其是特殊的拉线结构设计，在为人体提供助力的同时可对腰椎后部提供压力以稳定腰椎，具有保护腰椎的作用。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例腰带部位的局部放大图。

图3是本发明实施例转矩平衡机构部位的结构示意图。

图4是本发明实施例穿戴示意图。

图5是本发明实施例作用效果示意图。

具体实施方式

本发明的腰腹助力外骨骼如图1~3所示，设有腰带1，腰带1 两侧面分别通过法兰及水平转轴2与位于腰带1外侧的转矩平衡机构3中心相接，使转矩平衡机构3可相对腰带1转动。转矩平衡机构3具有以中心外延的两个臂，两个臂之间具有一定角度，一个臂的外端为转矩平衡机构2的上端，则另一臂的外端为转矩平衡机构2的下端。每个转矩平衡机构2的上端与位于腰带1后面对称设置的支撑骨架4的下端对应相接，即一个转矩平衡机构2的上端与一个支撑骨架4下端相接，每个转矩平衡机构2的下端与拉线5相接，拉线5下部有拉线固定件6。拉线5可以是弹性绳或者串接弹簧、橡胶等弹性元件形成被动式，亦可同现有技术一样由电机、气动或液压驱动拉线形成主动式，当然还可以制成半自动式。拉线固定件6可以是用于拉线5与小腿靠近膝盖部位固定的绑带，用于限制拉线5的飘动，也可以是足部穿戴结构，亦可以同时设置绑带和足部穿戴结构。所述支撑骨架4上端与肩带7相接，肩带7的长度可以通过调节扣进行调节，肩带7的下端可通过连接扣12与支撑骨架4下端相接。

为了对穿戴者腰椎提供有效的保护作用，在转矩平衡机构5中部设有竖轴转轮8及第一横轴转轮9，转矩平衡机构5下端设有第二横轴转轮10，腰带1的后面设有横向的导线管11，导线管11可以如图2所示放置在腰带1的夹层内，亦可放置在腰带1的外表面。拉线5穿过导线管11且两端依次通过竖轴转轮8、第一横轴转轮9及第二横轴转轮10与拉线固定件7相接。

本发明实施例穿戴时如图4所示：腰带1及肩带7分别位于穿戴者的腰部和肩部，拉线固定件6与人体固定。穿戴者处于直立、行进等非工作（弯腰）状态时，拉线6保持松弛，不会影响穿戴者运动。

本发明实施例作用效果如图5所示，当穿戴者处于弯腰、俯身等体前屈状态时，拉线6处于拉紧状态。转矩平衡机构3受拉线6的拉力作用而产生了与从弯腰状态到直腰状态方向相同的转矩，转矩通过与转矩平衡机构3相连的支撑骨架4，再通过肩带7将助力传递于人体上身躯干。