一种腰部外骨骼机器人的制作方法

1.本发明涉及助力外骨骼技术领域，具体涉及一种腰部外骨骼机器人。


背景技术：

2.外骨骼机器人的应用范围广，功能多。例如能够辅助行动不便的人群进行正常的动作，方便生活。还能够用于保护膝盖、大腿、手臂等不同的部位。还能够用于增大人体的生理极限，使得单人能够一次性负重更多，行走的距离更长等。
3.针对腰部外骨骼机器人，目前市面上现有的腰部外骨骼机器人主要有电动助力和机械助力两种类型；一、电动型，主要依靠外部电源提供动力，需要抓取的信号较多，所以传感器也会比较多；受电池重量和体积的影响，续航时间有限，需要反复充电，保养；设备整体重量比较重，穿戴不方便；二、机械型，采用气弹簧或者扭力弹簧做动力源，设备支撑力不足或者重量较重，和人体上肢结合度不够，不能自由开展工作。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的缺陷，本发明提供腰部外骨骼机器人，能够分担腰部受力，进而避免腰部受伤，同时还能够提升工作效率。
5.本发明提供一种的技术方案是：一种腰部外骨骼机器人，包括：胸部支撑组件、左连接件、右连接件、左吸能缓冲组件、右吸能缓冲组件、左腿支撑组件以及右腿支撑组件；所述左吸能缓冲组件的一端通过左连接件与所述胸部支撑组件相连，所述左吸能缓冲组件相应的另一端与所述左腿支撑组件相连，所述右吸能缓冲组件的一端通过右连接件与所述胸部支撑组件相连，所述右吸能缓冲组件相应的另一端与所述右腿支撑组件相连；所述胸部支撑组件与人体胸部相连，所述左腿支撑组件以及右腿支撑组件分别与人体的左腿和右腿相连，进而将人体腰部以上部分的重力分散至左、右吸能缓冲组件以及人体的左、右腿。
6.上述技术方案的有益效果为：在穿戴完成后，使用者弯腰的过程中，固定在胸部的胸部支撑组件会向左吸能缓冲组件和右吸能缓冲组件传递压力，使得腰部受力减少，避免腰部因承受的力量过大而受伤。且胸部支撑组件会在整个弯腰的过程中一直紧贴人体，使得人体的腰部在整个动作过程中能够持续受到保护。
7.进一步，所述左吸能缓冲组件包括与所述左连接件连接的第一壳体以及与所述左腿支撑组件连接的第一转动体，所述第一转动体与第一壳体转动连接且在第一转动体与第一壳体之间设置有储能件，所述右吸能缓冲组件包括与所述右连接件连接的第二壳体以及与所述右腿支撑组件连接的第二转动体，所述第二转动体与第二壳体转动连接且在两者之间也设置有储能件。第一转动体和第一壳体能够随着人体的弯腰角度的变化而转动，使得使用者在穿戴后能够不受约束的正常运动，且储能件能够将身体弯曲过程中产生的压力吸收。
8.进一步，所述胸部支撑件包括一背带以及胸部固定板，所述胸部固定板与所述背带的前侧紧固连接。背带使得胸部固定板能够更加方便牢固的固定在人体的胸部。
9.进一步，所述左连接件包括平直段、弯曲段以及竖直段，所述平直段与所述胸部固定板可调节连接，所述竖直段与所述左吸能缓冲组件可调节连接，所述弯曲段由所述平直段向侧后方延伸，所述右连接件与左连接件的结构相同且分别与胸部固定板以及右吸能缓冲组件可调节连接。弯曲段能够为使用者留出穿戴空间，使得左、右吸能缓冲组件能够分列在人体的两侧且不与人体发生接触，保证后续的使用。
10.进一步，所述胸部固定板对应所述左连接件和右连接件分别设置有左滑道和右滑道，两滑道上均转动设置有卡扣，所述左连接件和右连接件上对应所述卡扣设置有多个水平相邻排列的调节孔。通过转动卡扣即可解锁相应的连接件，使得左、右连接件能够与胸部固定板重叠不同的长度，进而调节左、右吸能缓冲组件的间距，以适应不同体型的使用者。
11.进一步，所述第一壳体的内侧对应所述左连接件设置有第一滑槽，所述第一滑槽上转动设置第一拨片，所述第一拨片的内侧凸起设置有卡接块，所述左连接件对应所述卡接块设置有多个竖直相邻排列的卡接孔，所述第二壳体的内侧对应所述右连接件设置有与第一滑槽特征相同的第二滑槽，所述右连接件上设置有与左连接件特征相同的卡接孔。通过第一滑槽和第二滑道能够调节左、右连接件在相应壳体内的长度，进而调节左、右吸能缓冲组件的高度，以适应不同高度的使用者。
12.进一步，所述储能件为气弹簧，第一壳体内的气弹簧一端与第一壳体内部铰接，另一端与所述第一转动体铰接，所述第二壳体内的气弹簧一端与第二壳体内部铰接，另一端与所述第二转动体铰接。气弹簧能够吸收压力，且在人们直起腰身时释放能量，辅助人体伸直，使得人体在直起腰身时更加省力。
13.进一步，所述左腿支撑组件包括第一弧形卡箍，所述第一弧形卡箍的一端向上延伸设置有第一连接段，所述第一连接段与所述第一转动体之间设置有第一转轴，所述第一转轴上设置有将第一连接段限定在竖直位置的第一限位块，所述右腿支撑组件包括第二弧形卡箍，所述第二弧形卡箍的一端向上延伸设置有第二连接段，所述第二连接段与所述第二转动体之间设置有第二转轴，所述第二转轴上设置有将第二连接段限定在竖直位置的第二限位块。第一弧形卡箍和第二弧形卡箍能够分别固定在人体的两个大腿上，进而使得弯腰时产生的压力在被储能件吸收后剩余的部分能够均匀的分配到两个大腿上
14.进一步，所述第一壳体和第二壳体的内壁上均固定设置有滑轨，所述滑轨上滑动设置有安装基座，所述安装基座的一侧面设置有与所述气弹簧铰接的铰接部，所述安装基座的另一侧设置有调节机构，所述第一壳体和第二壳体的外部均设置有操纵所述调节机构的调节钮。调节机构能够改变安装基座的位置，进而调节气弹簧的弹力。
15.进一步，所述调节机构包括齿条和卡接所述齿条的卡舌，所述齿条固定设置于所述安装基座上，所述卡舌转动设置与第一壳体和第二壳体内，所述调节钮为旋钮，所述旋钮的内侧设置有压迫块。通过将卡舌固定在齿条的不同部位以达到调节气弹簧弹力的目的，齿条的调节空间大，调节的精度高。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
17.图1为本发明实施例的结构示意图；
18.图2为本发明实施例中胸部固定板与左、右连接件的连接示意图；
19.图3为本发明实施例中左吸能缓冲组件与左连接件的连接示意图；
20.图4为本发明实施例中左吸能缓冲组件的结构示意图；
21.图5为本发明实施例中左吸能缓冲组件的剖视图。
22.附图标记：胸部固定板100、右滑道110、左滑道120、卡扣130、第二壳体200、第二转动体210、第一壳体300、第一转动体310、第一滑槽320、第一拨片321、安装基座330、铰接部331、齿条332、卡舌333、旋钮334、气弹簧340、滑轨350、右腿支撑组件400、左腿支撑组件500、右连接件600、左连接件700、平直段710、调节孔711、弯曲段720、竖直段730、卡接孔731、第一转轴800、第一限位块810。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
24.需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
25.如图1
‑
5所示，本实施例提供一种腰部外骨骼机器人，包括：胸部支撑组件、左连接件700、右连接件600、左吸能缓冲组件、右吸能缓冲组件、左腿支撑组件500以及右腿支撑组件400。左吸能缓冲组件和右吸能缓冲组件对称的设置在胸部支撑组件的两侧，以达到平衡。所述左吸能缓冲组件的一端通过左连接件700与所述胸部支撑组件相连，所述左吸能缓冲组件相应的另一端与所述左腿支撑组件500相连，所述右吸能缓冲组件的一端通过右连接件600与所述胸部支撑组件相连，所述右吸能缓冲组件相应的另一端与所述右腿支撑组件400相连。所述胸部支撑组件与人体胸部相连，所述左腿支撑组件500以及右腿支撑组件400分别与人体的左腿和右腿相连，进而将人体腰部以上部分的重力分散至左、右吸能缓冲组件以及人体的左、右腿。在穿戴完成后，使用者弯腰的过程中，固定在胸部的胸部支撑组件会向左吸能缓冲组件和右吸能缓冲组件传递压力，使得腰部受力减少，避免腰部因承受的力量过大而受伤。且胸部支撑组件会在整个弯腰的过程中一直紧贴人体，使得人体的腰部在整个动作过程中能够持续受到保护。
26.如图1所示，左吸能缓冲组件和右吸能缓冲组件位于人体的侧部且在胸部和腿部之间，因此在使用者弯腰时左吸能缓冲组件和右吸能缓冲组件也必定会发生弯折以同步适应。为此，本实施例的左吸能缓冲组件包括与所述左连接件700连接的第一壳体300以及与所述左腿支撑组件500连接的第一转动体310，所述第一转动体310与第一壳体300转动连接且在第一转动体310与第一壳体300之间设置有储能件，所述右吸能缓冲组件包括与所述右连接件600连接的第二壳体200以及与所述右腿支撑组件400连接的第二转动体210，所述第二转动体210与第二壳体200转动连接且在两者之间也设置有储能件。左吸能缓冲组件和右吸能缓冲组件的结构完全相同。第一转动体310和第一壳体300能够随着人体的弯腰角度的变化而转动，使得使用者在穿戴后能够不受约束的正常运动，且储能件能够将身体弯曲过程中产生的压力吸收。第一壳体300和第二壳体200均为下端开口，第一壳体300和第二壳体
200内的储能件的一端分别位于对应的第一壳体300和第二壳体200内并从下端伸出，储能件的另一端连接在相应的第一转动体310和第二转动体210上。第一转动体310和第二转动体210的两侧均向外延伸设置有转轴，第一壳体300和第二壳体200下端开口的内壁上对应转轴设置有转动孔。第一转动体310和第二转动体210朝向对应第一壳体300和第二壳体200的一侧设置有安装凹腔，安装凹腔内设置有与储能件铰接的连接块。
27.为了方便对胸部支撑组件进行穿戴和固定，胸部支撑件设置为包括一背带以及胸部固定板100，胸部固定板100与背带的前侧紧固连接。背带使得胸部固定板100能够更加方便牢固的固定在人体的胸部。
28.如图2
‑
3所示，左连接件700和右连接件600均包括平直段710、弯曲段720以及竖直段730，图中以左连接件700为例，所述平直段710与所述胸部固定板100可调节连接，所述竖直段730与所述左吸能缓冲组件可调节连接。具体的，在第一壳体300的内侧对应所述左连接件700设置有第一滑槽320，所述第一滑槽320上转动设置第一拨片321，所述第一拨片321的内侧凸起设置有卡接块，所述左连接件700的竖直段730上对应所述卡接块设置有多个竖直相邻排列的卡接孔731。所述弯曲段720由所述平直段710向侧后方延伸，所述右连接件600与左连接件700的结构相同且分别与胸部固定板100以及右吸能缓冲组件可调节连接。具体的，第二壳体200的内侧对应所述右连接件600设置有与第一滑槽320特征相同的第二滑槽，所述右连接件600的竖直段730上设置有与左连接件700特征相同的卡接孔731。通过第一滑槽320和第二滑道能够调节左、右连接件600在相应壳体内的长度，进而调节左、右吸能缓冲组件的高度，以适应不同高度的使用者。弯曲段720能够为使用者留出穿戴空间，使得左、右吸能缓冲组件能够分列在人体的两侧且不与人体发生接触，保证后续的使用。
29.胸部固定板100对应所述左连接件700和右连接件600分别设置有左滑道120和右滑道110，左连接件700的平直段710插入左滑动内固定，右连接件600的平直段710插入相应的右滑道110内固定。两滑道上均转动设置有卡扣130，所述左连接件700和右连接件600上对应所述卡扣130设置有多个水平相邻排列的调节孔711。通过转动卡扣130即可解锁相应的连接件，使得左、右连接件600能够与胸部固定板100重叠不同的长度，进而调节左、右吸能缓冲组件的间距，以适应不同体型的使用者。
30.为了能够快速的吸收人体弯腰时对左吸能缓冲组件和右吸能缓冲组件产生的压力，将储能件优选为气弹簧340，第一壳体300内的气弹簧340一端与第一壳体300内部铰接，另一端与所述第一转动体310铰接，所述第二壳体200内的气弹簧340一端与第二壳体200内部铰接，另一端与所述第二转动体210铰接。气弹簧340能够吸收压力，且在人们直起腰身时释放能量，辅助人体伸直，使得人体在直起腰身时更加省力。
31.为了能够和人体的大腿更加完美的贴合，左腿支撑组件包括第一弧形卡箍，所述第一弧形卡箍的一端向上延伸设置有第一连接段，所述第一连接段与所述第一转动体之间设置有第一转轴，所述第一转轴上设置有将第一连接段限定在竖直位置的第一限位块，所述右腿支撑组件包括第二弧形卡箍，所述第二弧形卡箍的一端向上延伸设置有第二连接段，所述第二连接段与所述第二转动体之间设置有第二转轴，所述第二转轴上设置有将第二连接段限定在竖直位置的第二限位块。第一弧形卡箍和第二弧形卡箍能够分别固定在人体的两个大腿上，进而使得弯腰时产生的压力在被储能件吸收后剩余的部分能够均匀的分配到两个大腿上
32.参见5所示，气弹簧的压缩距离的改变能够改变气弹簧的弹力，使得左、右吸能缓冲组件能够承受不同的压力，为了对气弹簧的弹力进行量化的调节，在第一壳体和第二壳体的内壁上均固定设置有滑轨，所述滑轨上滑动设置有安装基座，所述安装基座的一侧面设置有与所述气弹簧铰接的铰接部，所述安装基座的另一侧设置有调节机构，所述第一壳体和第二壳体的外部均设置有操纵所述调节机构的调节钮。调节机构能够改变安装基座的位置，进而调节气弹簧的弹力。调节机构包括齿条和卡接所述齿条的卡舌，所述齿条固定设置于所述安装基座上，所述卡舌转动设置与第一壳体和第二壳体内，所述调节钮为旋钮，所述旋钮的内侧设置有压迫块。通过将卡舌固定在齿条的不同部位以达到调节气弹簧弹力的目的，齿条的调节空间大，调节的精度高。
33.在本申请的描述中，需要理解的是，本申请中的术语仅用于描述目的，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、系统和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
36.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。