CN112388610B - 无动力外骨骼负重装置 - Google Patents

Abstract

无动力外骨骼负重装置，包括从上至下依次连接的背部、腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部；背部包括背板和长方形支板，长方形支板的上侧部固定连接在背板的后侧中部，腰部包括腰板、两块滑环板、中板和两个滑动件，中板固定安装在腰板的后侧中部，长方形支板的下侧部固定安装在中板的上侧部，两块滑环板的后侧部分别通过第一合页铰接安装在中板的左右两侧后部，两个滑动件分别左右对称滑动设置在两块滑环板上。本发明结构简单、运动灵活、舒适性高、易于穿戴、结构尺寸可调节、能有效减轻用户负重。

Description

无动力外骨骼负重装置

技术领域

本发明属于外骨骼助力装置技术领域，具体的说，涉及一种无动力外骨骼负重装置。

背景技术

外骨骼助力装置是一种仿人体的骨骼构造且协同穿戴者运动的机械装置，用于辅助穿戴者行走。按照是否使用能源来划分，外骨骼分为无动力外骨骼和动力外骨骼。

动力外骨骼需要额外的能源装置提供动力，比如内燃机、电池等，而且还需要电机、传感器、控制器等器件，导致动力外骨骼的成本高、价格昂贵、续航能力差、维修费用高，不利于推广使用。

无动力外骨骼不需要额外的动力来源，相对于动力外骨骼，结构简单、价格便宜、方便维修，不用担心续航能力。

现有的无动力外骨骼灵活性和穿戴舒适性比较差，而且大多是用于助力行走的，功能单一。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、运动灵活、舒适性高、易于穿戴、结构尺寸可调节、能有效减轻用户负重的无动力外骨骼负重装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

无动力外骨骼负重装置，包括从上至下依次连接的背部、腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部；背部包括背板和长方形支板，背板和长方形支板所在平面均沿左右方向竖向设置，背板的左侧上部和下部以及右侧上部和下部之间均固定连接有肩绑带，长方形支板的上侧部固定连接在背板的后侧中部；

腰部包括腰板、两块滑环板、中板和两个滑动件，腰板为前侧敞口的椭圆形抱箍结构，滑环板为与腰板结构相适配的圆弧板结构，两块滑环板的结构相同且左右对称包裹在腰板的外部，滑环板和腰板的母线均竖向设置，中板固定安装在腰板的后侧中部，长方形支板的下侧部固定安装在中板的上侧部，两块滑环板的后侧部分别通过第一合页铰接安装在中板的左右两侧后部，第一合页的铰接轴竖直设置，两块滑环板的前侧部均设置有腰带扣，两个腰带扣之间连接有腰绑带，两个滑动件分别左右对称滑动设置在两块滑环板上；

大腿部包括两组大腿仿骨架，两组大腿仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组大腿仿骨架的上侧部分别与两个滑动件的下侧部固定连接，左侧的大腿仿骨架包括大腿短直板、大腿长直板、大腿前支板、大腿前护板和大腿绑带，大腿短直板、大腿长直板、大腿前支板和大腿前护板所在面均竖向设置，大腿短直板的上侧部与左侧的滑动件下侧部固定连接，大腿长直板的上侧部右侧面固定连接有第一垫板，第一垫板位于大腿长直板和大腿短直板之间，大腿长直板的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过大腿长直板、第一垫板和大腿短直板的第一螺栓销铰接在大腿短直板的下侧部，大腿前支板和大腿前护板均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，大腿前支板的左侧部焊接固定在大腿长直板的中部，大腿前护板固定连接在大腿前支板的后侧，大腿前护板的前侧弧面与大腿前护板的后侧弧面紧密接触，大腿绑带的一端固定连接在大腿前护板的右侧边，大腿前支板的左侧边固定连接有大腿带扣，大腿绑带的另一端穿接在大腿带扣上；

膝关节部包括两组膝关节仿骨架，两组膝关节仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组膝关节仿骨架的上侧部分别与两组大腿仿骨架的下侧部固定连接；

小腿部包括两组小腿仿骨架，两组小腿仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组小腿仿骨架的上侧部分别与两组膝关节仿骨架的下侧部固定连接；

足部包括两组足仿骨架，两组足仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组足仿骨架的上侧部分别与两组小腿仿骨架的下侧部铰接，足仿骨架与小腿仿骨架的铰接轴中心线沿左右方向水平设置。

左侧的滑动件包括摆动板，摆动板所在平面沿前后方向竖向设置，摆动板的右侧面四周均转动安装有一个槽轮，两块滑环板和腰板之间具有间隙且该间隙中部沿圆周方向间隔固定设置有若干块垫块，垫块固定于滑环板上，上侧的两个槽轮的下侧轮面滚动设置在左侧滑环板的上侧边，下侧的两个槽轮的上侧轮面滚动设置在左侧的滑环板的下侧边，左侧的滑环板的上侧边卡设在上侧的两个槽轮的凹槽中，左侧的滑环板的下侧边卡设在下侧的两个槽轮的凹槽中，摆动板的下侧部通过固定块与左侧的大腿短直板的上侧部固定连接。

左侧的膝关节仿骨架包括膝关节长直板、膝关节延长板、膝前支板、膝前护板和膝绑带，膝关节长直板、膝关节延长板、膝前支板和膝前护板所在面均竖向设置，膝关节长直板的上侧部与左侧的大腿长直板的下侧部固定连接，膝前支板和膝前护板均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，膝前支板的左侧部滑动连接在膝关节延长板的上侧部，膝前护板固定连接在膝前支板的后侧，膝前护板的前侧弧面与膝前护板的后侧弧面紧密接触，膝绑带的一端固定连接在膝前护板的右侧边，膝前支板的左侧边固定连接有膝带扣，膝绑带的另一端穿接在膝带扣上，膝关节延长板的上侧部右侧面固定连接有第二垫板，第二垫板位于膝关节长直板和膝关节延长板之间，膝关节延长板的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过膝关节长直板、第二垫板和膝关节延长板的第二螺栓销铰接在膝关节长直板的下侧部，膝关节长直板的下侧部固定连接有一块用于限制膝关节转动角度的限位板，膝关节延长板的上侧部前低后高倾斜弯折设置，限位板的下侧边前低后高倾斜设置且位于膝关节延长板的上侧部的上侧，限位板的下侧边与第二垫板的前侧边平行且顶压接触。

左侧的小腿仿骨架包括小腿长直板，小腿长直板竖向设置，膝关节延长板的下侧部和小腿长直板的上侧部固定连接。

左侧的足仿骨架包括踝关节延长板和足底板，踝关节延长板竖向设置，足底板水平设置，小腿长直板的下侧部右侧面固定连接有第三垫板，踝关节延长板的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过小腿长直板、第三垫板和踝关节延长板的第三螺栓销铰接在小腿长直板的下侧部，足底板包括弹性板和刚性支撑板，弹性板的形状与人的脚掌形状相同，弹性板固定连接在刚性支撑板上且位于刚性支撑板的上表面，刚性支撑板的左侧边后侧部与踝关节延长板的下侧部通过第二合页铰接，第二合页的铰接轴沿前后方向水平设置，刚性支撑板的后侧边中部固定连接有脚跟绑带，脚跟绑带的后侧面上部固定连接有脚踝绑带，脚踝绑带的两头通过魔术贴粘结围成圈形。

背板的后侧中部还固定连接有竖直槽板，竖直槽板的上侧、下侧和后侧均敞口，竖直槽板和长方形支板上下对应，竖直槽板的前侧板下侧部和长方形支板的上侧部前后搭接贴合，竖直槽板的前侧板前侧面与背板的后侧面紧密接触，竖直槽板的上侧边高于背板的上侧边，竖直槽板的左侧板和右侧板顶部一体成型有挂耳，竖直槽板的前侧板顶部固定连接有提手。

背板的中部沿竖向开设有两排第一圆孔，长方形支板的上侧部和竖直槽板的前侧板下侧部均沿竖向开设有两排与第一圆孔前后对应的第二圆孔，长方形支板的上侧部、竖直槽板的前侧板下侧部和背板的中部通过四根分别对应穿过四个第一圆孔和前后两组四个第二圆孔的第一螺栓固定连接，四根第一螺栓位于一个矩形的四个角；长方形支板的下侧部和中板均通过若干根第二螺栓固定连接在腰板的后侧中部。

左侧的第一合页的左活动板与左侧的滑环板的右侧部固定连接，左侧的第一合页的右活动板通过一根第一转轴转动连接在中板的左侧中部，右侧的第一合页的右活动板与右侧的滑环板的左侧部固定连接，右侧的第一合页的左活动板通过一根第二转轴转动连接在中板的右侧中部。

大腿短直板上沿竖向开设有一排第一销孔，第一螺栓销对应插接安装在某一第一销孔中，大腿长直板上沿竖向开设有一排第三圆孔，膝关节长直板的上侧部沿竖向开设有一排与第三圆孔左右对应的第四圆孔，膝关节长直板的上侧部和大腿长直板的下侧部通过两根分别对应穿过两个第三圆孔和两个第四圆孔的第三螺栓固定连接。

左侧的膝前支板的左侧部开设有两个上下间隔的水平长孔，膝关节延长板上沿竖向开设有一排第五圆孔，左侧的膝前支板通过两根分别对应穿过两个第五圆孔和水平长孔的第四螺栓连接膝关节延长板上，第四螺栓与水平长孔之间滑动连接，小腿长直板上沿竖向开设有一排与第五圆孔左右对应的第六圆孔，膝关节延长板的下侧部和小腿长直板的上侧部通过两根分别对应穿过两个第五圆孔和两个第六圆孔的第五螺栓固定连接；踝关节延长板沿竖向开设有一排第二销孔，第三螺栓销对应插接安装在某一第二销孔中。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明根据人体骨骼构造从上至下依次连接设置有背部、腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部，其中，长方形支板的上侧部和背板的中部通过四根分别对应穿过四个第一圆孔和四个第二圆孔的第一螺栓固定连接，膝关节延长板的上侧部和大腿长直板的下侧部通过两根分别对应穿过两个第三圆孔和两个第四圆孔的第三螺栓固定连接，小腿延长板的下侧部和小腿长直板的上侧部通过两根分别对应穿过两个第五圆孔和两个第六圆孔的第五螺栓固定连接，穿戴时，可以事先根据穿戴者的身高尺寸，调整背板和长方形支板的连接位置，进而调整背板和长方形支板组成的背部整体高度，直至与穿戴者的背部尺寸相适配，同理，调整膝关节延长板和大腿长直板的连接位置，进而调整大腿部的高度，直至与穿戴者的大腿部尺寸相适配，同理，调整膝小腿延长板和小腿长直板的连接位置，进而调整小腿部的高度，直至与穿戴者的小腿部尺寸相适配，而且还能够调整大腿短直板和大腿长直板的铰接位置以及踝关节延长板和小腿长直板的铰接位置，如此，使该无动力外骨骼负重装置能够与穿戴者的身体更适配，协调性更好，穿戴起来更舒适，背板的左侧上部和下部以及右侧上部和下部之间均固定连接有肩绑带，穿戴者可以将肩绑带穿戴在肩膀上，使后背与背板接触，背板和长方形支板能够对穿戴者的后背提供支撑，而当穿戴者需要背较重的背包时，背包的重量便能够得到背板的支撑，背包上部后侧的手提部可以挂在竖直槽板顶部的两个挂耳上，有效减轻穿戴者的负重，而且竖直槽板的前侧板顶部固定连接有提手，方便拿取移动整套装置；

腰部包括腰板、两块滑环板、中板和两个滑动件，腰板为前侧敞口的椭圆形抱箍结构，穿戴时，腰板能够适配地套装在穿戴者的腰处，并通过腰绑带绑牢固，中板固定安装在腰板的后侧中部，长方形支板的下侧部固定安装在中板的上侧部，两块滑环板的后侧部分别通过第一合页铰接安装在中板的左右两侧后部，第一合页的铰接轴竖直设置，两块滑环板的前侧部均设置有腰带扣，两个腰带扣之间连接有腰绑带，两个滑动件分别左右对称滑动设置在两块滑环板上，滑动件由摆动板组成，摆动板上四周转动有槽轮，上侧的槽轮的下侧轮面滚动设置在滑环板的上侧边，下侧的槽轮的上侧轮面滚动设置在的滑环板的下侧边，摆动板和大腿短直板固定连接，如此，可以实现腰部、胯部在水平面内的旋转，左侧的第一合页的左活动板与左侧的滑环板的右侧部固定连接，左侧的第一合页的右活动板通过一根第一转轴转动连接在中板的左侧中部，右侧的第一合页的右活动板与右侧的滑环板的左侧部固定连接，而且，右侧的第一合页的左活动板通过一根第二转轴转动连接在中板的右侧中部，如此能够实现大腿部的外摆或内收，大腿短直板和大腿长直板之间通过第一铰接轴铰接能够实现大腿的屈伸，满足人体髋关节的屈伸运动；

大腿前支板和大腿前护板均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，与人体的大腿中部适配，通过大腿绑带能够将大腿前护板穿戴在人体的大腿处，使大腿长直板与人体的大腿匹配连接；

膝关节部的膝前支板和膝前护板均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，与人体的膝关节处小腿上侧部适配，通过膝绑带能够穿戴在人体的膝关节处，膝关节长直板的下侧部通过第二螺栓销和膝关节延长板的上侧部铰接，与人体的膝关节屈伸适配，满足小腿和大腿之间的屈伸运动；

足底板的弹性板的形状与人的脚掌形状相同，通过脚踝绑带绑在人的脚踝处，使足底板穿戴在脚下，穿戴者的脚掌可以踩在弹性板上，并将足底板一同穿在鞋中，踝关节延长板的上侧部与小腿长直板的下侧部铰接，踝关节延长板的下侧部与足底板的刚性支撑板之间铰接，满足人体踝关节的屈伸运动；

当用户穿戴该无动力外骨骼负重装置后，人体的上半身可以围绕人体身高方向的通过人体骨盆中心的中心轴在水平面内左右旋转的最大角度为30°，人体髋关节的屈/伸运动范围为(0°-130°,0°-15°)，人体髋关节的内收/外展运动范围为(0°-25°,0°-30°)，人体膝关节的向后屈伸运动范围为0°-135°，人体踝关节的跖屈/背屈的运动范围为(0°-20°,0°-25°)。与现有的无动力外骨骼相比，本发明结构简单、运动灵活、舒适性高、易于穿戴，结构尺寸可以根据用户的实际身体尺寸进行调节，当用户背较重的背包时，能够将负重竖直槽板传递到背板和长方形支板，进而通过腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部传导到地面上，有效减轻用户负重，行走起来更轻松。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的前视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明的后视图。

图5是图2中A-A向剖视图。

图6是图1中B处局部放大图。

图7是图1中C处局部放大图。

图8是图1中D处局部放大图。

图9是图1中E处局部放大图。

图10是图1中F处局部放大图。

图11是图4中G处局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1-11所示，无动力外骨骼负重装置，包括从上至下依次连接的背部、腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部；背部包括背板1和长方形支板2，背板1和长方形支板2所在平面均沿左右方向竖向设置，背板1的左侧上部和下部以及右侧上部和下部之间均固定连接有肩绑带3，长方形支板2的上侧部固定连接在背板1的后侧中部；

腰部包括腰板4、两块滑环板5、中板6和两个滑动件，腰板4为前侧敞口的椭圆形抱箍结构，滑环板5为与腰板4结构相适配的圆弧板结构，两块滑环板5的结构相同且左右对称包裹在腰板4的外部，滑环板5和腰板4的母线均竖向设置，中板6固定安装在腰板4的后侧中部，长方形支板2的下侧部固定安装在中板6的上侧部，两块滑环板5的后侧部分别通过第一合页7铰接安装在中板6的左右两侧后部，第一合页7的铰接轴竖直设置，两块滑环板5的前侧部均设置有腰带扣8，两个腰带扣8之间连接有腰绑带9，两个滑动件分别左右对称滑动设置在两块滑环板5上；

大腿部包括两组大腿仿骨架，两组大腿仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组大腿仿骨架的上侧部分别与两个滑动件的下侧部固定连接，左侧的大腿仿骨架包括大腿短直板14、大腿长直板15、大腿前支板16、大腿前护板17和大腿绑带18，大腿短直板14、大腿长直板15、大腿前支板16和大腿前护板17所在面均竖向设置，大腿短直板14的上侧部与左侧的滑动件下侧部固定连接，大腿长直板15的上侧部右侧面固定连接有第一垫板19，第一垫板19位于大腿长直板15和大腿短直板14之间，大腿长直板15的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过大腿长直板15、第一垫板19和大腿短直板14的第一螺栓销20铰接在大腿短直板14的下侧部，大腿前支板16和大腿前护板17均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，大腿前支板16的左侧部焊接固定在大腿长直板15的中部，大腿前护板17固定连接在大腿前支板16的后侧，大腿前护板17的前侧弧面与大腿前护板17的后侧弧面紧密接触，大腿绑带18的一端固定连接在大腿前护板17的右侧边，大腿前支板16的左侧边固定连接有大腿带扣21，大腿绑带18的另一端穿接在大腿带扣21上；

膝关节部包括两组膝关节仿骨架，两组膝关节仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组膝关节仿骨架的上侧部分别与两组大腿仿骨架的下侧部固定连接；

小腿部包括两组小腿仿骨架，两组小腿仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组小腿仿骨架的上侧部分别与两组膝关节仿骨架的下侧部固定连接；

足部包括两组足仿骨架，两组足仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组足仿骨架的上侧部分别与两组小腿仿骨架的下侧部铰接，足仿骨架与小腿仿骨架的铰接轴中心线沿左右方向水平设置。

左侧的滑动件包括摆动板10，摆动板10所在平面沿前后方向竖向设置，摆动板10的右侧面四周均转动安装有一个槽轮11，两块滑环板5和腰板4之间具有间隙且该间隙中部沿圆周方向间隔固定设置有若干块垫块12，垫块12固定于滑环板5上，上侧的两个槽轮11的下侧轮面滚动设置在左侧滑环板5的上侧边，下侧的两个槽轮11的上侧轮面滚动设置在左侧的滑环板5的下侧边，左侧的滑环板5的上侧边卡设在上侧的两个槽轮11的凹槽中，左侧的滑环板5的下侧边卡设在下侧的两个槽轮11的凹槽中，摆动板10的下侧部通过固定块13与左侧的大腿长直板15的上侧部固定连接。

左侧的膝关节仿骨架包括膝关节长直板22、膝关节延长板23、膝前支板24、膝前护板25和膝绑带26，膝关节长直板22、膝关节延长板23、膝前支板24和膝前护板25所在面均竖向设置，膝关节长直板22的上侧部与左侧的大腿长直板15的下侧部固定连接，膝前支板24和膝前护板25均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，膝前支板24的左侧部滑动连接在膝关节延长板23的上侧部，膝前护板25固定连接在膝前支板24的后侧，膝前护板25的前侧弧面与膝前护板25的后侧弧面紧密接触，膝绑带26的一端固定连接在膝前护板25的右侧边，膝前支板24的左侧边固定连接有膝带扣27，膝绑带26的另一端穿接在膝带扣27上，膝关节延长板23的上侧部右侧面固定连接有第二垫板28，第二垫板28位于膝关节长直板22和膝关节延长板23之间，膝关节延长板23的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过膝关节长直板22、第二垫板28和膝关节延长板23的第二螺栓销29铰接在膝关节长直板22的下侧部，膝关节长直板22的下侧部固定连接有一块用于限制膝关节转动角度的限位板30，膝关节延长板23的上侧部前低后高倾斜弯折设置，限位板30的下侧边前低后高倾斜设置且位于膝关节延长板23的上侧部的上侧，限位板30的下侧边与第二垫板28的前侧边平行且顶压接触。

左侧的小腿仿骨架包括小腿长直板31，小腿长直板31竖向设置，膝关节延长板23的下侧部和小腿长直板31的上侧部固定连接。

左侧的足仿骨架包括踝关节延长板32和足底板，踝关节延长板32竖向设置，足底板水平设置，小腿长直板31的下侧部右侧面固定连接有第三垫板33，踝关节延长板32的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过小腿长直板31、第三垫板33和踝关节延长板32的第三螺栓销57铰接在小腿长直板31的下侧部，足底板包括弹性板34和刚性支撑板35，弹性板34的形状与人的脚掌形状相同，弹性板34固定连接在刚性支撑板35上且位于刚性支撑板35的上表面，刚性支撑板35的左侧边后侧部与踝关节延长板32的下侧部通过第二合页58铰接，第二合页58的铰接轴沿前后方向水平设置，刚性支撑板35的后侧边中部固定连接有脚跟绑带36，脚跟绑带36的后侧面上部固定连接有脚踝绑带37，脚踝绑带37的两头通过魔术贴粘结围成圈形。

背板1的后侧中部还固定连接有竖直槽板38，竖直槽板38的上侧、下侧和后侧均敞口，竖直槽板38和长方形支板2上下对应，竖直槽板38的前侧板下侧部和长方形支板2的上侧部前后搭接贴合，竖直槽板38的前侧板前侧面与背板1的后侧面紧密接触，竖直槽板38的上侧边高于背板1的上侧边，竖直槽板38的左侧板和右侧板顶部一体成型有挂耳39，竖直槽板38的前侧板顶部固定连接有提手40。

背板1的中部沿竖向开设有两排第一圆孔41，长方形支板2的上侧部和竖直槽板38的前侧板下侧部均沿竖向开设有两排与第一圆孔41前后对应的第二圆孔42，长方形支板2的上侧部、竖直槽板38的前侧板下侧部和背板1的中部通过四根分别对应穿过四个第一圆孔41和前后两组四个第二圆孔42的第一螺栓43固定连接，四根第一螺栓43位于一个矩形的四个角；长方形支板2的下侧部和中板6均通过若干根第二螺栓44固定连接在腰板4的后侧中部。

左侧的第一合页7的左活动板与左侧的滑环板5的右侧部固定连接，左侧的第一合页7的右活动板通过一根第一转轴45转动连接在中板6的左侧中部，右侧的第一合页7的右活动板与右侧的滑环板5的左侧部固定连接，右侧的第一合页7的左活动板通过一根第二转轴46转动连接在中板6的右侧中部。

大腿短直板14上沿竖向开设有一排第一销孔47，第一螺栓销20对应插接安装在某一第一销孔47中，大腿长直板15上沿竖向开设有一排第三圆孔48，膝关节长直板22的上侧部沿竖向开设有一排与第三圆孔48左右对应的第四圆孔49，膝关节长直板22的上侧部和大腿长直板15的下侧部通过两根分别对应穿过两个第三圆孔48和两个第四圆孔49的第三螺栓50固定连接。

左侧的膝前支板24的左侧部开设有两个上下间隔的水平长孔51，膝关节延长板23上沿竖向开设有一排第五圆孔52，左侧的膝前支板24通过两根分别对应穿过两个第五圆孔52和水平长孔51的第四螺栓53连接膝关节延长板23上，第四螺栓53与水平长孔51之间滑动连接，小腿长直板31上沿竖向开设有一排与第五圆孔52左右对应的第六圆孔54，膝关节延长板23的下侧部和小腿长直板31的上侧部通过两根分别对应穿过两个第五圆孔52和两个第六圆孔54的第五螺栓55固定连接；踝关节延长板32沿竖向开设有一排第二销孔56，第三螺栓销57对应插接安装在某一第二销孔56中。

本发明根据人体骨骼构造从上至下依次连接设置有背部、腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部，其中，长方形支板2的上侧部和背板1的中部通过四根分别对应穿过四个第一圆孔41和四个第二圆孔42的第一螺栓43固定连接，膝关节延长板23的上侧部和大腿长直板15的下侧部通过两根分别对应穿过两个第三圆孔48和两个第四圆孔49的第三螺栓50固定连接，小腿延长板的下侧部和小腿长直板31的上侧部通过两根分别对应穿过两个第五圆孔52和两个第六圆孔54的第五螺栓55固定连接，穿戴时，可以事先根据穿戴者的身高尺寸，调整背板1和长方形支板2的连接位置，进而调整背板1和长方形支板2组成的背部整体高度，直至与穿戴者的背部尺寸相适配，同理，调整膝关节延长板23和大腿长直板15的连接位置，进而调整大腿部的高度，直至与穿戴者的大腿部尺寸相适配，同理，调整膝小腿延长板和小腿长直板31的连接位置，进而调整小腿部的高度，直至与穿戴者的小腿部尺寸相适配，而且还能够调整大腿短直板14和大腿长直板15的铰接位置以及踝关节延长板32和小腿长直板31的铰接位置，如此，使该无动力外骨骼负重装置能够与穿戴者的身体更适配，协调性更好，穿戴起来更舒适，背板1的左侧上部和下部以及右侧上部和下部之间均固定连接有肩绑带3，穿戴者可以将肩绑带3穿戴在肩膀上，使后背与背板1接触，背板1和长方形支板2能够对穿戴者的后背提供支撑，而当穿戴者需要背较重的背包时，背包的重量便能够得到背板1的支撑，背包的上部后侧的手提部可以挂在竖直槽板38顶部的两个挂耳39上，有效减轻穿戴者的负重，而且竖直槽板38的前侧板顶部固定连接有提手40，方便拿取移动整套装置；

腰部包括腰板4、两块滑环板5、中板6和两个滑动件，腰板4为前侧敞口的椭圆形抱箍结构，穿戴时，腰板4能够适配地套装在穿戴者的腰处，并通过腰绑带9绑牢固，中板6固定安装在腰板4的后侧中部，长方形支板2的下侧部固定安装在中板6的上侧部，两块滑环板5的后侧部分别通过第一合页7铰接安装在中板6的左右两侧后部，第一合页7的铰接轴竖直设置，两块滑环板5的前侧部均设置有腰带扣8，两个腰带扣8之间连接有腰绑带9，两个滑动件分别左右对称滑动设置在两块滑环板5上，滑动件由摆动板10组成，摆动板10上四周转动有槽轮11，上侧的槽轮11的下侧轮面滚动设置在滑环板5的上侧边，下侧的槽轮11的上侧轮面滚动设置在的滑环板5的下侧边，摆动板10和大腿短直板14固定连接，如此，可以实现腰部、胯部在水平面内的旋转，左侧的第一合页7的左活动板与左侧的滑环板5的右侧部固定连接，左侧的第一合页7的右活动板通过一根第一转轴45转动连接在中板6的左侧中部，右侧的第一合页7的右活动板与右侧的滑环板5的左侧部固定连接，而且，右侧的第一合页7的左活动板通过一根第二转轴46转动连接在中板6的右侧中部，如此能够实现大腿部的外摆或内收，大腿短直板14和大腿长直板15之间通过第一铰接轴铰接能够实现大腿的屈伸，满足人体髋关节的屈伸运动；

大腿前支板16和大腿前护板17均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，与人体的大腿中部适配，通过大腿绑带18能够将大腿前护板17穿戴在人体的大腿处，使大腿长直板15与人体的大腿匹配连接；

膝关节部的膝前支板24和膝前护板25均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，与人体的膝关节处小腿上侧部适配，通过膝绑带26能够穿戴在人体的膝关节处，膝关节长直板22的下侧部通过第二螺栓销29和膝关节延长板23的上侧部铰接，与人体的膝关节屈伸适配，满足小腿和大腿之间的屈伸运动；

足底板的弹性板34的形状与人的脚掌形状相同，通过脚踝绑带37绑在人的脚踝处，使足底板穿戴在脚下，穿戴者的脚掌可以踩在弹性板34上，并将足底板一同穿在鞋中，踝关节延长板32的上侧部与小腿长直板31的下侧部铰接，踝关节延长板32的下侧部与足底板的刚性支撑板35之间铰接，满足人体踝关节的屈伸运动；

当用户穿戴该无动力外骨骼负重装置后，人体的上半身可以围绕人体身高方向的通过人体骨盆中心的中心轴在水平面内左右旋转的最大角度为30°，人体髋关节的屈/伸运动范围为(0°-130°,0°-15°)，人体髋关节的内收/外展运动范围为(0°-25°,0°-30°)，人体膝关节的向后屈伸运动范围为0°-135°，人体踝关节的跖屈/背屈的运动范围为(0°-20°,0°-25°)。与现有的无动力外骨骼相比，本发明结构简单、运动灵活、舒适性高、易于穿戴，结构尺寸可以根据用户的实际身体尺寸进行调节，当用户背较重的背包时，能够将负重通过竖直槽板38传递到背板1和长方形支板2，进而通过腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部传导到地面上，有效减轻用户负重，行走起来更轻松。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.无动力外骨骼负重装置，其特征在于：包括从上至下依次连接的背部、腰部、大腿部、膝关节部、小腿部和足部；背部包括背板和长方形支板，背板和长方形支板所在平面均沿左右方向竖向设置，背板的左侧上部和下部以及右侧上部和下部之间均固定连接有肩绑带，长方形支板的上侧部固定连接在背板的后侧中部；

腰部包括腰板、两块滑环板、中板和两个滑动件，腰板为前侧敞口的椭圆形抱箍结构，滑环板为与腰板结构相适配的圆弧板结构，两块滑环板的结构相同且左右对称包裹在腰板的外部，滑环板和腰板的母线均竖向设置，中板固定安装在腰板的后侧中部，长方形支板的下侧部固定安装在中板的上侧部，两块滑环板的后侧部分别通过第一合页铰接安装在中板的左右两侧后部，第一合页的铰接轴竖直设置，两块滑环板的前侧部均设置有腰带扣，两个腰带扣之间连接有腰绑带，两个滑动件分别左右对称滑动设置在两块滑环板上；

大腿部包括两组大腿仿骨架，两组大腿仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组大腿仿骨架的上侧部分别与两个滑动件的下侧部固定连接，左侧的大腿仿骨架包括大腿短直板、大腿长直板、大腿前支板、大腿前护板和大腿绑带，大腿短直板、大腿长直板、大腿前支板和大腿前护板所在面均竖向设置，大腿短直板的上侧部与左侧的滑动件下侧部固定连接，大腿长直板的上侧部右侧面固定连接有第一垫板，第一垫板位于大腿长直板和大腿短直板之间，大腿长直板的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过大腿长直板、第一垫板和大腿短直板的第一螺栓销铰接在大腿短直板的下侧部，大腿前支板和大腿前护板均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，大腿前支板的左侧部焊接固定在大腿长直板的中部，大腿前护板固定连接在大腿前支板的后侧，大腿前护板的前侧弧面与大腿前护板的后侧弧面紧密接触，大腿绑带的一端固定连接在大腿前护板的右侧边，大腿前支板的左侧边固定连接有大腿带扣，大腿绑带的另一端穿接在大腿带扣上；

膝关节部包括两组膝关节仿骨架，两组膝关节仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组膝关节仿骨架的上侧部分别与两组大腿仿骨架的下侧部固定连接；

小腿部包括两组小腿仿骨架，两组小腿仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组小腿仿骨架的上侧部分别与两组膝关节仿骨架的下侧部固定连接；

足部包括两组足仿骨架，两组足仿骨架的结构相同且左右对称设置，两组足仿骨架的上侧部分别与两组小腿仿骨架的下侧部铰接，足仿骨架与小腿仿骨架的铰接轴中心线沿左右方向水平设置。

2.根据权利要求1所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：左侧的滑动件包括摆动板，摆动板所在平面沿前后方向竖向设置，摆动板的右侧面四周均转动安装有一个槽轮，两块滑环板和腰板之间具有间隙且该间隙中部沿圆周方向间隔固定设置有若干块垫块，垫块固定于滑环板上，上侧的两个槽轮的下侧轮面滚动设置在左侧滑环板的上侧边，下侧的两个槽轮的上侧轮面滚动设置在左侧的滑环板的下侧边，左侧的滑环板的上侧边卡设在上侧的两个槽轮的凹槽中，左侧的滑环板的下侧边卡设在下侧的两个槽轮的凹槽中，摆动板的下侧部通过固定块与左侧的大腿短直板的上侧部固定连接。

3.根据权利要求2所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：左侧的膝关节仿骨架包括膝关节长直板、膝关节延长板、膝前支板、膝前护板和膝绑带，膝关节长直板、膝关节延长板、膝前支板和膝前护板所在面均竖向设置，膝关节长直板的上侧部与左侧的大腿长直板的下侧部固定连接，膝前支板和膝前护板均为圆心角大于90°小于180°且后侧敞口的圆弧板，膝前支板的左侧部滑动连接在膝关节延长板的上侧部，膝前护板固定连接在膝前支板的后侧，膝前护板的前侧弧面与膝前护板的后侧弧面紧密接触，膝绑带的一端固定连接在膝前护板的右侧边，膝前支板的左侧边固定连接有膝带扣，膝绑带的另一端穿接在膝带扣上，膝关节延长板的上侧部右侧面固定连接有第二垫板，第二垫板位于膝关节长直板和膝关节延长板之间，膝关节延长板的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过膝关节长直板、第二垫板和膝关节延长板的第二螺栓销铰接在膝关节长直板的下侧部，膝关节长直板的下侧部固定连接有一块用于限制膝关节转动角度的限位板，膝关节延长板的上侧部前低后高倾斜弯折设置，限位板的下侧边前低后高倾斜设置且位于膝关节延长板的上侧部的上侧，限位板的下侧边与第二垫板的前侧边平行且顶压接触。

4.根据权利要求3所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：左侧的小腿仿骨架包括小腿长直板，小腿长直板竖向设置，膝关节延长板的下侧部和小腿长直板的上侧部固定连接。

5.根据权利要求4所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：左侧的足仿骨架包括踝关节延长板和足底板，踝关节延长板竖向设置，足底板水平设置，小腿长直板的下侧部右侧面固定连接有第三垫板，踝关节延长板的上侧部通过一根沿左右方向水平穿过小腿长直板、第三垫板和踝关节延长板的第三螺栓销铰接在小腿长直板的下侧部，足底板包括弹性板和刚性支撑板，弹性板的形状与人的脚掌形状相同，弹性板固定连接在刚性支撑板上且位于刚性支撑板的上表面，刚性支撑板的左侧边后侧部与踝关节延长板的下侧部通过第二合页铰接，第二合页的铰接轴沿前后方向水平设置，刚性支撑板的后侧边中部固定连接有脚跟绑带，脚跟绑带的后侧面上部固定连接有脚踝绑带，脚踝绑带的两头通过魔术贴粘结围成圈形。

6.根据权利要求5所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：背板的后侧中部还固定连接有竖直槽板，竖直槽板的上侧、下侧和后侧均敞口，竖直槽板和长方形支板上下对应，竖直槽板的前侧板下侧部和长方形支板的上侧部前后搭接贴合，竖直槽板的前侧板前侧面与背板的后侧面紧密接触，竖直槽板的上侧边高于背板的上侧边，竖直槽板的左侧板和右侧板顶部一体成型有挂耳，竖直槽板的前侧板顶部固定连接有提手。

7.根据权利要求6所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：背板的中部沿竖向开设有两排第一圆孔，长方形支板的上侧部和竖直槽板的前侧板下侧部均沿竖向开设有两排与第一圆孔前后对应的第二圆孔，长方形支板的上侧部、竖直槽板的前侧板下侧部和背板的中部通过四根分别对应穿过四个第一圆孔和前后两组四个第二圆孔的第一螺栓固定连接，四根第一螺栓位于一个矩形的四个角；长方形支板的下侧部和中板均通过若干根第二螺栓固定连接在腰板的后侧中部。

8.根据权利要求6所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：左侧的第一合页的左活动板与左侧的滑环板的右侧部固定连接，左侧的第一合页的右活动板通过一根第一转轴转动连接在中板的左侧中部，右侧的第一合页的右活动板与右侧的滑环板的左侧部固定连接，右侧的第一合页的左活动板通过一根第二转轴转动连接在中板的右侧中部。

9.根据权利要求6所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：大腿短直板上沿竖向开设有一排第一销孔，第一螺栓销对应插接安装在某一第一销孔中，大腿长直板上沿竖向开设有一排第三圆孔，膝关节长直板的上侧部沿竖向开设有一排与第三圆孔左右对应的第四圆孔，膝关节长直板的上侧部和大腿长直板的下侧部通过两根分别对应穿过两个第三圆孔和两个第四圆孔的第三螺栓固定连接。

10.根据权利要求6所述的无动力外骨骼负重装置，其特征在于：左侧的膝前支板的左侧部开设有两个上下间隔的水平长孔，膝关节延长板上沿竖向开设有一排第五圆孔，左侧的膝前支板通过两根分别对应穿过两个第五圆孔和水平长孔的第四螺栓连接膝关节延长板上，第四螺栓与水平长孔之间滑动连接，小腿长直板上沿竖向开设有一排与第五圆孔左右对应的第六圆孔，膝关节延长板的下侧部和小腿长直板的上侧部通过两根分别对应穿过两个第五圆孔和两个第六圆孔的第五螺栓固定连接；踝关节延长板沿竖向开设有一排第二销孔，第三螺栓销对应插接安装在某一第二销孔中。