CN115556069B - 一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置 - Google Patents

Abstract

一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，包括胸板和安装柱，安装柱前侧设有背板和弧形腰护板，安装柱侧部设有第一储能弹性体和第二储能弹性体，弧形腰护板下部转动连接有髋关节护板，髋关节护板通过安装板连接有腿部摆杆组件，第一储能弹性体分别通过第一拉线和第二拉线与两侧的腿部摆杆组件连接，第二储能弹性体分别通过第三拉线和第四拉线与两侧的腿部摆杆组件连接，第一拉线、第二拉线、第三拉线和第四拉线首尾相连为闭路助力环。本发明设计合理，结构紧凑，方便穿戴，为弯腰搬运重物提供一种无动力腰部助力装置，减轻了腰部受力，在行走过程中基本没有额外阻力干扰，穿戴更加舒适。

Description

一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置

技术领域

本发明属于无动力外骨骼技术领域，具体涉及一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置。

背景技术

人们在弯腰搬运重物时,腰部受力较大,时间久了会使腰肌劳损,严重的话脊柱变形,难以直立行走。目前市场上也有腰部助力机构，但通常是有额外动力进行助力，在行走时不能拟合人体双腿交替，双腿具有较大的干扰甚至有较大的阻力，并且重量较重，绑带设置不合理，导致穿戴和使用时身体舒适度较差。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种在行走时基本无干扰、结构紧凑，穿戴使用时更加舒适的拟合人体运动的无动力腰部助力装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，包括胸板和位于胸板后侧竖向设置的安装柱，安装柱前侧自上而下间隔固定设有背板和弧形腰护板，安装柱左侧和右侧分别设有第一储能弹性体和第二储能弹性体，弧形腰护板下部左侧和右侧均通过沿前后方向设置的水平销轴转动连接有髋关节护板，髋关节护板外侧通过水平旋转组件转动连接有安装板，安装板外侧转动连接有腿部摆杆组件，第一储能弹性体和第二储能弹性体均具有方向相反的两个动力端，第一储能弹性体的一个动力端通过第一拉线与左侧的腿部摆杆组件连接，第一储能弹性体的另一个动力端通过第二拉线与右侧的腿部摆杆组件连接，第二储能弹性体的一个动力端通过第三拉线与左侧的腿部摆杆组件连接，第二储能弹性体的另一个动力端通过第四拉线与右侧的腿部摆杆组件连接，第一拉线、第二拉线、第三拉线和第四拉线首尾相连为闭路助力环；

背板上部与胸板上部之间设有肩带，胸板外侧部与背板下侧部之间设有上拉带，胸板外侧部与弧形腰护板上侧部之间设有下拉带，弧形腰护板左侧和和右侧之间设有腰带，两个腿部摆杆组件下部均设有大腿绑扎组件。

水平旋转组件包括定位套、旋转座和旋转轴，定位套固定连接在髋关节护板外侧，旋转轴竖向转动连接在定位套在，旋转座设置在定位套下方，旋转轴下端与旋转座固定连接，旋转座内侧与安装板上部外侧固定连接。

腿部摆杆组件包括大腿摆杆、导轮盘、离合盘和离合块，大腿摆杆上端一体设有摆动盘，摆动盘、离合盘和导轮盘自内向外依次贴合设置，摆动盘、离合盘和导轮盘的中心通过摆动轴与安装板转动连接，摆动盘内侧面与安装板外侧面接触，导轮盘和离合盘固定连接，导轮盘外圆与离合盘的盘面之间设有环形导线槽，摆动盘上开设有以摆动轴为中心线的弧形槽孔，导轮盘下部沿径向方向开设有安装槽，离合盘下部设有拉线紧固螺栓，拉线紧固螺栓的头部位于安装槽内，拉线紧固螺栓上螺栓连接有位于弧形槽孔内的紧固螺母，离合盘和摆动盘下部对应开设有离合槽孔，摆动盘上的离合槽孔向下延伸到大腿摆杆，离合槽孔内设有离合块，离合块的外侧设有手柄凸起，离合块内侧设有宽度大于离合槽孔的限位片，限位片通过螺钉与离合块连接；

第一拉线绕过左侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽后侧下部连接在拉线紧固螺栓上，第二拉线绕过右侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽后侧下部连接在拉线紧固螺栓上；第三拉线绕过左侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽前侧上部连接在拉线紧固螺栓上，第四拉线绕过右侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽前侧上部连接在拉线紧固螺栓上。

大腿绑扎组件包括弧形连接板、大腿前护板、大腿后护板和大腿绑带，大腿摆杆上沿高度方向均匀开设有若干个连接孔，弧形连接板通过至少两个对应穿过连接孔的调节螺栓与大腿摆杆连接，大腿前护板连接在弧形连接板的前侧，大腿后护板连接在弧形连接板的后侧，大腿绑带前端和后端分别连接大腿前护板和大腿后护板。

安装板上在摆动盘后上方固定设有拉线导向座，拉线导向座上开设有两个用于穿过拉线的穿孔，拉线导向座到储能弹性体之间的拉线外部套设有导线管。

第一储能弹性体为高压气压棒，第二储能弹性体为低压气压棒。

胸板包括左胸板和右胸板，左胸板右端一体设有左插接条板和左插接长孔，右胸板左端一体设有右插接条板和右插接长孔，左插接条板、左插接长孔、右插接条板和右插接长孔位于同一高度，左插接条板与右插接条板前后叠合，左插接条板穿过右插接长孔，右插接条板穿过左插接长孔，左胸板和右胸板的前侧之间通过横向绑带连接。

左侧的大腿摆杆上部后侧和右侧的大腿摆杆上部后侧之间设有臀部限位带。

采用上述技术方案，本发明在使用时，先将本发明穿戴到身上，将肩带、上拉带、下拉带、腰带、横向绑带和臀部限位带均连接固定到位。先将左右两侧的离合块沿离合槽孔向上移动，使离合盘和摆动盘合为一体，弯腰搬起重物时，安装柱、背板、弧形腰护板、髋关节护板、水平旋转组件、安装板一同以摆动轴为中心线向前下方转动，此时也相当于不弯腰时大腿摆杆、摆动盘、导轮盘、离合盘以摆动轴为中心线向前上方转动，拉线紧固螺栓的位置也向前上方转动，第一拉线和第三拉线被拉线紧固螺栓拉伸，高压气压棒受到第一拉线和第三拉线的牵拉后储能，高压气压棒对弯腰动作进行助力，第二拉线和第四拉线在低压气压棒的牵拉下处于张拉状态，当将重物向上搬起时，高压气压棒的储能被释放，在高压气压棒的助力作用下，减轻了腰部的受力。

当双腿交叉向前行进时，例如左腿向前迈，人体前移，此时右腿相当于后移，左腿带动左侧的大腿摆杆向前上方转动，左侧的拉线紧固螺栓的位置也向前上方转动，第一拉线被拉线紧固螺栓拉伸，第一拉线另一端牵拉高压气压棒，右腿带动右侧的大腿摆杆向后上方转动，第三拉线被松弛，正好抵消第一拉线的牵拉，这样在双腿交叉行走时使第一拉线和第二拉线不会对双腿产生较大的牵拉力，同样，当右腿向前迈，人体前移，此时左腿相当于后移，第三拉线牵拉高压气压棒，第一拉线被松弛，第一拉线松弛的长度正好与第一拉线的牵拉长度一致，这样就使得在双腿走路时高压气压棒不受牵拉储能，双腿基本不受拉线的阻挠，走路更加舒适。

水平销轴、旋转轴和摆动轴的中心线为相互垂直的三维坐标系的三条轴线，这种结构模拟髋关节的结构，使腿部可任意方向旋转、运动。

在弯腰和行走时，离合块向上移动到离合槽孔的最上端，用于连接摆动盘与离合盘，使大腿摆杆、摆动盘、离合盘和导轮盘连为一体；当蹲下或坐下休息时，可将离合块向下移动到离合槽孔的最下端，大腿摆杆转动，拉线紧固螺栓的紧固螺母就在弧形槽孔内转动，这样可避免第一拉线和第三拉线同时产生张拉力影响人体的舒适度。

通过调节螺钉使限位片与摆动盘内侧面的压紧度，来调整离合块的上下移动的摩擦力。

拉线导向座起到连接导线管的作用，同时对拉线也起到导向的作用。

两条肩带前端分别与左胸板和右胸板上部连接，左胸板和右胸板通过左插接条板和右插接条板的插接，起到上下不错位的定位作用，左胸板和右胸板之间通过横向绑带连接，使左胸板和右胸板连接为一体，承受肩带、上拉带、下拉带的牵拉力，确保本发明在身体上穿戴的稳定性。

大腿摆杆下端将通过大腿绑扎组件与人体大腿连接。弯腰助力的着力点分别位于两大腿前部、臀部、胸前部（若有手臂绑带附件将会分担这部分力量）。

臀部限位带位于大腿与臀部连接位置，起到防止弯腰时臀部与装置错位。

大腿绑扎组件的弧形连接板可在大腿摆杆上上下移动，通过挪动调节螺栓对应的大腿摆杆上的连接孔，可调节大腿绑扎组件的高度，以适合不同人的绑扎。大腿前护板、大腿后护板分别通过销轴与弧形连接板连接，这样可调整角度，以充分贴合大腿表面。

综上所述，本发明设计合理，结构紧凑，方便穿戴，为弯腰搬运重物提供一种无动力腰部助力装置，减轻了腰部受力，在行走过程中基本没有额外阻力干扰，穿戴更加舒适。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明去掉各个绑带后的侧视图；

图4是图3的左视图；

图5是腿部摆杆组件的竖向剖视图；

图6是左胸板和右胸板的拆分示意图；

图7是左胸板和右胸板对插结构示意图；

图8是本发明穿戴在人体上一个视角的示意图；

图9是本发明穿戴在人体上另一个视角的示意图。

具体实施方式

如图1-图9所示，本发明的一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，包括胸板1和位于胸板1后侧竖向设置的安装柱2，安装柱2前侧自上而下间隔固定设有背板3和弧形腰护板4，安装柱2左侧和右侧分别设有第一储能弹性体5和第二储能弹性体6，弧形腰护板4下部左侧和右侧均通过沿前后方向设置的水平销轴7转动连接有髋关节护板8，髋关节护板8外侧通过水平旋转组件48转动连接有安装板9，安装板9外侧转动连接有腿部摆杆组件49，第一储能弹性体5和第二储能弹性体6均具有方向相反的两个动力端，第一储能弹性体5的一个动力端通过第一拉线10与左侧的腿部摆杆组件49连接，第一储能弹性体5的另一个动力端通过第二拉线11与右侧的腿部摆杆组件49连接，第二储能弹性体6的一个动力端通过第三拉线12与左侧的腿部摆杆组件49连接，第二储能弹性体6的另一个动力端通过第四拉线13与右侧的腿部摆杆组件49连接，第一拉线10、第二拉线11、第三拉线12和第四拉线13首尾相连为闭路助力环；

背板3上部与胸板1上部之间设有肩带14，胸板1外侧部与背板3下侧部之间设有上拉带15，胸板1外侧部与弧形腰护板4上侧部之间设有下拉带16，弧形腰护板4左侧和和右侧之间设有腰带17，两个腿部摆杆组件49下部均设有大腿绑扎组件50。

水平旋转组件48包括定位套18、旋转座19和旋转轴20，定位套18固定连接在髋关节护板8外侧，旋转轴20竖向转动连接在定位套18在，旋转座19设置在定位套18下方，旋转轴20下端与旋转座19固定连接，旋转座19内侧与安装板9上部外侧固定连接。

腿部摆杆组件49包括大腿摆杆21、导轮盘22、离合盘23和离合块24，大腿摆杆21上端一体设有摆动盘25，摆动盘25、离合盘23和导轮盘22自内向外依次贴合设置，摆动盘25、离合盘23和导轮盘22的中心通过摆动轴26与安装板9转动连接，摆动盘25内侧面与安装板9外侧面接触，导轮盘22和离合盘23固定连接，导轮盘22外圆与离合盘23的盘面之间设有环形导线槽27，摆动盘25上开设有以摆动轴26为中心线的弧形槽孔28，导轮盘22下部沿径向方向开设有安装槽，离合盘23下部设有拉线紧固螺栓29，拉线紧固螺栓29的头部位于安装槽内，拉线紧固螺栓29上螺栓连接有位于弧形槽孔28内的紧固螺母30，离合盘23和摆动盘25下部对应开设有离合槽孔31，摆动盘25上的离合槽孔31向下延伸到大腿摆杆21，离合槽孔31内设有离合块24，离合块24的外侧设有手柄凸起32，离合块24内侧设有宽度大于离合槽孔31的限位片33，限位片33通过螺钉34与离合块24连接；

第一拉线10绕过左侧腿部摆杆组件49的导轮盘22的环形导线槽27后侧下部连接在拉线紧固螺栓29上，第二拉线11绕过右侧腿部摆杆组件49的导轮盘22的环形导线槽27后侧下部连接在拉线紧固螺栓29上；第三拉线12绕过左侧腿部摆杆组件49的导轮盘22的环形导线槽27前侧上部连接在拉线紧固螺栓29上，第四拉线13绕过右侧腿部摆杆组件49的导轮盘22的环形导线槽27前侧上部连接在拉线紧固螺栓29上。

大腿绑扎组件50包括弧形连接板35、大腿前护板36、大腿后护板37和大腿绑带38，大腿摆杆21上沿高度方向均匀开设有若干个连接孔39，弧形连接板35通过至少两个对应穿过连接孔39的调节螺栓与大腿摆杆21连接，大腿前护板36连接在弧形连接板35的前侧，大腿后护板37连接在弧形连接板35的后侧，大腿绑带38前端和后端分别连接大腿前护板36和大腿后护板37。

安装板9上在摆动盘25后上方固定设有拉线导向座40，拉线导向座40上开设有两个用于穿过拉线的穿孔，拉线导向座40到储能弹性体之间的拉线外部套设有导线管。

第一储能弹性体5为高压气压棒，第二储能弹性体6为低压气压棒。

胸板1包括左胸板41和右胸板42，左胸板41右端一体设有左插接条板43和左插接长孔44，右胸板42左端一体设有右插接条板45和右插接长孔46，左插接条板43、左插接长孔44、右插接条板45和右插接长孔46位于同一高度，左插接条板43与右插接条板45前后叠合，左插接条板43穿过右插接长孔46，右插接条板45穿过左插接长孔44，左胸板41和右胸板42的前侧之间通过横向绑带连接。

左侧的大腿摆杆21上部后侧和右侧的大腿摆杆21上部后侧之间设有臀部限位带47。

本发明在使用时，先将本发明穿戴到身上，将肩带14、上拉带15、下拉带16、腰带17、横向绑带和臀部限位带47均连接固定到位。先将左右两侧的离合块24沿离合槽孔31向上移动，使离合盘23和摆动盘25合为一体，弯腰搬起重物时，安装柱2、背板3、弧形腰护板4、髋关节护板8、水平旋转组件48、安装板9一同以摆动轴26为中心线向前下方转动，此时也相当于不弯腰时大腿摆杆21、摆动盘25、导轮盘22、离合盘23以摆动轴26为中心线向前上方转动，拉线紧固螺栓29的位置也向前上方转动，第一拉线10和第三拉线12被拉线紧固螺栓29拉伸，高压气压棒受到第一拉线10和第三拉线12的牵拉后储能，高压气压棒对弯腰动作进行助力，第二拉线11和第四拉线13在低压气压棒的牵拉下处于张拉状态，当将重物向上搬起时，高压气压棒的储能被释放，在高压气压棒的助力作用下，减轻了腰部的受力。

当双腿交叉向前行进时，例如左腿向前迈，人体前移，此时右腿相当于后移，左腿带动左侧的大腿摆杆21向前上方转动，左侧的拉线紧固螺栓29的位置也向前上方转动，第一拉线10被拉线紧固螺栓29拉伸，第一拉线10另一端牵拉高压气压棒，右腿带动右侧的大腿摆杆21向后上方转动，第三拉线12被松弛，正好抵消第一拉线10的牵拉，这样在双腿交叉行走时使第一拉线10和第二拉线11不会对双腿产生较大的牵拉力，同样，当右腿向前迈，人体前移，此时左腿相当于后移，第三拉线12牵拉高压气压棒，第一拉线10被松弛，第一拉线10松弛的长度正好与第一拉线10的牵拉长度一致，这样就使得在双腿走路时高压气压棒不受牵拉储能，双腿基本不受拉线的阻挠，走路更加舒适。

水平销轴7、旋转轴20和摆动轴26的中心线为相互垂直的三维坐标系的三条轴线，这种结构模拟髋关节的结构，使腿部可任意方向旋转、运动。

在弯腰和行走时，离合块24向上移动到离合槽孔31的最上端，用于连接摆动盘25与离合盘23，使大腿摆杆21、摆动盘25、离合盘23和导轮盘22连为一体；当蹲下或坐下休息时，可将离合块24向下移动到离合槽孔31的最下端，大腿摆杆21转动，拉线紧固螺栓29的紧固螺母30就在弧形槽孔28内转动，这样可避免第一拉线10和第三拉线12同时产生张拉力影响人体的舒适度。

通过调节螺钉34使限位片33与摆动盘25内侧面的压紧度，来调整离合块24的上下移动的摩擦力。

拉线导向座40起到连接导线管的作用，同时对拉线也起到导向的作用。

两条肩带14前端分别与左胸板41和右胸板42上部连接，左胸板41和右胸板42通过左插接条板43和右插接条板45的插接，起到上下不错位的定位作用，左胸板41和右胸板42之间通过横向绑带连接，使左胸板41和右胸板42连接为一体，承受肩带14、上拉带15、下拉带16的牵拉力，确保本发明在身体上穿戴的稳定性。

大腿摆杆21下端将通过大腿绑扎组件50与人体大腿连接。弯腰助力的着力点分别位于两大腿前部、臀部、胸前部（若有手臂绑带附件将会分担这部分力量）。

臀部限位带47位于大腿与臀部连接位置，起到防止弯腰时臀部与装置错位。

大腿绑扎组件50的弧形连接板35可在大腿摆杆21上上下移动，通过挪动调节螺栓对应的大腿摆杆21上的连接孔39，可调节大腿绑扎组件50的高度，以适合不同人的绑扎。大腿前护板36、大腿后护板37分别通过销轴与弧形连接板35连接，这样可调整角度，以充分贴合大腿表面。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，其特征在于：包括胸板和位于胸板后侧竖向设置的安装柱，安装柱前侧自上而下间隔固定设有背板和弧形腰护板，安装柱左侧和右侧分别设有第一储能弹性体和第二储能弹性体，弧形腰护板下部左侧和右侧均通过沿前后方向设置的水平销轴转动连接有髋关节护板，髋关节护板外侧通过水平旋转组件转动连接有安装板，安装板外侧转动连接有腿部摆杆组件，第一储能弹性体和第二储能弹性体均具有方向相反的两个动力端，第一储能弹性体的一个动力端通过第一拉线与左侧的腿部摆杆组件连接，第一储能弹性体的另一个动力端通过第二拉线与右侧的腿部摆杆组件连接，第二储能弹性体的一个动力端通过第三拉线与左侧的腿部摆杆组件连接，第二储能弹性体的另一个动力端通过第四拉线与右侧的腿部摆杆组件连接，第一拉线、第二拉线、第三拉线和第四拉线首尾相连为闭路助力环；

背板上部与胸板上部之间设有肩带，胸板外侧部与背板下侧部之间设有上拉带，胸板外侧部与弧形腰护板上侧部之间设有下拉带，弧形腰护板左侧和和右侧之间设有腰带，两个腿部摆杆组件下部均设有大腿绑扎组件；

腿部摆杆组件包括大腿摆杆、导轮盘、离合盘和离合块，大腿摆杆上端一体设有摆动盘，摆动盘、离合盘和导轮盘自内向外依次贴合设置，摆动盘、离合盘和导轮盘的中心通过摆动轴与安装板转动连接，摆动盘内侧面与安装板外侧面接触，导轮盘和离合盘固定连接，导轮盘外圆与离合盘的盘面之间设有环形导线槽，摆动盘上开设有以摆动轴为中心线的弧形槽孔，导轮盘下部沿径向方向开设有安装槽，离合盘下部设有拉线紧固螺栓，拉线紧固螺栓的头部位于安装槽内，拉线紧固螺栓上螺栓连接有位于弧形槽孔内的紧固螺母，离合盘和摆动盘下部对应开设有离合槽孔，摆动盘上的离合槽孔向下延伸到大腿摆杆，离合槽孔内设有离合块，离合块的外侧设有手柄凸起，离合块内侧设有宽度大于离合槽孔的限位片，限位片通过螺钉与离合块连接；

第一拉线绕过左侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽后侧下部连接在拉线紧固螺栓上，第二拉线绕过右侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽后侧下部连接在拉线紧固螺栓上；第三拉线绕过左侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽前侧上部连接在拉线紧固螺栓上，第四拉线绕过右侧腿部摆杆组件的导轮盘的环形导线槽前侧上部连接在拉线紧固螺栓上；

第一储能弹性体为高压气压棒，第二储能弹性体为低压气压棒。

2.根据权利要求1所述的一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，其特征在于：水平旋转组件包括定位套、旋转座和旋转轴，定位套固定连接在髋关节护板外侧，旋转轴竖向转动连接在定位套在，旋转座设置在定位套下方，旋转轴下端与旋转座固定连接，旋转座内侧与安装板上部外侧固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，其特征在于：大腿绑扎组件包括弧形连接板、大腿前护板、大腿后护板和大腿绑带，大腿摆杆上沿高度方向均匀开设有若干个连接孔，弧形连接板通过至少两个对应穿过连接孔的调节螺栓与大腿摆杆连接，大腿前护板连接在弧形连接板的前侧，大腿后护板连接在弧形连接板的后侧，大腿绑带前端和后端分别连接大腿前护板和大腿后护板。

4.根据权利要求1所述的一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，其特征在于：安装板上在摆动盘后上方固定设有拉线导向座，拉线导向座上开设有两个用于穿过拉线的穿孔，拉线导向座到储能弹性体之间的拉线外部套设有导线管。

5.根据权利要求1所述的一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，其特征在于：胸板包括左胸板和右胸板，左胸板右端一体设有左插接条板和左插接长孔，右胸板左端一体设有右插接条板和右插接长孔，左插接条板、左插接长孔、右插接条板和右插接长孔位于同一高度，左插接条板与右插接条板前后叠合，左插接条板穿过右插接长孔，右插接条板穿过左插接长孔，左胸板和右胸板的前侧之间通过横向绑带连接。

6.根据权利要求1所述的一种拟合人体运动的无动力腰部助力装置，其特征在于：左侧的大腿摆杆上部后侧和右侧的大腿摆杆上部后侧之间设有臀部限位带。