本發(fā)明涉及一種無需外部動(dòng)力的穿戴式助力裝置。

背景技術(shù)：
穿戴式助力裝置是近年來比較嶄新的一個(gè)研究領(lǐng)域，它可以幫助人們擴(kuò)展其四肢部位的運(yùn)動(dòng)能力，減輕重物對(duì)人們的負(fù)擔(dān)。傳統(tǒng)的需要外部動(dòng)力的穿戴式助力裝置具有下面的一些缺點(diǎn)：1.整個(gè)裝置包括可穿戴在人體上各個(gè)部位的機(jī)械裝置、動(dòng)力裝置和控制裝置以及檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)信息的多種傳感器，造成自重過大，一定程度上削減了其輕便性。2.傳感器、大功率電機(jī)等設(shè)備造價(jià)高昂，使得整個(gè)裝置的實(shí)用性、普及性降低。針對(duì)上述的一些問題，如何在完成運(yùn)動(dòng)的同時(shí)簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)以減輕裝置自重、降低造價(jià)，是制造設(shè)計(jì)穿戴式助力裝置的難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種結(jié)構(gòu)合理、輕便易攜、無需外部動(dòng)力的穿戴式助力裝置。本發(fā)明提出的一種無需外部動(dòng)力的穿戴式助力裝置，所述穿戴式助力裝置與人體上身結(jié)構(gòu)相匹配，采用骨架結(jié)構(gòu)與衣服連在一起；包括肩上支撐架、彈簧、移動(dòng)滑塊、滑動(dòng)鎖緊裝置和連桿；第一彈簧一端連接小臂前段，另一端連接大臂下端，在搬重物前小臂伸直，第一彈簧拉伸，起到一個(gè)蓄力的作用；第二彈簧一端與小臂后端相連接，另一端與肩上支撐架相連接，所述肩上支撐架上設(shè)有滑槽，所述第二彈簧通過肩上支撐架上的滑槽與位于背部的彈性皮帶相連，彈性皮帶再連接移動(dòng)滑塊，移動(dòng)滑塊通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿相連，所述移動(dòng)滑塊位于第一滑動(dòng)導(dǎo)軌上，且能在第一滑動(dòng)導(dǎo)軌上來回移動(dòng)，所述第一滑動(dòng)導(dǎo)軌位于背部；當(dāng)人搬重物時(shí)，小臂伸直，第二彈簧與彈性皮帶也被拉伸，此時(shí)位于背部的移動(dòng)滑塊處于第一滑動(dòng)導(dǎo)軌的最高點(diǎn)，使連接于肩部與小臂間第二彈簧變形小，為小臂的伸展提供便利，當(dāng)人抱起重物時(shí)，小臂彎曲，利用小臂與大臂的力量使第一連桿張開，背部的移動(dòng)滑塊同時(shí)受到第一連桿作用向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到最有利的受力位置，第一連桿被鎖緊，此時(shí)移動(dòng)滑塊也向下運(yùn)動(dòng)一段距離，第二彈簧拉伸，對(duì)小臂有向上的拉力；小臂與大臂之間設(shè)有第四連桿，大臂上設(shè)有第二滑動(dòng)導(dǎo)軌，所述第四連桿一端固定于小臂上，另一端上設(shè)有滑動(dòng)鎖緊裝置，且第四連桿位于大臂上的第二滑動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)，且能在第二滑動(dòng)導(dǎo)軌上來回移動(dòng)，通過改變第四連桿在第二滑動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)的位置來改變小臂與大臂間的角度；第二連桿一端固定在軀干上，另一端與第一連桿和第三連桿為共軸轉(zhuǎn)動(dòng)副，且在第二連桿與第三連桿上各有一個(gè)同直徑的插孔，其中第三連桿插孔內(nèi)有連接彈簧的銷釘，在到達(dá)上述死點(diǎn)位置時(shí)，第二連桿上的插孔與第三連桿的插孔相對(duì)，銷釘彈出，鎖緊第二連桿與第三連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)；由于銷釘還牽引繩與手相連接，當(dāng)手握緊時(shí)，通過牽引繩將銷釘拉出，解除鎖定。連桿機(jī)構(gòu)在人的大臂與軀干夾角為13－18°，小臂與大臂夾角為80-100°時(shí)達(dá)到自身死點(diǎn)位置，可以承受較大壓力。本發(fā)明中，位于大臂的第二滑動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)部均勻分布有若干齒形滑槽，所述齒形滑槽上設(shè)有蓋板，齒形滑槽與蓋板間空隙處通過小型彈簧連接可以使移動(dòng)滑塊在不同的位置停留。本發(fā)明中，位于軀干上的第一滑動(dòng)導(dǎo)軌內(nèi)部呈鋸齒狀，可以使滑動(dòng)鎖緊裝置在不同的位置停留。整套裝置做成穿戴式服裝，各個(gè)部分做成一套骨架與衣服連在一起。本發(fā)明的有益效果在于：通過彈簧和連桿將力不通過大臂轉(zhuǎn)移到肩部及腰部，可以很輕松的搬起重物。附圖說明圖1是助力裝置的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2是助力裝置大臂滑動(dòng)鎖緊裝置的局部放大圖；圖3是第二連桿與第三連桿連接處的局部放大圖；圖中標(biāo)號(hào)：1第一彈簧；2第二彈簧；3肩上支撐架；4彈性皮帶；5滑動(dòng)鎖緊裝置；6移動(dòng)滑塊；7第一連桿；8第二連桿；9第三連桿；10第四連桿；11.小臂與第一連桿固定點(diǎn)；12第一滑動(dòng)導(dǎo)軌；13固定板；14第二滑動(dòng)導(dǎo)軌；15手；16小臂；17大臂；18肩部；19軀干；20小型彈簧；21圓柱形滑塊；22鋸齒形滑槽；23蓋板；24牽引繩；25固定繩扣；26銷釘；27壓縮彈簧。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1：如圖1所示，整套裝置做成穿戴式服裝，各個(gè)部分做成一套骨架與衣服連在一起。第一部分是通過第一彈簧1連接小臂16前段與大臂17下端，在搬重物前兩臂伸直，第一彈簧1受拉，起到蓄力的作用。第二部分是通過第二彈簧2一端與小臂16后端相連接，另一端與肩上支撐架３相連接，通過肩上支撐架３上的滑槽與背部的彈性皮帶4相連，背部的彈性皮帶4再連接移動(dòng)滑塊6，移動(dòng)滑塊6通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與第一連桿7相連。當(dāng)人去搬重物時(shí)，小臂16伸直，第二彈簧2與彈性皮帶4連在一起也被拉伸，但背部的移動(dòng)滑塊6處于第一滑動(dòng)導(dǎo)軌12的最高點(diǎn)，這樣第二彈簧2變形小，為小臂16的伸展提供便利，當(dāng)人抱起重物時(shí)，小臂16彎曲，利用手臂的力量使連桿張開，腰部的移動(dòng)滑塊6同時(shí)受到第一連桿7作用向下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到最有利的受力位置，即圖１示位置，第一連桿7被鎖緊，此時(shí)移動(dòng)滑塊6運(yùn)動(dòng)到第一滑動(dòng)導(dǎo)軌12的最下端，第二彈簧2拉伸，對(duì)小臂16有向上的拉力，除此之外，第二連桿8和第三連桿9對(duì)手臂也有向上的支撐，通過這樣，將重物的重力轉(zhuǎn)移到肩部18與軀干19共同支撐。第三部分中滑動(dòng)鎖緊裝置5的第二滑動(dòng)導(dǎo)軌14內(nèi)部呈鋸齒狀，當(dāng)人抱起重物時(shí)，為了減少由于走路引起的不平穩(wěn)性，在小臂16與大臂17之間加上一個(gè)第四連桿10，第四連桿10一端通過轉(zhuǎn)動(dòng)副連接于小臂16，另一端為圓柱形滑塊21安放在大臂17上的第二滑動(dòng)導(dǎo)軌14內(nèi)，人可以通過改變第四連桿10在第二滑動(dòng)導(dǎo)軌14的位置來改變手臂的角度。第二連桿8和第三連桿9在人的大臂與軀干夾角約15°，小臂與大臂夾角約90°時(shí)達(dá)到自身死點(diǎn)位置，可以承受較大壓力。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，裝置提供多個(gè)自由度，在輔助搬運(yùn)重物的同時(shí)，保證了人活動(dòng)的自由。起身過程中，小臂16向上彎曲，使一端位于第二滑動(dòng)導(dǎo)軌14內(nèi)的圓柱形滑塊21因大臂17、小臂16夾角變小向上滑動(dòng)，此時(shí)手略微握緊，圓柱形滑塊21因彈簧張開可以到達(dá)上一級(jí)滑槽，手松開后鎖緊（具體結(jié)構(gòu)和工作原理見圖2），此時(shí)大臂17、小臂16角度固定，即固定板13和第二滑動(dòng)導(dǎo)軌14的夾角固定，第四連桿10、第一彈簧1、第二彈簧2共同承擔(dān)手臂上的重物。同時(shí)，第二彈簧和彈性皮帶4通過肩上支撐架3連接，彎腰時(shí)為二者蓄力，在起身過程中釋放彈簧變形能達(dá)到省力的效果；起身后，彈性皮帶4將移動(dòng)滑塊6的位移傳遞到第二彈簧2。在起身彎臂這一過程中，小臂16帶動(dòng)第三連桿9轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)大臂17上的滑動(dòng)鎖緊裝置5在一個(gè)特定的位置鎖定時(shí)，第二連桿8和第三連桿9共線（傳動(dòng)角為0°），到達(dá)死點(diǎn)位置，在這個(gè)位置是鎖定連桿，同時(shí)第一連桿7帶動(dòng)移動(dòng)滑塊6運(yùn)動(dòng)到最低部，此時(shí)，如圖3所示，第二連桿8一端固定在軀干19上，另一端與第一連桿7和第三連桿9為共軸轉(zhuǎn)動(dòng)副，且在第二連桿8與第三連桿9上各有一個(gè)同直徑的插孔，其中第三連桿插孔內(nèi)有連接壓縮彈簧27的銷釘26，在到達(dá)上述死點(diǎn)位置時(shí)，第二連桿上的插孔與第三連桿的插孔共線，銷釘26彈出，鎖緊第二連桿8與第三連桿9的轉(zhuǎn)動(dòng)；由于銷釘還牽引繩24與手15相連接，當(dāng)手15握緊時(shí)，通過牽引繩24將銷釘26拉出，解除鎖定。如圖2所示，大臂17上的滑動(dòng)鎖緊裝置5內(nèi)部呈鋸齒狀，可以使連桿一端上的圓柱形滑塊21在幾個(gè)不同的位置（即鋸齒之間的空位）停留。鋸齒形滑槽22兩端和蓋板23接觸的地方通過小型彈簧20連接，因此鋸齒形滑槽22和蓋板23之間的相對(duì)距離有一定的可調(diào)性；通過手15的彎曲與伸張，可以控制蓋板23的松緊，當(dāng)手張開時(shí)蓋板23被小型彈簧20拉緊，從而限制連桿的圓柱滑塊21一端的運(yùn)動(dòng)，當(dāng)手15握緊時(shí)，蓋板23松開，通過小臂16的彎曲可以決定完成連桿的圓柱形滑塊21一端是向上還是向下運(yùn)動(dòng)。