本發(fā)明涉及外骨骼機械領域，尤其是涉及一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備。

背景技術：

目前，在一些特殊行業(yè)的體力工人，例如建筑行業(yè)中的砌墻工人、運輸工人，因為工作進程緊張，作業(yè)過程中頻繁出現彎腰和直腰的動作，這樣多次重復性質的身體勞作，操作時間長、負荷重，體能消耗大，工人身體很快就會疲勞，期間又得不到適當的緩解和休息，工人普遍存在身體機能受損，如腰肌勞損等，多年的工作生涯對人身造成了不可挽回的損失；身體有疾病的工人，在如此符合的勞動強度下，則難以適應如此勞累的工作，以至于失業(yè)。目前，市場上的助力設備效果不佳，對于緩解疲勞并無顯著的效果。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是：為了克服上述中存在的問題，提供了一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備，其結構合理，具有結構簡單、使用方便、智能化程度高等優(yōu)點，有效解決現有助力設備效果不佳的問題。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備，包括腰帶、下助力機構以及上助力機構，所述的腰帶上設置有第一盒體以及卡扣；所述的第一盒體內設置有第一電機、卷筒、鋰電池；所述的第一電機與卷筒相互傳動連接；

所述的卡扣包括長方體結構的第一部件以及第二部件，第一部件、第二部件分別與腰帶的兩端分別連接；第一部件設置有卡槽；所述的第二部件上設置有滑槽、定卡勾，滑槽內設置有滑桿；所述的滑桿上端固定設置有動卡勾，滑桿的下端套設有復位彈簧；

所述的下助力機構包括動力盒、助力桿以及腿部束帶；所述的動力盒內設置有第二電機、齒輪、計數器以及微控制器；所述的助力桿上端設置有齒條，助力桿上端鉸接在動力盒內并通過齒條與齒輪相互嚙合，助力桿的下端是與腿部束帶相互連接；

所述的上助力機構包括背板、助力帶、鎖定機構、支撐板以及肩負；所述的助力帶一端與卷筒連接，所述助力帶的另一端穿過鎖定機構并通過拉力傳感器與支撐板相互連接，支撐板的兩端設置有肩負；

所述的背板包括若干相互鉸接的鏈節(jié)以及設置在鏈節(jié)相互鉸接處兩側的第二氣囊，第二氣囊是通過輸氣管與設置在腰帶上的氣泵相互連接。

所述的鎖定機構包括設置在背板上的凸塊、轉動設置在凸塊上的一對輥筒、設置在輥筒上的棘輪以及鉸接在凸塊上的棘齒；棘齒的一端設置有銜鐵，棘齒的兩側分別設置有電磁鐵以及棘齒復位彈簧，棘齒復位彈簧的兩端分別與棘齒、凸塊相互連接；

所述的肩負包括第一弧形板、第二弧形板以及緩沖彈簧，所述的緩沖彈簧是設置在第一弧形板、第二弧形板之間。

進一步地，所述的腰帶內側設置有第一氣囊。

進一步地，所述的第一盒體上設置有與鋰電池電連接的充電口。

進一步地，所述的滑槽的底部設置有導向桿，導向桿是與滑桿的下端空腔相互套設。

進一步地，所述的腿部束帶與助力桿的下端連接處設置有壓力傳感器。

進一步地，所述的助力桿上端轉動連接有旋轉編碼器，旋轉編碼器與計數器相互連接。

進一步地，所述的輥筒表面設置有橡膠防滑層。

進一步地，所述的腰帶是鏈板制成。

進一步地，所述的微控制器分別與計數器、旋轉編碼器、鋰電池、第一電機、第二電機、拉力傳感器、氣泵、電磁鐵、壓力傳感器相互電性連接。

本發(fā)明的有益效果是：一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備，包括腰帶、下助力機構以及上助力機構，腰帶上設置有第一盒體，第一盒體內的第一電機通過卷筒以及鎖定機構控制助力帶的長度，并通過助力帶的卷揚帶動支撐板以及肩負為肩部提供一定的助力；背板通過控制鏈節(jié)連接處兩側氣囊的充氣量，從而改變背板兩側的受力情況，背板上受力情況的改變直接為人體背部提供助力；腰帶上還設置有動力盒以及助力桿，動力盒內設置的第二電機通過與助力桿上端的齒條相互咬合傳動連接，助力桿下端與腿部連接，在第二電機的帶動下在髖關節(jié)處為腰部提供助力；本發(fā)明還分別在助力帶、助力桿上設置有拉力傳感器、壓力傳感器，避免施力過大對人體造成傷害，助力桿上端還設置有旋轉編碼器檢測腰部和腿部之間的相對旋轉角度；避免旋轉角度過大對人體造成傷害；其結構合理，具有結構簡單、使用方便、智能化程度高等優(yōu)點，有效解決現有助力設備效果不佳的問題。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的整體結構示意圖；

圖2是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的腰帶結構示意圖；

圖3是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的卡扣剖面結構示意圖；

圖4是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的動力盒、助力桿連接結構示意圖；

圖5是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的滑槽底部結構放大示意圖；

圖6是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的鎖定機構結構示意圖；

圖7是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的肩負、支撐板連接結構示意圖；

圖8是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的背板結構示意圖；

圖9是本發(fā)明所述一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備的鏈節(jié)結構示意圖。

附圖中標記分述如下：1、腰帶，11、第一盒體，12、第一電機，13、卷筒，14、鋰電池，15、第一氣囊，16、卡扣，161、第一部件，1611、卡槽，162、第二部件，1621、滑桿，1622、復位彈簧，1623、滑槽，1624、動卡勾，1625、定卡勾，1626、導向桿，2、下助力機構，21、動力盒，211、第二電機，212、齒輪，213、計數器，214、微控制器，22、助力桿，221、壓力傳感器，222、旋轉編碼器，23、腿部束帶，3、上助力機構，31、背板，311、鏈節(jié)，312、第二氣囊，313、輸氣管，32、鎖定機構，321、凸塊，322、輥筒，323、橡膠防滑層，324、棘輪，325、棘齒，326、銜鐵，327、電磁鐵，328、棘齒復位彈簧，33、拉力傳感器，34、支撐板，35、肩負，351、第一弧形板，352、第二弧形板，353、緩沖彈簧，36、助力帶。

具體實施方式

現在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。

如圖1、圖2所示的一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備，包括腰帶1、下助力機構2以及上助力機構3，所述的腰帶1上設置有第一盒體11以及卡扣16；所述的第一盒體11內設置有第一電機12、卷筒13、鋰電池14；所述的第一電機12與卷筒13相互傳動連接。

如圖3所示，所述的卡扣16包括長方體結構的第一部件161以及第二部件162，第一部件161、第二部件162分別與腰帶1的兩端分別連接；第一部件161設置有卡槽1611；所述的第二部件162上設置有滑槽1623、定卡勾1625，滑槽1623內設置有滑桿1621；所述的滑桿1621上端固定設置有動卡勾1624，滑桿1621的下端套設有復位彈簧1622；所述的滑桿1621上端應伸出第二部件162表面，以方便對滑桿1621的按壓操作。

如圖4、圖5所示，所述的下助力機構2包括動力盒21、助力桿22以及腿部束帶23；所述的動力盒21內設置有第二電機211、齒輪212、計數器213以及微控制器214；所述的助力桿22上端設置有齒條，助力桿22上端鉸接在動力盒21內并與齒輪212相互嚙合，助力桿22的下端是與腿部束帶23相互連接；

如圖1所示，所述的上助力機構3包括背板31、助力帶36、鎖定機構32、支撐板34以及肩負35；所述的助力帶36一端與卷筒13連接，所述助力帶36的另一端穿過鎖定機構32并通過拉力傳感器33與支撐板34相互連接，支撐板34的兩端設置有肩負35；在一種可能的實施例中，助力帶36處于受力極限狀態(tài)時，助力帶36作用于人體的力不超過人體所能安全承受的力的最大值，即助力帶36應在其對人體施加能傷害人體的力之前斷裂。

如圖8、圖9所示，所述的背板31包括若干相互鉸接的鏈節(jié)311以及設置在鏈節(jié)311相互鉸接處兩側的第二氣囊312，第二氣囊312是通過輸氣管313與設置在腰帶1上的氣泵相互連接。在一種實施例中，背板31通過綁帶與人體腰背部固定連接。在另一種實施例中，背板31通過增大靠近人體一側第二氣囊312的充氣量，從而拉動助力帶，達到給人體肩部助力的效果。

如圖6所示，所述的鎖定機構32包括設置在背板31上的凸塊321、轉動設置在凸塊321上的一對輥筒322、設置在輥筒322上的棘輪324以及鉸接在凸塊321上的棘齒325；棘齒325的一端設置有銜鐵326，棘齒325的兩側分別設置有電磁鐵327以及棘齒復位彈簧328，棘齒復位彈簧328的兩端分別與棘齒325、凸塊321相互連接；

如圖7所示，所述的肩負35包括第一弧形板351、第二弧形板352以及緩沖彈簧353，所述的緩沖彈簧353是設置在第一弧形板351、第二弧形板352之間。

在一種可能的實施例中，所述的腰帶1內側設置有第一氣囊15、慢回彈海綿、橡膠或者其他緩沖材料，避免腰帶1勒傷人體腰部。

在一種可能的實施例中，所述的第一盒體11上設置有與鋰電池14電連接的充電口。在另一種可能的實施例中，所述的鋰電池14卡接在第一盒體11內，可自由取出充電或通過開啟第一盒體充電。

在一種可能的實施例中，所述的滑槽1623的底部設置有導向桿1626，導向桿1626是與滑桿1621的下端空腔相互套設。在另一種可能的實施例中，滑槽1623底部還設置有導向孔，且導向桿1626是與導向孔相互套接。

在一種可能的實施例中，所述的腿部束帶23與助力桿22的下端連接處設置有壓力傳感器221。在另一種可能的實施例中，腿部束帶23與助力桿22的下端連接處不設有壓力傳感器221，但腿部束帶23開口的連接裝置受力極限不超過人體所能承受的安全值。

在一種可能的實施例中，所述的助力桿22上端轉動連接有旋轉編碼器222，旋轉編碼器222用于檢測助力桿22與人體腿部之間的相對旋轉角度，避免旋轉角度過大對人體造成傷害，旋轉編碼器222與計數器213相互連接。

在一種可能的實施例中，所述的輥筒322表面設置有橡膠防滑層323。在另一種可能的實施例中，所述的輥筒322表面設置有相互嚙合的凸菱，通過凸菱的相互嚙合起到防滑的作用。

在一種可能的實施例中，所述的腰帶1是由若干鏈板相互連接制成。

所述的微控制器214分別與計數器213、旋轉編碼器222、鋰電池14、第一電機12、第二電機211、拉力傳感器33、氣泵、電磁鐵327、壓力傳感器221相互電性連接。

本發(fā)明所述的一種提供腰背部力量輔助的氣電聯(lián)動式外骨骼動力裝備，包括腰帶、下助力機構以及上助力機構，腰帶上設置有第一盒體，第一盒體內的第一電機通過卷筒以及鎖定機構控制助力帶的長度，并通過助力帶的卷揚帶動支撐板以及肩負為肩部提供一定的助力；背板通過控制鏈節(jié)連接處兩側氣囊的充氣量，從而改變背板兩側的受力情況，背板上受力情況的改變直接為人體背部提供助力；腰帶上還設置有動力盒以及助力桿，動力盒內設置的第二電機通過與助力桿上端的齒條相互咬合傳動連接，助力桿下端與腿部連接，在第二電機的帶動下在髖關節(jié)處為腰部提供助力；本發(fā)明還分別在助力帶、助力桿上設置有拉力傳感器、壓力傳感器，避免施力過大對人體造成傷害，助力桿上端還設置有旋轉編碼器檢測腰部和腿部之間的相對旋轉角度；避免旋轉角度過大對人體造成傷害；其結構合理，具有結構簡單、使用方便、智能化程度高等優(yōu)點，有效解決現有助力設備效果不佳的問題。

以上述依據本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。