本實(shí)用新型屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代人無論是平時(shí)工作或者遠(yuǎn)途跋涉等過程中，如何達(dá)到增加負(fù)重，均相處各種辦法，然而即使想出各種辦法，均無法超越人體本身的負(fù)重能力，即使體力超長人員也會(huì)達(dá)到負(fù)重極限，受到負(fù)重物資的數(shù)量影響，一般無法增加更遠(yuǎn)的或者更重的貨物。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種可以搭在人體上，與人體關(guān)節(jié)互相配合，通過輔助設(shè)備增加人體負(fù)重的助力機(jī)械外骨骼裝置。

本實(shí)用新型在立軸上通過鉸接軸套安裝有支撐架，支撐架上安裝有托板，托板上放置載物箱，在支撐架中部有豁口，豁口與檔桿對(duì)應(yīng)，檔桿固定在橫桿上，橫桿一端固定在立軸上，另一端通過直角連接器連接在右橫支撐桿上，左橫支撐桿安裝在立軸上，右橫支撐桿和左橫支撐桿分別通過直角連接器連接有萬向節(jié)，每個(gè)萬向節(jié)下端安裝有長立支桿，每根長立支桿通過軸連接在下立桿上，在長立支桿與下立桿連接處開有滑槽，橫連桿一端的滑軸置于滑槽內(nèi)，橫連桿另一端軸連接在斜連桿上，斜連桿上端通過活動(dòng)鉸接器連接在橫活動(dòng)桿上，兩個(gè)橫活動(dòng)桿分別通過軸套連接在橫軸的兩端，立軸和立桿均固定在橫軸上。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，穿戴方便，利用仿生的形式設(shè)計(jì)制造出的機(jī)械助力裝置。它充分考慮到了人體髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié) 這些活動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)時(shí)帶來的影響。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型在立軸13上通過鉸接軸套1安裝有支撐架2，支撐架2上安裝有托板14，托板14上放置載物箱6，在支撐架2中部有豁口，豁口與檔桿4對(duì)應(yīng)，檔桿4可以在豁口處隨意進(jìn)出，在豁口處可以設(shè)置鎖緊機(jī)構(gòu)，在不需要檔桿4出來時(shí)，方便將檔桿4鎖在豁口內(nèi)。檔桿4固定在橫桿5上，橫桿5一端固定在立軸13上，另一端通過直角連接器連接在右橫支撐桿15上，左橫支撐桿16安裝在立軸13上，右橫支撐桿15和左橫支撐桿16分別通過直角連接器7連接有萬向節(jié)12，每個(gè)萬向節(jié)12下端安裝有長立支桿18，每根長立支桿18通過軸21連接在下立桿22上，在長立支桿18與下立桿22連接處開有滑槽10，橫連桿8一端的滑軸23置于滑槽10內(nèi)，橫連桿8另一端軸連接在斜連桿11上，斜連桿11上端通過活動(dòng)鉸接器19連接在橫活動(dòng)桿20上，兩個(gè)橫活動(dòng)桿20分別通過軸套24連接在橫軸9的兩端，立軸13和立桿17均固定在橫軸9上。

在長立支桿18與下立桿22上安裝有助力氣缸，氣缸的缸體一般可以固定在長立支桿18上，而氣缸的活塞固定在下立桿22上。

總體的助力原理在于以下兩個(gè)部分。第一部分是，當(dāng)人穿上該助力機(jī)械，并背負(fù)重物以后，通過巧妙的機(jī)械設(shè)計(jì)方法，機(jī)械支架將物體的重力導(dǎo)到地面，人體本身并不承擔(dān)或少量承擔(dān)物體的重力。第二部分是，在運(yùn)動(dòng)過程中，該機(jī)械的動(dòng)力裝置推動(dòng)大腿提供輔助動(dòng)力，進(jìn)而節(jié)省人力。

具體設(shè)計(jì)原理按照該機(jī)械從上到下各個(gè)部分分開介紹，具體內(nèi)容如下：

1.機(jī)械與身體的連接部分。連接部分的主體在于該機(jī)械腰部的第一根橫梁，通過精細(xì)縫制的背帶、卡口、后背板與機(jī)械腰部的橫梁連接，這樣的設(shè)計(jì)避免因剛性連接導(dǎo)致舒適度的下降。同時(shí)，在連接時(shí)采用橫向與縱向雙重固定，這樣即增強(qiáng)了穩(wěn)定性，又能保持美觀。最終，人只要將背帶背在肩上，并扣住盤在腰間的卡扣即可實(shí)現(xiàn)與助力機(jī)械的連接。

2.雙腿部分。雙腿部分又分為大腿與腰部連接和大腿與小腿連接。

（1）.首先大腿與腰部采用萬向節(jié)連接，根據(jù)人體大腿部分的運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析可知，大腿在運(yùn)動(dòng)過程中自由度較高，可前后左右多方向運(yùn)動(dòng)，固采用萬向節(jié)作為連接機(jī)構(gòu)，萬向節(jié)的自由度完全滿足大腿的運(yùn)動(dòng)范圍，并且用兩個(gè)直角管接頭將萬向節(jié)固定在人體胯部的位置，盡可能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)與人體保持高度同步，以免出現(xiàn)人體在運(yùn)動(dòng)過程中與機(jī)械腿產(chǎn)生錯(cuò)位的現(xiàn)象。

（2）.對(duì)于大腿與小腿的連接，即該機(jī)械的膝蓋部分。由分析可知，人的膝蓋部分自由度非常小，使小腿只能繞著膝關(guān)節(jié)向后運(yùn)動(dòng)。所以，根據(jù)這一特點(diǎn)，我們將膝蓋部分設(shè)計(jì)成鉸接結(jié)構(gòu)，這樣既保證了機(jī)械工作時(shí)的穩(wěn)定性，又保證了該部分的安全性，人在負(fù)重時(shí)不會(huì)受到反關(guān)節(jié)的壓力。同時(shí)，這種設(shè)計(jì)容易實(shí)現(xiàn)，便于維護(hù)。

3.腳踝部分。這個(gè)部分可以根據(jù)需要安裝，腳踝部分采用球軸承連接，使之能夠在運(yùn)動(dòng)中跟隨人體腳部的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且能夠滿足橫向轉(zhuǎn)動(dòng)的需要，安裝高度為人體腳踝的高度，目的同樣是在于與人體同步運(yùn)動(dòng)。

4.機(jī)械腿與人體腿部的固定。機(jī)械腿與人體腿部通過精密縫制的護(hù)腿及粘扣來連接，大腿部分左右各一只護(hù)腿，小腿部分左右各一只護(hù)腿，在腳的部分同樣也有固定裝置。這樣能夠保持機(jī)械腿與人體的緊密結(jié)合，在保證連接牢固的同時(shí)還能保持舒適、安全，并且具有穿戴、拆卸方便的特點(diǎn)。

5.動(dòng)力部分。動(dòng)力部分采用兩只推力為N的電推桿（助力氣缸），用手柄控制，左右各布一只，裝大腿在后面，跨過膝蓋連接小腿根部的位置。通過分析人體走路與爬樓梯時(shí)腿部的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及發(fā)力方式，采用這種連接方法。目的在于人登上高一級(jí)臺(tái)階往上走的瞬間推動(dòng)大腿，促使彎曲腿伸直，提供輔助的動(dòng)力，從而節(jié)省人力。其優(yōu)點(diǎn)在于，動(dòng)力強(qiáng)進(jìn)，運(yùn)動(dòng)幅度可控，運(yùn)動(dòng)速度快。

6.支撐部分。此部分分為兩部分。一是腿部的支撐，利用了連桿的“死點(diǎn)”原理；二是腰部和腿部（貨物與腿部連桿）之間的支撐，這部分采用巧妙的機(jī)械設(shè)計(jì)原理，將兩根長度分別為和的桿鉸接，另外兩端分別連接腰部的第二根橫梁和膝蓋部位的軸，使這兩根桿和大腿還有腰部兩根橫梁之間的固定桿組成四桿機(jī)構(gòu)。這種設(shè)計(jì)使人體在直立時(shí)形成牢固的“三角形”，在制造材料滿足的田間下能夠達(dá)到支撐重物的100% 。其中短桿負(fù)責(zé)提拉重物使之平衡，長桿負(fù)責(zé)將重力傳導(dǎo)到地面。同時(shí)，一小部分向前的分力又能輔助運(yùn)動(dòng)時(shí)的抬腿動(dòng)作，進(jìn)一步提供助力。