技术领域
[0001] 本
发明涉及助力装置领域，具体是一种外骨骼助力装置。
背景技术
[0002] 当前
电子商务行业蓬勃发展，对物流行业的要求日趋增大，物流公司压力剧增，物流工作人员的日常工作量大，工作人员在分拣线上分拣快件过程中，需要机械往复地在传送带间搬运货物。由于其巨大的工作量使得工作人员产生消极的情绪，常会发生在传送带间搬运货物的时候，出现乱丢乱扔等不文明现行，导致货物损坏。
发明内容
[0003] 发明目的：为了克服
现有技术中存在的不足，本发明提供一种外骨骼助力装置。
[0004] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种外骨骼助力装置，包括支座，在支座两端分别连接腿部机构；各腿部机构包括与支座活动连接的大腿
支撑部、与大腿支撑部下端连接的小腿支撑部以及设置在小腿支撑部下端的脚部支撑机构；各大腿支撑部后方铰接有支撑杆，支撑杆另一端连接设于小腿支撑部后方的滑动部件，在小腿支撑部长方向上设置有滑槽，滑动部件能够在滑槽内上下滑动；滑动部件连接一弹性拉伸部件，弹性拉伸部件另一端铰接于小腿支撑部。
[0005] 其中，滑动部件为卡装在滑槽内的一根销轴；滑槽沿小腿支撑部向上端延伸后，再向内侧延伸，形成横向的槽，该横向槽端部设置卡口，该卡口用于容纳与弹性拉伸部件另一端连接的销轴。
[0006] 其中，支座
内圈设置有腰带，大腿支撑部与小腿支撑部内侧分别设置有绑腿带。
[0007] 其中，在支座上还设置有一组夹具，夹具用于将支座固定在工作
位置。
[0008] 其中，大腿支撑部和小腿支撑部为槽
钢制成，槽钢的开口朝后，弹性拉伸部件位于槽钢内部，其端部连接的滑动部件两端卡在槽钢上的滑槽内。
[0010] 有益效果：本发明的一种外骨骼助力装置，具有以下有益效果：
[0011] 使用外骨骼助力功能时，将装置穿戴于身上，利用支撑杆和滑动部件组成的摇杆滑
块机构带动弹簧的拉伸，在工作人员下蹲时，弹簧被拉伸储存
能量。在工作人员站起时，释放能量，提供助力。搬运功能利用平面
连杆机构上固定的弹簧抵消载物过程中部分力矩，步进
电机带动
齿轮传动控制连杆机构的
角度。
附图说明
[0012] 图1为本发明的结构示意图；
[0013] 图2为本发明的侧视结构示意图；
[0014] 图3为本发明的工作状态示意图；
[0015] 图4为小腿支撑部结构示意图；
[0016] 图5为小腿支撑部后视结构示意图。
具体实施方式
[0017] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0018] 如图1和图2、图4、图5所示，一种外骨骼助力装置，包括支座1，支座1内圈设置有腰带2；在支座1两端分别连接腿部机构；各腿部机构包括与支座1活动连接的大腿支撑部3、与大腿支撑部3下端连接的小腿支撑部4以及设置在小腿支撑部4下端的脚部支撑机构5，大腿支撑部3与小腿支撑部4内侧分别设置有绑腿带7。各大腿支撑部3后方铰接有支撑杆8，支撑杆8另一端连接设置于小腿支撑部4后方的滑动部件9，在小腿支撑部4长方向上设置有滑槽10，滑动部件9能够在滑槽10内上下滑动；滑动部件9连接一弹性拉伸部件11，弹性拉伸部件
11另一端铰接于小腿支撑部4；弹性拉伸部件11可以为
拉伸弹簧。具体地，滑动部件9为卡装在滑槽10内的一根销轴；滑槽10沿小腿支撑部4向上端延伸后，再向内侧延伸，形成横向的槽，该横向槽端部设置卡口12，该卡口12用于容纳与弹性拉伸部件11另一端连接的销轴13。
本发明的大腿支撑部3和小腿支撑部4可采用槽钢制成，槽钢的开口朝后，拉伸弹簧位于槽钢内部，其端部连接的销轴13两端卡在槽钢上的滑槽10内。正常状态时，支撑杆8位于槽钢的槽内。
[0019] 在具体应用时，如图3所示，用户将腰带2绑在腰上，支座1即被同时固定在腰部。此时，通过绑腿带7将用户的大腿与大腿支撑部3绑定，小腿与小腿支撑部4绑定，用户的脚踩在脚部支撑机构5上。当用户下蹲时，大腿支撑部3后方铰接的支撑杆8下端在小腿支撑杆8的滑槽10内向下运动，拉伸弹簧被拉伸蓄力，当支撑杆8下端被滑槽10下端
接触后，用户则不能继续下蹲。当用户搬起重物要站起时，由于拉伸弹簧积蓄了拉力，并将拉力施加给支撑杆8，支撑杆8上端向大腿支撑部3施加推力，便能够在用户站起的时候更加省力。由此，能够保证用户在多次蹲下和站起后，不用耗费太多体力。
[0020] 具体地，外骨骼助力模式采用下肢外侧固定的形式，根据人机工程学数据GB/T10000—1998，选取(18-66岁)人群中第50百分位人体数据为参考依据，得到如下数据：小腿支撑部4长度为422mm，脚部机构的高度为81mm，大腿支撑部3的长度为424mm，根据人体下蹲时的参考数据与实际模拟，设计髋关节转角100°，
膝关节转角120°，踝关节转角85°。
[0021] 作为一种具体的实施方式，支撑杆8为圆形杆，其长为240mm，支撑杆8与大腿支撑部3连接处转动副至膝关节转动副120mm，此时，当膝关节大腿支撑部3与小腿支撑部4成0°角时，滑动部件9至膝关节转动副距离为120mm，除去滑槽10与支撑杆8的偏移量32.5mm，则此时滑块距膝关节转动副竖直方向实际距离为：
[0022]
[0023] 当膝关节转过120°，即大腿支撑部3与小腿支撑部4成60°时，对于滑动部件9至膝关节转动副距离l2有：
[0024] cos60°＝(1202+12-2402)÷2×120×l2
[0025] 解得：l2＝276.3mm。
[0026] 除去滑槽10与支撑杆8的偏移量32.5mm，此时滑动部件9距膝关节转动副竖直方向实际距离为：
[0027]
[0028] 可以确定整个行程中，滑动部件9在滑槽10中滑动的直线距离为：
[0029] l4＝274.4mm-115.5mm＝158.9mm
[0030] 弹簧的另一端固定点距膝关节转动副60mm，则在全行程下，弹簧的拉伸量：
[0031]
[0032] 初始长度为64.3mm，考虑到弹簧拉伸极限与
刚度，将初始长度定为100mm，线径1.2mm，外径10mm，每根弹簧能够提供3.8kg的拉力，在每条腿部对称装配2根，提供助力。
[0033] 由于各个杆件的布置因素与功能需要，小腿支撑部4的滑槽10的偏移部分在运动过程中会与大腿支撑部3干涉，为此在小腿支撑部4的滑槽10顶端开设一横向的槽，槽的端部设置一卡口12，该卡口12用于容纳与弹性拉伸部件11另一端连接的销轴13。
[0034] 支座1的尺寸主要根据第50百分位人体数据中的
腰围数据确定，采用
不锈钢薄钢管与90°
管接头焊接成U形杆件。根据腰胯宽度，杆件较长边长度为380mm，两侧较短边长度为130mm。
[0035] 通过布制的腰带2将支座1与人身体相对固定，并通过绑腿带7分别将大腿支撑部3和小腿支撑部4与人的大腿和小腿绑定，增强穿戴的舒适性。由于支座1与大腿支撑部3的衔接有转向动作，因此选择
铝块加工两个满足相对尺寸的相互垂直的圆形通孔，在通孔中装配
轴承。
[0036] 脚部支撑机构5与地面接触，设计要求上该机构将外骨骼助力装置本身
质量传到至地面，不对人造成负担，因此需要较大的支承面。为减轻质量，选择厚度为3mm的铝板为制作材料。利用角铝与
螺栓连接衔接至小腿支撑部4。此外，脚部支撑机构5的平
板面在搬运功能时，作为载物台。
[0037] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
