一種可穿戴搬運助力裝置的制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種可穿戴搬運助力裝置，屬于機械設計技術領域。腰部曲桿兩側設有腿部組件，腿部組件的大腿內桿通過轉動副與腰部曲桿連接，背部承重板的頂部兩側設有吊帶棘輪機構，吊帶棘輪機構的棘輪和卷簧同軸設置，棘輪通過鍵槽與軸固定，吊帶軸固定，并纏繞于軸周圍，卷簧一端與軸纏繞，另一端與機架固定，棘爪彈簧的一端與機架固定，另一端與棘爪連接，棘爪的末端與控制棘爪收放的牽引線連接，帶有球鉸的連桿開一環形槽，背部連接盤與帶有球鉸的連桿之間為轉動副連接，兩側彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，中間彈簧與背部連接盤和腰部曲桿固定，帶有球鉸的連桿與腰部曲桿之間為球面副連接。主要用于人工搬運助力。
【專利說明】
一種可穿戴搬運助力裝置
技術領域
[0001]本發明屬于機械設計技術領域，特別涉及利用人體外骨骼的助力技術。
【背景技術】
[0002]隨著網購的普及，快遞行業近年飛速發展，快遞員每個工作日都要付出巨大的體力勞動來完成盡可能多的快遞的投遞，其中不乏送貨上門的情況。而現有的搬運載運工具大多無法上下樓梯、臺階，不適應短途復雜地形搬運，由此，我們設計了一種可穿戴的助力裝置。該裝置將快遞員身上所背負、舉起的重量轉移、分散到地面上，令快遞員節省體力，避免肌肉拉傷等傷害。在短途搬運和上下樓梯、臺階方面相較于傳統人力搬運有明顯優勢。據檢索，專利號為CN 104758142 A，專利名稱為一種助力外骨骼機器人的中國專利，專利號為CN105105973 A，專利名稱為可穿戴式助力外骨骼下肢機構的中國專利，這個專利中也對上肢沒有任何的助力，并且外骨骼都不能折疊，搬運起來十分不便。又如Atsushi Tsukahara在2015年發表于《IEEE TRANSACT1NS ON NEURAL SYSTEMS AND REHABILITAT1NENGINEERING》期刊上的文章《Restorat1n of Gait for Spinal Cord Injury PatientsUsing HAL With Intent1n Estimator for Preferable Swing Speed》，文中提出的可穿戴外骨骼裝置在下肢每個關節處都有一個動力單元，在其背部還放置有控制電腦和電池，大大增加了控制難度、裝置的復雜程度和制造維護成本，同時其背部及上肢部分并沒有助力機構，不便于搬運重物。并且外骨骼都不能折疊，搬運起來十分不便。為解決上述問題，有必要設計一款使用起來方便舒適，既能對上下肢提供助力，又能折疊的外骨骼搬運裝置。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種可穿戴搬運助力裝置，它可以有效解決短途搬運及上下樓梯的助力問題。
[0004]本發明實現其目的所采用的技術方案是，一種可穿戴搬運助力裝置，包括腿部組件和身體固定組件，腰部曲桿兩側設有腿部組件，腿部組件的大腿內桿通過轉動副與腰部曲桿連接，大腿內桿和大腿外桿之間的配合為移動副，大腿外桿和小腿外桿通過銷固定，小腿外桿和小腿內桿之間配合為移動副，背部承重板的頂部兩側設有吊帶棘輪機構，吊帶棘輪機構的棘輪和卷簧同軸設置，棘輪通過鍵槽與軸固定，吊帶一端與軸固定，并纏繞于軸周圍，另一端由機架上的孔引出，卷簧一端與軸纏繞，另一端與機架固定，棘爪彈簧的一端與機架固定，另一端與棘爪連接，棘爪的末端與控制棘爪收放的牽引線連接，帶有球鉸的連桿開一環形槽，背部連接盤與帶有球鉸的連桿之間為轉動副連接，兩側彈簧的一端與背部連接盤固定，另一端連與腰部曲桿固定，中間彈簧的一端與背部連接盤固定，另一端與腰部曲桿固定，帶有球鉸的連桿與腰部曲桿之間為球面副連接。
[0005]所述身體固定組件包括肩帶、海綿板、腰帶和小腿固定帶，肩帶與海綿板相連，海綿板與背部承重板固定，腰帶與腰部曲桿相連，小腿固定帶與小腿外桿固定。
[0006]所述腿部組件為通過轉動副與腰部曲桿連接的大腿內桿，及其大腿內桿和大腿外桿之間的配合為移動副，大腿外桿和小腿外桿通過銷固定，小腿外桿和小腿內桿之間配合為移動副。
[0007]所述兩側彈簧與帶有球鉸的連桿的軸線在同一平面內。
[0008]所述中間彈簧的軸線與腰部曲桿的軸線垂直，與帶有球鉸的連桿的軸線夾角為30。。
[0009]所述移動副之間設有偏心輪。
[0010]所述的吊帶棘輪機構的棘爪的末端與控制棘爪收放的牽引線相連接，控制棘爪收放的牽引線能使棘爪與棘輪分離。
[0011 ]所述的腿部組件中的小腿組件的外桿膝蓋處有一凸出結構，提供跪地支點。
[0012]本發明可以配合傳統快遞和貨物使用，大腿組件、小腿組件長度均可調節，并可以通過偏心自鎖裝置快速鎖緊，中間彈簧可以在彎腰時提供拉力，減輕背部肌肉負擔，減少腰背痛發病率，兩側彈簧保持背部結構穩定，吊帶的伸出端以多種方式與貨物相連，棘輪棘爪嚙合，吊帶可收回不可拉出，從而提供對貨物的拉力，減少雙臂肌肉負擔，按下控制棘爪收放的牽引線的按鈕使得棘爪與棘輪脫離，可以放下貨物，此時吊帶會在卷簧作用下自動收回，松開控制棘爪收放的牽引線的按鈕，棘爪與棘輪再次嚙合，轉動該可穿戴的搬運助力裝置腰部曲桿和大腿組件的內桿間的轉動副，將腿部組件折至胸部，轉動大腿組件的外桿和小腿組件的外桿之間的轉動副，將小腿組件折至與大腿組件貼合，方便使用者攜帶，給使用者較好的工作體驗。
[0013]本發明的工作過程和原理是:肩帶固定于使用者的肩部，腰帶固定于使用者的腰部，小腿固定帶固定于使用者的小腿，三者均可通過長度調節扣調至合適的長度，大腿組件和小腿組件均可伸縮以配合不同使用者的身高，并且可以通過偏心輪快速有效夾緊。按下控制棘爪收放的牽引線的按鈕使得棘爪與棘輪脫離，將吊帶從機架上的孔引出，吊帶的伸出端以合適的方式與貨物相連，此時棘輪棘爪嚙合，吊帶可收回不可拉出，從而可將貨物搬起，提供對貨物的拉力，減少雙臂肌肉負擔，按下控制棘爪收放的牽引線的按鈕使得棘爪與棘輪脫離，可以放下貨物，此時吊帶會在卷簧作用下自動收回，松開控制棘爪收放的牽引線的按鈕，棘爪與棘輪再次嚙合，將吊帶棘輪機構至于肩部從而可以解放背部空間，背更多的貨物，中間彈簧在彎腰時伸長，給背部提供拉力，減輕背部肌肉負擔，減少腰背痛發病率，兩側彈簧保持背部結構穩定，帶有球鉸的桿可以向前最大可轉動100°，向后最大可轉動40°，由吊帶拉住的貨物和背上背的貨物的重力由背部承重板、帶有球鉸的桿、兩側彈簧、中間彈簧傳遞至腰部曲桿，腰部曲桿再將重力傳遞至腿部組件，最后經腿部組件傳到地面，從而減輕使用者負重，轉動該可穿戴的搬運助力裝置腰部曲桿和大腿組件的內桿間的轉動副，將腿部組件折至胸部，轉動大腿組件的外桿和小腿組件的外桿之間的轉動副，將小腿組件折至與大腿組件貼合，方便使用者攜帶。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0015]—、本發明，通過腰部的兩側彈簧、中間彈簧和球面副使腰部曲桿和背部承重板相連，設計巧妙，既滿足了靈活運動的需要和將上部的力傳導到大腿組件的要求，又能在運動時提供助力。
[0016]二、吊帶的伸縮采用了吊帶棘輪機構，卷簧讓吊帶能夠收縮回來，而通過牽引線控制棘爪的嚙合和脫離可以實現吊帶的卡緊和自由伸縮，該結構使用方便，操作簡單。
[0017]三、腿部的長度可以按需要伸縮，其夾緊裝置采用了偏心輪鎖緊機構，鎖定簡單、性能可靠。
【附圖說明】
[0018]圖1為發明的三維圖
[0019]圖2為發明的正視圖
[0020]圖3為發明的右視圖
[0021]圖4為發明右視圖的I局部放大的吊帶棘輪機構的右視圖
[0022]圖5為發明右視圖的I局部放大的吊帶棘輪機構的左視圖
[0023]圖6為發明的腰部結構的三維零件圖
[0024]圖7為發明的腰部曲桿與大腿組件三維零件圖
[0025]圖8為發明的大腿組件與小腿組件連接處三維零件圖
[0026]圖9為發明的折疊狀態圖
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】，對本發明作進一步的詳細說明。
[0028]本發明的一種【具體實施方式】是，一種可穿戴搬運助力裝置，由吊帶棘輪機構，背部承重板I，由兩側彈簧15和中間彈簧14構成的彈簧組，腿部組件，身體固定組件構成，所述的吊帶棘輪機構及卷簧23共同安裝在軸22上，棘輪3通過鍵槽與軸22相固定，吊帶20—端固定于軸22上，并纏繞于軸22上，另一端由機架21上的孔引出，卷簧23—端纏繞在軸22上，另一端固定在機架21上，機架21與軸22之間可以相對旋轉，彈簧19的一端固定于機架21，另一端與棘爪2相連接，棘爪2的末端與控制棘爪收放的牽引線5，控制棘爪收放的牽引線5能使棘爪2與棘輪3分離，帶有球鉸的連桿16上開一環形槽，使得背部連接盤17與帶有球鉸的連桿16之間以轉動副相連接，兩側彈簧15—端連于背部連接盤17，另一端連接于腰部曲桿13，并且兩側彈簧15與帶有球鉸的連桿16的軸線在同一平面內，中間彈簧14一端連于背部連接盤17，另一端連于腰部曲桿13，并且中間彈簧14的軸線與腰部曲桿13的軸線垂直，與帶有球鉸的連桿的軸線夾角為30°，帶有球鉸的連桿16與腰部曲桿13之間以球面副連接，腰部曲桿13通過轉動副7與大腿內桿8相連接，大腿內桿8和大腿外桿9通過偏心輪相互鎖緊，并且大腿內桿8和大腿外桿9之間為移動副，大腿外桿9和小腿外桿10通過銷固定，小腿外桿10和小腿內桿12之間以移動副相連接，并且通過偏心輪鎖緊。
[0029]所述的身體固定組件由肩帶4，海綿板18，腰帶6，小腿固定帶11構成，肩帶4與海綿板18相連，海綿板18固定于背部承重板I上，腰帶6與腰部曲桿13相連，小腿固定帶11固定于小腿外桿10。
[0030]本發明可以配合傳統快遞和貨物使用，大腿組件、小腿組件長度均可調節，并可以通過偏心自鎖裝置快速鎖緊，中間彈簧14可以在彎腰時提供拉力，減輕背部肌肉負擔，減少腰背痛發病率，兩側彈簧15保持背部結構穩定，吊帶20的伸出端以多種方式與貨物相連，棘輪3棘爪2嚙合，吊帶20可收回不可拉出，從而提供對貨物的拉力，減少雙臂肌肉負擔，按下控制棘爪收放的牽引線5的按鈕使得棘爪2與棘輪3脫離，可以放下貨物，此時吊帶20會在卷簧23作用下自動收回，松開控制棘爪收放的牽引線5的按鈕，棘爪2與棘輪3再次嚙合，轉動該可穿戴的搬運助力裝置腰部曲桿13和大腿內桿8間的轉動副，將腿部組件折至胸部，轉動大腿外桿9和小腿外桿10之間的轉動副，將小腿組件折至與大腿組件貼合，方便使用者攜帶，給使用者較好的工作體驗。
[0031]本發明的工作過程和原理是:肩帶4固定于使用者的肩部，腰帶6固定于使用者的腰部，小腿固定帶11固定于使用者的小腿，三者均可通過長度調節扣調至合適的長度，大腿組件和小腿組件均可伸縮以配合不同使用者的身高，并且可以通過偏心輪快速有效夾緊。按下控制棘爪收放的牽引線5的按鈕使得棘爪2與棘輪3脫離，將吊帶20從機架21上的孔引出，吊帶20的伸出端以合適的方式與貨物相連，此時棘輪3棘爪2嚙合，吊帶20可收回不可拉出，從而可將貨物搬起，提供對貨物的拉力，減少雙臂肌肉負擔，按下控制棘爪收放的牽引線5的按鈕使得棘爪2與棘輪3脫離，可以放下貨物，此時吊帶20會在卷簧23作用下自動收回，松開控制棘爪收放的牽引線5的按鈕，棘爪2與棘輪3再次嚙合，將吊帶棘輪機構置于肩部從而可以解放背部空間，背更多的貨物，彈簧組的中間彈簧14在彎腰時伸長，給背部提供拉力，減輕背部肌肉負擔，減少腰背痛發病率，兩側彈簧15保持背部結構穩定，帶有球鉸的桿16可以向前最大可轉動100°，向后最大可轉動40°，由吊帶20拉住的貨物和背上背的貨物的重力由背部承重板1、帶有球鉸的桿16、彈簧組傳遞至腰部曲桿13，腰部曲桿13再將重力傳遞至腿部組件，最后經腿部組件傳到地面，從而減輕使用者負重，轉動該可穿戴的搬運助力裝置腰部曲桿13和大腿內桿8間的轉動副，將腿部組件折至胸部，轉動大腿外桿9和小腿外桿10之間的轉動副，將小腿組件折至與大腿組件貼合，方便使用者攜帶，給使用者較好的工作體驗。
【主權項】
1.一種可穿戴搬運助力裝置，包括腿部組件和身體固定組件，腰部曲桿(13)兩側設有腿部組件，腿部組件的大腿內桿(8)通過轉動副(7)與腰部曲桿(13)連接，大腿內桿(8)和大腿外桿(9)之間的配合為移動副，大腿外桿(9)和小腿外桿(10)通過銷固定，小腿外桿(10)和小腿內桿(12)之間配合為移動副，其特征在于:背部承重板(I)的頂部兩側設有吊帶棘輪機構，吊帶棘輪機構的棘輪(3)和卷簧(23)同軸(22)設置，棘輪(3)通過鍵槽與軸(22)固定，吊帶(20) —端與軸(22)固定，并纏繞于軸(22)周圍，另一端由機架(21)上的孔引出，卷簧(23)—端與軸(22)纏繞，另一端與機架(21)固定，棘爪彈簧(19)的一端與機架(21)固定，另一端與棘爪(2)連接，棘爪(2)的末端與牽引線(5)連接，帶有球鉸的連桿(16)開一環形槽，背部連接盤(17)與帶有球鉸的連桿(16)之間為轉動副連接，兩側彈簧(15)的一端與背部連接盤(17)固定，另一端連與腰部曲桿(13)固定，中間彈簧(14)的一端與背部連接盤(17)固定，另一端與腰部曲桿(13)固定，帶有球鉸的連桿(16)與腰部曲桿(13)之間為球面副連接。2.根據權利要求1所述的一種可穿戴搬運助力裝置，其特征在于:所述身體固定組件包括肩帶(4)、海綿板(18)、腰帶(6)和小腿固定帶(11)，肩帶(4)與海綿板(18)相連，海綿板(18)與背部承重板(I)固定，腰帶(6)與腰部曲桿(13)相連，小腿固定帶(11)與小腿外桿(10)固定。3.根據權利要求1所述的一種可穿戴搬運助力裝置，其特征在于:所述腿部組件為通過轉動副(7)與腰部曲桿(13)連接的大腿內桿(8)，及其大腿內桿(8)和大腿外桿(9)之間的配合為移動副，大腿外桿(9)和小腿外桿(10)通過銷固定，小腿外桿(10)和小腿內桿(12)之間配合為移動副。4.根據權利要求1所述的一種可穿戴搬運助力裝置，其特征在于:所述兩側彈簧(15)與帶有球鉸的連桿(16)的軸線在同一平面內。5.根據權利要求1所述的一種可穿戴搬運助力裝置，其特征在于:所述中間彈簧(14)的軸線與腰部曲桿(13)的軸線垂直，與帶有球鉸的連桿的軸線夾角為30°。6.根據權利要求1所述的一種可穿戴搬運助力裝置，其特征在于:所述移動副之間設有偏心輪。
【文檔編號】B25J9/00GK105856190SQ201610154098
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】張祖濤, 潘宏燁, 桑凱旋, 陳璋, 孫熠, 朱伯韜, 劉昱崗, 潘亞嘉, 胡廣地, 王培俊
【申請人】西南交通大學