本發(fā)明屬于機器人技術領域，具體地來說，是一種穿戴式機器人。

背景技術：

外骨骼機器人技術是融合傳感、控制、信息、融合、移動計算，為作為操作者的人提供一種可穿戴的機械機構的綜合技術。外骨骼機器人用于為人體提供助力，在增強人體技能、輔助運動方面有著突出的發(fā)展前景，日益成為機器人領域的研究重點。

現(xiàn)有的外骨骼機器人采用多關節(jié)的機構形式，即具有完整的上肢關節(jié)或下肢關節(jié)，以模仿人體的結構形態(tài)。以下肢為例，多關節(jié)外骨骼具有完整的髖關節(jié)、膝關節(jié)與踝關節(jié)，一一連接后布設于人體腿部的外側，用以提供支撐助力。

在這種設計方式下，各關節(jié)多結構繁復，導致自重過大，運動靈活性較低；運動約束眾多，導致協(xié)調(diào)性難以保證。此外，由于結構固定，現(xiàn)有的關節(jié)無法完全貼合不同體形用戶的體態(tài)要求，穿戴效果欠佳且適應性較差，用戶難以獲得可靠的結構支撐。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種穿戴式機器人以精簡的結構實現(xiàn)自適應調(diào)節(jié)，可貼合地穿戴于不同體形用戶的身體上，提供可靠的結構支撐。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：

一種穿戴式機器人，具有胸部支撐裝置、髖關節(jié)與腿部支撐裝置：

所述胸部支撐裝置具有一體式胸托、肩部支撐部與髖傳動桿件，所述肩部支撐部兩端分別連接所述一體式胸托與用戶髖部，用于支撐于用戶肩部；

所述髖傳動桿件兩端分別連接所述一體式胸托與所述用戶髖部，用于實現(xiàn)所述一體式胸托與所述用戶髖部之間的作用力傳遞；

所述髖關節(jié)連接所述胸部支撐裝置與所述腿部支撐裝置，用于對用戶的上部軀干提供支撐助力；

所述腿部支撐裝置貼合地支撐于用戶的腿部，其具有用于與所述髖關節(jié)連接的上連接端。

作為上述技術方案的改進，所述一體式胸托具有：

基體部，所述基體部的中部具有開口部，所述開口部具有呈球面輪廓的支承面；

轉動軸組，所述轉動軸組一端具有外表面呈球面輪廓的接合端部，所述接合端部可旋轉地保持于所述支承面上，所述接合端部與所述支承面組成球面副；

胸托本體，所述胸托本體與所述轉動軸組固定連接，所述胸托本體用于貼合地支撐于用戶的胸部。

作為上述技術方案的進一步改進，所述開口部具有靜止環(huán)，所述靜止環(huán)與所述開口部固定連接，所述支承面為所述靜止環(huán)的內(nèi)表面；

所述轉動軸組具有轉動軸與設于所述轉動軸一端的所述接合端部，所述接合端部為轉動環(huán)，所述轉動環(huán)具有呈球面輪廓的外表面，所述轉動環(huán)可旋轉地保持于所述支承面上。

作為上述技術方案的進一步改進，所述胸托本體具有支撐底座與設于所述支撐底座上的彈性托持部，所述支撐底座與所述轉動軸固定連接，所述彈性托持部可彈性變形地貼合支撐于用戶的胸部。

作為上述技術方案的進一步改進，所述基體部具有基體圓盤及設于所述基體圓盤左右兩側的基體翼，所述基體圓盤與所述基體翼面向所述轉動軸組的一側表面鏤空，所述基體圓盤外輪廓邊緣與所述開口部外側分別設有第一容置槽與第二容置槽，所述第一容置槽與所述第二容置槽分別設有第一緩沖圈與第二緩沖圈。

作為上述技術方案的進一步改進，所述髖關節(jié)具有：

安裝于用戶髖部的第一鉸支座與第二鉸支座；

直線運動組件，所述直線運動組件具有組件底座、可直線運動地保持于所述組件底座上的運動體及于所述組件底座與所述運動體之間發(fā)生反饋作用的反饋作用部，所述組件底座具有第一鉸接端，所述第一鉸接端鉸接于所述第一鉸支座；

曲柄，所述曲柄具有第二鉸接端與第三鉸接端，所述第二鉸接端鉸接于所述運動體，所述第三鉸接端鉸接于所述第二鉸支座，所述第一鉸接端與所述第三鉸接端之間的距離為第一桿長，所述第二鉸接端與所述第三鉸接端之間的距離為第二桿長，所述第一桿長與所述第二桿長的桿長比不小于3；

支撐部，所述支撐部與所述第三鉸接端連接，用于對所述用戶的上部軀干承載支撐。

作為上述技術方案的進一步改進，所述支撐部鉸接于所述第二鉸支座，所述第三鉸接端與所述支撐部通過離合部連接，所述離合部用于實現(xiàn)所述第三鉸接端與所述支撐部的保持連接而一體旋轉或逐漸分離而相對旋轉。

作為上述技術方案的進一步改進，所述離合部具有可相互咬合的第一離合件與第二離合件，所述第一離合件設于所述第三鉸接端，所述第二離合件設于所述支撐部，所述第一離合件與所述第二離合件咬合而使所述第三鉸接端與所述支撐部一體旋轉，所述第一離合件與所述第二離合件逐漸分離而使所述第三鉸接端與所述支撐部相對旋轉。

作為上述技術方案的進一步改進，所述腿部支撐裝置具有：

腿撐，所述腿撐具有一用于貼合地支撐于用戶大腿的支承面，所述腿撐遠離所述用戶大腿的一側具有第一運動部；

腿撐支架，所述腿撐支架具有一體連接的上連接端與第二運動部，所述上連接端用于與髖關節(jié)連接，所述第一運動部可直線運動地保持于所述第二運動部上，所述直線運動方向沿所述用戶的寬度方向。

作為上述技術方案的進一步改進，所述上連接端與所述第二運動部垂直布置，所述第二運動部沿水平方向布置。

本發(fā)明的有益效果是：

具有依次連接的胸部支撐裝置、髖關節(jié)與腿部支撐裝置，胸部支撐裝置具有一體式胸托而可貼合地穿戴于用戶的胸部，髖關節(jié)提供輸出支撐力，腿部支撐裝置貼合地支撐于用戶的腿部，擺脫傳統(tǒng)形式的多關節(jié)結構，具有突出的結構簡潔性、運動靈活性與自適應能力。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的胸部支撐裝置的結構示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的胸部支撐裝置的一體式胸托的分解結構示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的胸部支撐裝置的一體式胸托去除胸托本體后的結構示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的胸部支撐裝置的一體式胸托去除胸托本體后的分解結構示意圖；

圖6是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的髖關節(jié)的第一示意圖；

圖7是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的髖關節(jié)的第二示意圖；

圖8是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的髖關節(jié)的第三示意圖；

圖9是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的髖關節(jié)的分解結構示意圖；

圖10是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的髖關節(jié)的離合結構的分解示意圖；

圖11是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的髖關節(jié)的離合結構的第一分解局部示意圖；

圖12是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的髖關節(jié)的離合結構的第二分解局部示意圖；

圖13是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的腿部支撐裝置的第一示意圖；

圖14是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的腿部支撐裝置的第二示意圖；

圖15是本發(fā)明實施例1提供的穿戴式機器人的腿部支撐裝置的分解示意圖。

主要元件符號說明：

10000-穿戴式機器人，1000-胸部支撐裝置，1100-一體式胸托，1110-基體部，1111-基體圓盤，1112-基體翼，1113-開口部，1113a-靜止環(huán)，1114-第一容置槽，1115-第二容置槽，1116-第一緩沖圈，1117-第二緩沖圈，1120-轉動軸組，1121-轉動軸，1122-接合端部，1123-連接盤，1130-胸托本體，1131-支撐底座，1132-彈性托持部，1140-連接頭，1141-插接孔，1142-軸承，1143-環(huán)形擋件，1144-鎖緊部，1200-肩部支撐部，1210-第一肩帶，1220-第二肩帶，1300-髖傳動桿件，2000-髖關節(jié)，2100-髖部安裝部，2110-第一鉸支座，2120-第二鉸支座，2130-殼體，2140-下連接部，2150-腰帶，2200-直線運動組件，2210-組件底座，2211-第一鉸接端，2220-運動體，2300-曲柄，2310-第二鉸接端，2320-第三鉸接端，2330-第一殼，2340-第二殼，2350-卷簧，2400-支撐部，2410-上連接部，2500-離合部，2510-第一離合件，2520-第二離合件，2530-滑動離合軸，2540-離合驅(qū)動部，l1-第一桿長，l2-第二桿長，3000-腿部支撐裝置，3100-腿撐，3110-支承面，3120-第一運動部，3121-結構連接部，3122-滑動件，3200-腿撐支架，3210-上連接端，3220-第二運動部，3221-第一限位部，3222-第二限位部。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關附圖對穿戴式機器人進行更全面的描述。附圖中給出了穿戴式機器人的優(yōu)選實施例。但是，穿戴式機器人可以通過許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對穿戴式機器人的公開內(nèi)容更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。相反，當元件被稱作“直接在”另一元件“上”時，不存在中間元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發(fā)明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在穿戴式機器人的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在限制本發(fā)明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

實施例1

請參閱圖1，穿戴式機器人10000具有胸部支撐裝置1000、髖關節(jié)2000與腿部支撐裝置3000，用于提供一種結構精簡、運動靈活性好、助力效果佳的機械裝置。

請參閱圖2，胸部支撐裝置1000具有一體式胸托1100、肩部支撐部1200與髖傳動桿件1300。其中，一體式胸托1100具有基體部1110、轉動軸組1120與胸托本體1130，轉動軸組1120帶動胸托本體1130而可旋轉地保持于基體部1110上，以球面副而實現(xiàn)自動調(diào)整，使胸托本體1130可自適應地貼合于具有不同體形的用戶的胸部，提供妥帖支撐。一體式胸托1100的具體構造舉其要者詳述如下。

請結合參閱圖3～5，基體部1110提供一體式胸托1100的整體支撐，于用戶的胸部與外部支撐裝置之間傳遞載荷，應具有足夠的結構強度。一般地，基體部1110為剛體，強度較高而抗變形能力較強。在一個示范性的實施例中，基體部1110具有一體成型結構，換言之，基體部1110可采用一體鑄造、注塑等方式成型，亦可采用若干部件焊接、螺紋緊固等方式實現(xiàn)一體連接。實際應用時，基體部1110無需拆卸而一體使用，具有穿戴方便、結構性好等優(yōu)點。

基體部1110的中部具有開口部1113，開口部1113具有呈球面輪廓的支承面。具體地，開口部1113可采用多種結構方式，如通孔、盲孔等，內(nèi)表面為呈球面輪廓的支承面。其中，支承面的位置可設于開口部1113的側壁，于開口部1113具有底面(如盲孔)時，支承面亦可設于開口部1113的底面。應當注意的是，支承面呈球面輪廓，并不要求支承面具有完整球面，可以是自完整球面截取的部分表面。

優(yōu)選地，開口部1113具有靜止環(huán)1113a，靜止環(huán)1113a與開口部1113固定連接，支承面為靜止環(huán)1113a的內(nèi)表面。具體地，靜止環(huán)1113a具有環(huán)形結構，其內(nèi)表面具有球面輪廓而為支承面。靜止環(huán)1113a外表面與開口部1113固定連接，在一個示范性的實施例中，靜止環(huán)1113a與開口部1113可為剛性連接。應當注意的是，靜止環(huán)1113a的內(nèi)表面與開口部1113的開口端保持相對，以便轉動軸組1120與靜止環(huán)1113a配合。

優(yōu)選地，基體部1110具有鏤空結構。具體地，基體部1110接近轉動軸組1120的一側表面鏤空，以去除多余重量而形成加強筋連接，保證基體部1110的結構強度并降低基體部1110的重量，避免自重過大而對用戶造成額外負荷。

在一個示范性的實施例中，基體部1110具有基體圓盤1111及設于基體圓盤1111左右兩側的基體翼1112。其中，基體圓盤1111中心處設有開口部1113，基體翼1112用于對外連接并起到一定程度的配重作用。基體圓盤1111與基體翼1112面向轉動軸組1120的一側表面鏤空，基體圓盤1111外輪廓邊緣與開口部1113外側分別設有第一容置槽1114與第二容置槽1115，第一容置槽1114與第二容置槽1115分別用于容納第一緩沖圈1116與第二緩沖圈1117。在轉動軸組1120與胸托本體1130旋轉調(diào)整時，第一緩沖圈1116用于在胸托本體1130與基體部1110之間實現(xiàn)緩沖，第二緩沖圈1117用于在轉動軸組1120與基體部1110之間實現(xiàn)緩沖。第一緩沖圈1116與第二緩沖圈1117可采用彈性材料制成，如橡膠、硅膠等。

優(yōu)選地，基體部1110兩端分別設有與基體部1110鉸接的連接頭1140，連接頭1140用于接入髖傳動桿件1300，髖傳動桿件1300用于向基體部1110輸入支撐力。具體地，連接頭1140可于鉛垂面內(nèi)繞其與基體部1110的鉸接軸旋轉，以調(diào)整連接頭1140與基體部1110的布置角度而實現(xiàn)支撐力矩的調(diào)節(jié)。在一個示范性的的實施例中，連接頭1140為兩個，并分設于基體部1110兩側的基體翼1112上，連接頭1140與基體翼1112鉸接?；w翼1112上設有容納槽，以供連接頭1140插入。

進一步優(yōu)選，連接頭1140遠離基體部1110的一端具有插接孔1141，插接孔1141內(nèi)具有用于承載髖傳動桿件1300的軸承1142，插接孔1141的開口端具有環(huán)形擋件1143，插接孔1141的中部側壁具有用于鎖緊髖傳動桿件1300的鎖緊部1144。

其中，環(huán)形擋件1143具有帶中心通孔的端部擋板，用于防止軸承1142脫落并供連接桿穿過。環(huán)形擋件1143可采用螺紋連接、卡扣連接等形式連接于連接頭1140上。鎖緊部1144用于對髖傳動桿件1300進行周向固定，防止髖傳動桿件1300發(fā)生旋轉竄動與軸向竄動。鎖緊部1144可采用頂絲、頂針等結構形式。

于此，髖傳動桿件1300可一一穿過環(huán)形擋件1143、軸承1142與插接孔1141而實現(xiàn)與連接頭1140的連接，并具有旋轉調(diào)節(jié)的能力。當髖傳動桿件1300調(diào)節(jié)到位后，藉由鎖緊部1144而實現(xiàn)周向固定，以保證髖傳動桿件1300與連接頭1140連接穩(wěn)固，傳動迅速到位。

轉動軸組1120的一端具有外表面呈球面輪廓的接合端部1122，接合端部1122可旋轉地保持于支承面上，接合端部1122與支承面組成球面副。具體地，轉動軸組1120可采用多種結構形式，如一體成型并具有接合端部1122的轉軸，亦可是以軸類零件為主體的組件，通過接合端部1122與支承面的球面副而可自由旋轉。

根據(jù)球面副的特點，接合端部1122可繞球面輪廓的球心實現(xiàn)三個方向的相對轉動。于此，轉動軸組1120具有全向轉動自由度，于外部載荷作用下可自行調(diào)整，保證受力狀態(tài)理想。

優(yōu)選地，轉動軸組1120具有轉動軸1121與設于轉動軸1121一端的接合端部1122，轉動軸1121與接合端部1122連接為一體，具有一體旋轉的運動特性。接合端部1122可采用多種結構形式，并與開口部1113的結構形式相適應。例如，在開口部1113為盲孔時，接合端部1122可為截取球體一半以上體積而得的球面。

進一步優(yōu)選，接合端部1122為轉動環(huán)，轉動環(huán)具有呈球面輪廓的外表面，轉動環(huán)可旋轉地保持于支承面上。具體地，轉動環(huán)為環(huán)形結構，其外表面與支承面組成球面副。一般地，轉動環(huán)的外表面與支承面的表面輪廓相適應。

優(yōu)選地，轉動軸組1120遠離基體部1110的一端具有連接盤1123，連接盤1123用于連接胸托本體1130，以合理的接觸面積而保證轉動軸組1120與胸托本體1130之間的穩(wěn)固連接。

胸托本體1130與轉動軸組1120固定連接，胸托本體1130用于貼合地支撐于用戶的胸部。具體地，胸托本體1130與轉動軸組1120具有一體的運動特性，可通過螺紋連接、焊接等多種連接方式緊固。

基于用戶具有不同的身材體形，胸托本體1130支撐于不同用戶的胸部時，胸托本體1130受力并不相同。胸托本體1130受力帶動與其固連的轉動軸組1120轉動，轉動軸組1120于支承面上具有全轉動自由度而可迅速地轉動調(diào)整，使胸托本體1130對用戶胸部的支撐方向理想，支撐穩(wěn)定而利于減輕用戶負擔，且用戶穿戴更為舒適。

優(yōu)選地，胸托本體1130具有支撐底座1131與設于支撐底座1131上的彈性托持部1132，支撐底座1131與轉動軸1121固定連接，彈性托持部1132可彈性變形地貼合支撐于用戶的胸部。

在一個示范性的實施例中，支撐底座1131采用板狀結構，兩端分別連接連接盤1123與彈性托持部1132。其中，支撐底座1131與連接盤1123之間采用螺紋連接，支撐底座1131與彈性托持部1132之間采用粘接結構。彈性托持部1132可采用彈性材料制成，如橡膠、彈性塑料、硅膠等，具有較佳的變形能力而避免對用戶造成傷害，并可及時緩沖震蕩力。

肩部支撐部1200兩端分別連接一體式胸托1100與髖關節(jié)2000，用于支撐于用戶肩部。通過肩部支撐部1200，用戶的肩部、胸部與髖部形成有效聯(lián)動，避免局部受力集中，使用戶在分散力作用下負荷較小。肩部支撐部1200可采用多種結構形式，并具有后扣式結構。換言之，肩部支撐部1200自用戶的后背扣合連接。

優(yōu)選地，肩部支撐部1200具有獨立布置的第一肩帶1210與第二肩帶1220，第一肩帶1210與第二肩帶1220分別佩戴于用戶的左肩與右肩，并分別與胸托本體1130連接。在一個示范性的實施例中，第一肩帶1210與第二肩帶1220分別與支撐底座1131連接。

髖傳動桿件1300兩端分別連接一體式胸托1100與髖關節(jié)2000，用于實現(xiàn)一體式胸托1100與髖關節(jié)2000之間的作用力傳遞。

優(yōu)選地，髖傳動桿件1300為彈性桿，其上端與基體部1110剛性連接，其下端與髖關節(jié)2000剛性連接。

具體地，如前所述，髖傳動桿件1300通過連接頭1140與基體部1110連接。在該配合關系下，髖傳動桿件1300長度可調(diào)節(jié)，以使胸部支撐裝置1000與用戶的體形更為貼合。

請結合參閱圖6～8，髖關節(jié)2000具有第一鉸支座2110、第二鉸支座2120、直線運動組件2200與曲柄2300，用于在用戶搬運重物的過程中，接收用戶上部軀干所承受的重壓并通過設于腿部的腿部支撐裝置4000及下肢傳遞于地面，同時提供足夠的助力支撐，減輕上部軀干與髖部的負荷而保證用戶的身體健康。髖關節(jié)2000各個部分的具體結構舉其要者詳述如下。

第一鉸支座2110與第二鉸支座2120安裝于用戶的髖部，用于為髖關節(jié)2000提供基體支撐。支座是將結構或構件連接在支承物上的裝置，對其所支承的構件施加約束反力。鉸支座屬于支座的一種類型，其與構件通過鉸鏈連接，構件可于鉸支座上轉動但不能發(fā)生沿任意方向的移動。

第一鉸支座2110及第二鉸支座2120可通過多種連接方式安裝于髖部，優(yōu)選地，髖關節(jié)2000具有髖部安裝部2100，髖部安裝部2100上設有第一鉸支座2110與第二鉸支座2120，形成整體的連接結構。在一個示范性的實施例中，用戶保持直立時，第一鉸支座2110于鉛垂方向的位置處于第二鉸支座2120下方。

其中，髖部安裝部2100采用可穿戴形式，可掛設、扣設或繞設于髖部。在一個示范性的實施例中，髖部安裝部2100具有殼體2130及設于殼體2130外部的固定板，固定板通過髖部軟襯而與髖部連接，提供穩(wěn)定舒適的穿戴效果與可靠的結構支撐。殼體2130內(nèi)部設有容納空間，用于容納髖關節(jié)2000的各部結構。

直線運動組件2200與第一鉸支座2110連接，其具有組件底座2210、可直線運動地保持于組件底座2210上的運動體2220及于組件底座2210與運動體2220之間發(fā)生反饋作用的反饋作用部。具體地，反饋作用部兩端分別連接組件底座2210與運動體2220，而可于組件底座2210與運動體2220之間傳遞作用力。在運動體2220的直線運動中，反饋作用部隨運動體2220的運動而于組件底座2210與運動體2220之間傳遞反饋作用力，以實現(xiàn)對運動體2220的反向支撐。反饋作用部可采用多種形式，包括彈性元件(如各類彈簧)、壓縮氣體等。

其中，組件底座2210具有第一鉸接端2211，第一鉸接端2211鉸接于第一鉸支座2110。第一鉸接端2211與第一鉸支座2110分設鉸接軸與鉸接孔，便于組件底座2210與第一鉸支座2110實現(xiàn)連接，并提供一定程度的調(diào)整空間。在一個示范性的實施例中，運動體2220沿人體的身高方向?qū)崿F(xiàn)直線運動。

組件底座2210與運動體2220可采用多種結構形式，如線性滑軌與線性軸承、伸縮缸、電推桿、電缸等。應當注意的是，直線運動組件2200用于輸出支撐力與支撐力矩，具有反饋作用部，屬于接受反饋后的被動輸出。優(yōu)選地，組件底座2210為壓力缸，運動體2220為端部具有活塞的活塞桿，反饋作用部為充滿于活塞與壓力缸之間的密閉空間且可被壓縮而產(chǎn)生壓力的填充物，活塞桿的伸出端與第二鉸接端2310鉸接。

其中，填充物可以是惰性氣體或者油氣混合物，使壓力缸內(nèi)的壓力高于大氣壓的幾倍或者幾十倍。當活塞桿受壓時，活塞桿推動活塞壓縮填充物，填充物的體積減小而壓力增大，反作用于活塞及活塞桿，活塞桿獲得反作用力并作用于連接于活塞桿端部的構件上，形成對該構件的支撐作用。由于填充物的物理特性，此種結構的直線運動組件2200具有近乎線性的彈性曲線，反饋輸出平穩(wěn)緩慢。

優(yōu)選地，反饋作用部的最大反饋力與最小反饋力之比不大于1.3。具體地，隨著填充物的壓縮狀態(tài)不同，反饋作用部輸出不同的反饋力。反饋力的變化范圍應滿足最大值與最小值之比不大于1.3的限制，使反饋作用部的輸出力較為理想，髖關節(jié)2000結構更為緊湊。

運動體2220上連接有用于傳遞動力的曲柄2300，曲柄2300兩端分別與運動體2220、第二鉸支座2120鉸接，是一種可以實現(xiàn)回轉運動的連架桿。曲柄2300具有第二鉸接端2310與第三鉸接端2320，第二鉸接端2310鉸接于運動體2220，第三鉸接端2320鉸接于第二鉸支座2120。

在一個示范性的實施例中，用戶保持直立時，第二鉸接端2310在鉛垂方向的位置處于第三鉸接端2320下方。在運動體2220為活塞桿的情形下，第二鉸接端2310與活塞桿的伸出端鉸接。

請結合參閱圖8～9，其中，第一鉸接端2211與第三鉸接端2320之間的距離為第一桿長l1，第二鉸接端2310與第三鉸接端2320之間的距離為第二桿長l2，第一桿長l1與第二桿長l2的桿長比不小于3。

具體地，第一鉸接端2211與第三鉸接端2320之間可通過連桿連接，亦可不設連接桿。換言之，第一桿長l1僅具有幾何意義，不代表真實桿件。在實際應用中，第一桿長l1與第二桿長l2依預設值而保持定值長度，第一鉸接端2211與第二鉸接端2310之間的距離隨運動體2220的運動而變化。

在前述桿長比范圍內(nèi)，直線運動組件2200的輸出力矩具有正弦變化規(guī)律，并于用戶彎腰角度達到90°時取得峰值，符合用戶負重狀態(tài)下的負載力矩的變化規(guī)律，使輸出力矩與負載力矩的變化保持同步，取得最佳的助力輸出與支撐效果，有效地減輕用戶的身體符合，保證人體健康安全。在此，直線運動組件2200的輸出力矩，主要指反饋作用部輸出的反饋作用力產(chǎn)生的反饋力矩。猶佳地，第一桿長l1與第二桿長l2的桿長比范圍為3～5，進一步貼合正弦變化曲線。

在一個優(yōu)選的實施例中，運動體2220為活塞桿，其伸出端尚可設有關節(jié)軸承，關節(jié)軸承與第二鉸接端2310鉸接。關節(jié)軸承屬于球面滑動軸承，運動時可以在任意角度旋轉擺動。在運動體2220與曲柄2300發(fā)生相對運動時，關節(jié)軸承可自行調(diào)節(jié)其與第二鉸接端2310的連接結構，避免發(fā)生運動阻礙而保證運動體2220及曲柄2300的運動順暢。

曲柄2300連接有支撐部2400，支撐部2400與第三鉸接端2320連接，另一端支撐于用戶的上部軀干，實現(xiàn)對用戶上部軀干的承載支撐。支撐部2400可采用多種結構，在一個示范性的實施例中，支撐部2400下端與第三鉸接端2320連接而可與曲柄2300一體旋轉，上端設置上連接部2410，用于與設于用戶胸部的胸部支撐裝置2000連接，以實現(xiàn)胸部支撐裝置2000與曲柄2300之間的動力傳遞，并產(chǎn)生相應的輸出力矩而實現(xiàn)對用戶上部軀干的有效支撐。

實際應用時，用戶上部軀干的負載通過胸部支撐機構傳遞于支撐部2400，支撐部2400驅(qū)動曲柄2300繞曲柄2300繞第三鉸接端2320旋轉，第二鉸接端2310于曲柄2300旋轉過程壓迫運動體2220，運動體2220發(fā)生直線運動并通過反饋作用部而對組件底座2210施加作用力。作為反饋響應，組件底座2210通過反饋作用部對運動體2220施加反向作用而實現(xiàn)對運動體2220的支撐，該支撐力經(jīng)曲柄2300、支撐部2400及胸部支撐機構傳遞于用戶的上部軀干，并產(chǎn)生支撐力矩而克服負載力與負載力矩，實現(xiàn)助力支撐。

請結合參閱圖10～12，優(yōu)選地，髖關節(jié)2000尚具有離合部2500，實現(xiàn)曲柄2300與支撐部2400的離合控制。

具體地，第三鉸接端2320與支撐部2400通過離合部2500連接，離合部2500用于實現(xiàn)第三鉸接端2320與支撐部2400的保持連接而一體旋轉或逐漸分離而相對旋轉。當?shù)谌q接端2320與支撐部2400連接時，曲柄2300與支撐部2400一體旋轉；當?shù)谌q接端2320與支撐部2400分離時，曲柄2300與支撐部2400具有相對旋轉的運動特性。

優(yōu)選地，離合部2500具有可相互咬合的第一離合件2510與第二離合件2520，第一離合件2510設于第三鉸接端2320，第二離合件2520設于支撐部2400，第一離合件2510與第二離合件2520咬合而使第三鉸接端2320與支撐部2400一體旋轉，第一離合件2510與第二離合件2520逐漸分離而使第三鉸接端2320與支撐部2400相對旋轉。

第一離合件2510與第二離合件2520可采用多種離合結構，如卡接、插拔等。在一個示范性的實施例中，第一離合件2510與第二離合件2520上分別設有一個或多個咬合齒，咬合齒咬合時可阻止第一離合件2510與第二離合件2520發(fā)生相對旋轉。通過咬合齒的咬合，曲柄2300、第一離合件2510、第二離合件2520與支撐部2400一體連接，發(fā)生同步旋轉。

一般地，第一離合件2510與第二離合件2520可相對滑動地接近或遠離，而實現(xiàn)咬合齒的咬合或分離。優(yōu)選地，離合部2500具有滑動離合軸2530，滑動離合軸2530與第一離合件2510固定連接?；瑒与x合軸2530可滑動地保持于第三鉸接端2320，用于驅(qū)動第一離合件2510與第二離合件2520咬合或分離。

具體地，第一離合件2510可套設于滑動離合軸2530上，隨滑動離合軸2530的滑動接近或遠離第二離合件2520。

優(yōu)選地，離合部2500具有用于驅(qū)動滑動離合軸2530于第二鉸支座2120上直線運動的離合驅(qū)動部2540。具體地，離合驅(qū)動部2540可采用多種形式，如電機、電動推桿、電缸等，亦可采用手動作用方式。在一個示范性的實施例中，離合驅(qū)動部2540為設于滑動離合軸2530遠離第一離合件2510的一端的推拉按鈕，可供用戶進行手動推拉操作，驅(qū)動離合部2500實現(xiàn)對曲柄2300與支撐部2400的鎖定與解鎖。

優(yōu)選地，曲柄2300可采用多種結構，在一個示范性的實施例中，曲柄2300可由第一殼2330與第二殼2340拼接而成。第一殼2330與第二殼2340由同一貫通孔貫穿，以供滑動離合軸2530滑動地保持于其上。

優(yōu)選地，曲柄2300還具有卷簧2350，用于實現(xiàn)曲柄2300與支撐部2400之間的復位。在一個示范性的實施例中，卷簧0350的外圈卡設于第二殼2340的容納孔內(nèi)，卷簧2350的內(nèi)圈開設于支撐部2400上。當曲柄2300與支撐部2400發(fā)生相對旋轉時，卷簧2350受壓蓄能而提供復位能量。

優(yōu)選地，髖關節(jié)2000還具有用于連接腿部支撐裝置4000的下連接部2140。具體地，下連接部2140設于殼體2130上，用于實現(xiàn)髖關節(jié)2000與腿部支撐裝置4000之間的連接與傳動，保證傳動可靠平穩(wěn)。

請結合參閱圖13～15，腿部支撐裝置3000具有腿撐3100與腿撐支架3200，用于對用戶的腿部提供助力支撐，并提供靈活調(diào)節(jié)的自適應能力。其中，腿撐3100用于支撐用戶的腿部，腿撐支架3200用于連接用戶的軀干或外部設備，腿撐3100與腿撐支架3200之間具有相對運動而可自行調(diào)節(jié)。腿部支撐裝置3000及外骨骼下肢1000的主要構造舉其要者詳述如下。

腿部支撐裝置3000所具有的腿撐3100用于直接穿戴于用戶的大腿上，以對用戶大腿提供良好的包覆與支撐。腿撐3100可采用各類穿戴結構，如全包圍式、半包圍式等。

在各類穿戴結構中，腿撐3100至少具有一用于貼合地支撐于用戶腿部的支承面3110。例如，在全包圍式結構中，腿撐3100具有首尾相接的環(huán)形結構，支承面3110為環(huán)形結構的內(nèi)表面；在半包圍式結構中，腿撐3100具有開放式包圍結構，支承面3110為非閉合表面。

在一個示范性的實施例中，腿撐3100具有拱形結構，拱形結構的內(nèi)表面為支承面3110，外表面具有第一運動部3120，用于與腿撐支架3200連接。拱形結構下，腿撐3100具有足夠的接觸面積與調(diào)節(jié)空間，可沿多個方向而使支承面3110調(diào)節(jié)至與大腿妥帖貼合的位置，用戶具有更為舒適且方便的穿戴效果。

進一步，拱形結構的拱頂沿豎直方向布置，使腿撐3100可水平地移動而接近或遠離用戶的腿部。支承面3110可采用多種材料制成，在一個示范性的實施例中，支承面3110具有柔軟或彈性性狀，可由彈性材料如硅膠、橡膠、彈性塑料等，或柔軟材料如海綿、軟墊等制成，具有優(yōu)良的緩沖承載能力與舒適的穿戴體驗。

腿撐3100具有靈活的調(diào)節(jié)能力，以解決不同用戶的腿部尺寸差異，提供貼合的穿戴支撐，從而保證腿部支撐裝置3000對大腿的支撐作用可靠。腿撐3100的調(diào)節(jié)能力通過直線運動方式而實現(xiàn)，具有運動簡潔性與可靠性。

亦即，腿撐3100遠離用戶膝蓋的一側具有第一運動部3120，第一運動部3120可直線運動地保持于腿撐支架3200上，以此實現(xiàn)腿撐3100與腿撐支架3200之間的相對運動。其中，直線運動的實現(xiàn)方式多種多樣，常見地包括滑軌與滑塊連接、絲杠與絲杠螺母傳動、伸縮缸、電動推桿、電缸等類型。

同時，依實際需要，直線運動的驅(qū)動方式可采手動或自動形式。于手動驅(qū)動方式下，腿撐3100的直線運動以手動施加驅(qū)動力；于自動驅(qū)動方式下，腿撐3100的直線運動動力可源自電機、液壓馬達、氣動/液動缸等。

優(yōu)選地，第一運動部3120具有相互連接的結構連接部3121與滑動件3122，結構連接部3121與腿撐3100一體連接，滑動件3122可直線運動地保持于第二運動部3220上。

具體地，結構連接部3121具有足夠的結構強度，用于連接腿撐3100與滑動件3122，從而于后二者之間傳遞運動與動力。在一個示范性的實施例中，結構連接部3121為自腿撐3100遠離用戶大腿的一側向外延伸而成的凸臺，凸臺上設置用于容納滑動件3122的通孔或槽體?；瑒蛹?122套設于結構連接部3121上，滑動件3122、結構連接部3121與腿撐3100具有同步的直線運動。

腿部支撐裝置3000所具有的腿撐支架3200用于與用戶的軀體和/或外部設備連接，腿撐支架3200具有一體連接的上連接端3210與第二運動部3220，上連接端3210用于與髖關節(jié)2000的下連接部2140連接，第一運動部3120可直線運動地保持于第二運動部3220上，其直線運動方向沿用戶的寬度方向。其中，用戶的寬度方向，是指用戶的左右側軀體之間的連線方向。

其中，上連接端3210可采用多種結構形式，包括桿件、板件或其他結構件形式，用于在用戶的軀體或外部設備與腿撐3100之間實現(xiàn)力的傳遞，從而對用戶起到助力支撐作用。

在一個示范性的實施例中，上連接端3210采用剛性桿結構，具有足夠的剛強度、抗變形能力與力傳遞靈敏度。在另一個實施例中，上連接端3210尚可具有彈性變形能力，可沿切向微彈變形而增強上連接端3210與用戶軀體或外部設備之間的緊密作用。

類似地，第二運動部3220亦可采用桿件、板件或其他結構件形式。同時，由于第二運動部3220與第一運動部3120存在運動配合，其實現(xiàn)形式與具體的運動實現(xiàn)方式尚具有較為密切的連續(xù)，其具體情況見后所述。

優(yōu)選地，上連接端3210與第二運動部3220垂直布置，第二運動部3220沿水平方向布置。具體地，上連接端3210于鉛垂面內(nèi)布置，與第二運動部3220具有直角關系，使上連接端3210可設于用戶的大腿內(nèi)側或外側。

在一個示范性的實施例中，上連接端3210沿鉛垂方向布置，并設于用戶的大腿外側，其穿戴方便而結構可靠，且上連接端3210與腿撐3100之間的距離即為用戶的腿膝之間的寬度，直接調(diào)節(jié)即可使上連接端3210緊靠于大腿的同時腿撐3100緊靠于用戶的膝蓋。

如前所述，第一運動部3120可直線運動地保持于第二運動部3220上，直線運動的實現(xiàn)方式具有多種可能。以下僅列舉較為常見的結構形式，未述及的本領域技術人員所公知的實現(xiàn)方式，亦屬于本發(fā)明的保護范圍。

在一個示范性的實施例中，滑動件3122具有滑套或線性軸承，第二運動部3220具有線性滑軌，滑套或線性軸承可直線運動地保持于線性滑軌上，屬于滑動或滾動方式。

具體地，滑套或線性軸承套設結構連接件上?；變?nèi)設通孔，而可套設于第二運動部3220的線性滑軌上，滑套滑動地保持于線性滑軌上。線性軸承是用于直線運動的球或滑動軸承，與第二運動部3220的線性滑軌具有滾動或滑動接觸而相對直線運動。

在另一個實施例中，滑動件3122具有絲杠螺母，第二運動部3220具有絲杠，絲杠可螺旋旋轉地保持于絲杠螺母上，絲杠螺母與結構連接部3121固定連接。

具體地，絲杠螺母內(nèi)設螺旋槽(并可設有滾珠)，絲杠外設螺旋槽，絲杠螺母套設于絲杠上并具有相對的螺旋旋轉。由于絲杠螺母受到腿撐3100的限制而喪失旋轉自由度，當絲杠旋轉時，絲杠螺母受其作用而驅(qū)動腿撐3100直線運動，從而實現(xiàn)地第一運動部3120與第二運動部3220之間的相對直線運動。

優(yōu)選地，第二運動部3220上分設第一限位部3221與第二限位部3222，第一運動部3120可直線運動地保持于第一限位部3221與第二限位部3222之間。

具體地，第一限位部3221與第二限位部3222突出于第二運動部3220的表面，當?shù)谝贿\動部3120直線運動而接觸第一限位部3221或第二限位部3222時，第一運動部3120受阻于后二者之一而停止運動，避免發(fā)生第一運動部3120的過沖或脫出。

在這里示出和描述的所有示例中，任何具體值應被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制，因此，示例性實施例的其他示例可以具有不同的值。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所附權利要求為準。