一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，屬于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。腰部曲桿兩側(cè)設(shè)有腿部組件，腿部組件的大腿內(nèi)桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與腰部曲桿連接，背部承重板的頂部?jī)蓚?cè)設(shè)有吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪和卷簧同軸設(shè)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(jī)架固定，棘爪彈簧的一端與機(jī)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(huán)形槽，背部連接盤與帶有球鉸的連桿之間為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，兩側(cè)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(yùn)助力。
【專利說明】
一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及利用人體外骨骼的助力技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著網(wǎng)購(gòu)的普及，快遞行業(yè)近年飛速發(fā)展，快遞員每個(gè)工作日都要付出巨大的體力勞動(dòng)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(xiàn)有的搬運(yùn)載運(yùn)工具大多無法上下樓梯、臺(tái)階，不適應(yīng)短途復(fù)雜地形搬運(yùn)，由此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種可穿戴的助力裝置。該裝置將快遞員身上所背負(fù)、舉起的重量轉(zhuǎn)移、分散到地面上，令快遞員節(jié)省體力，避免肌肉拉傷等傷害。在短途搬運(yùn)和上下樓梯、臺(tái)階方面相較于傳統(tǒng)人力搬運(yùn)有明顯優(yōu)勢(shì)。據(jù)檢索，專利號(hào)為CN 104758142 A，專利名稱為一種助力外骨骼機(jī)器人的中國(guó)專利，專利號(hào)為CN105105973 A，專利名稱為可穿戴式助力外骨骼下肢機(jī)構(gòu)的中國(guó)專利，這個(gè)專利中也對(duì)上肢沒有任何的助力，并且外骨骼都不能折疊，搬運(yùn)起來十分不便。又如Atsushi Tsukahara在2015年發(fā)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(gè)關(guān)節(jié)處都有一個(gè)動(dòng)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(fù)雜程度和制造維護(hù)成本，同時(shí)其背部及上肢部分并沒有助力機(jī)構(gòu)，不便于搬運(yùn)重物。并且外骨骼都不能折疊，搬運(yùn)起來十分不便。為解決上述問題，有必要設(shè)計(jì)一款使用起來方便舒適，既能對(duì)上下肢提供助力，又能折疊的外骨骼搬運(yùn)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，它可以有效解決短途搬運(yùn)及上下樓梯的助力問題。
[0004]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其目的所采用的技術(shù)方案是，一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，包括腿部組件和身體固定組件，腰部曲桿兩側(cè)設(shè)有腿部組件，腿部組件的大腿內(nèi)桿通過轉(zhuǎn)動(dòng)副與腰部曲桿連接，大腿內(nèi)桿和大腿外桿之間的配合為移動(dòng)副，大腿外桿和小腿外桿通過銷固定，小腿外桿和小腿內(nèi)桿之間配合為移動(dòng)副，背部承重板的頂部?jī)蓚?cè)設(shè)有吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪和卷簧同軸設(shè)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(jī)架上的孔引出，卷簧一端與軸纏繞，另一端與機(jī)架固定，棘爪彈簧的一端與機(jī)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(huán)形槽，背部連接盤與帶有球鉸的連桿之間為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，兩側(cè)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(zhuǎn)動(dòng)副與腰部曲桿連接的大腿內(nèi)桿，及其大腿內(nèi)桿和大腿外桿之間的配合為移動(dòng)副，大腿外桿和小腿外桿通過銷固定，小腿外桿和小腿內(nèi)桿之間配合為移動(dòng)副。
[0007]所述兩側(cè)彈簧與帶有球鉸的連桿的軸線在同一平面內(nèi)。
[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(dòng)副之間設(shè)有偏心輪。
[0010]所述的吊帶棘輪機(jī)構(gòu)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(jié)構(gòu)，提供跪地支點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明可以配合傳統(tǒng)快遞和貨物使用，大腿組件、小腿組件長(zhǎng)度均可調(diào)節(jié)，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(shí)提供拉力，減輕背部肌肉負(fù)擔(dān)，減少腰背痛發(fā)病率，兩側(cè)彈簧保持背部結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(duì)貨物的拉力，減少雙臂肌肉負(fù)擔(dān)，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(shí)吊帶會(huì)在卷簧作用下自動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)該可穿戴的搬運(yùn)助力裝置腰部曲桿和大腿組件的內(nèi)桿間的轉(zhuǎn)動(dòng)副，將腿部組件折至胸部，轉(zhuǎn)動(dòng)大腿組件的外桿和小腿組件的外桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)。
[0013]本發(fā)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(zhǎng)度調(diào)節(jié)扣調(diào)至合適的長(zhǎng)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(jī)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(shí)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(duì)貨物的拉力，減少雙臂肌肉負(fù)擔(dān)，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(shí)吊帶會(huì)在卷簧作用下自動(dòng)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(jī)構(gòu)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(shí)伸長(zhǎng)，給背部提供拉力，減輕背部肌肉負(fù)擔(dān)，減少腰背痛發(fā)病率，兩側(cè)彈簧保持背部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，帶有球鉸的桿可以向前最大可轉(zhuǎn)動(dòng)100°，向后最大可轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)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(jīng)腿部組件傳到地面，從而減輕使用者負(fù)重，轉(zhuǎn)動(dòng)該可穿戴的搬運(yùn)助力裝置腰部曲桿和大腿組件的內(nèi)桿間的轉(zhuǎn)動(dòng)副，將腿部組件折至胸部，轉(zhuǎn)動(dòng)大腿組件的外桿和小腿組件的外桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)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(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0015]—、本發(fā)明，通過腰部的兩側(cè)彈簧、中間彈簧和球面副使腰部曲桿和背部承重板相連，設(shè)計(jì)巧妙，既滿足了靈活運(yùn)動(dòng)的需要和將上部的力傳導(dǎo)到大腿組件的要求，又能在運(yùn)動(dòng)時(shí)提供助力。
[0016]二、吊帶的伸縮采用了吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，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(shí)現(xiàn)吊帶的卡緊和自由伸縮，該結(jié)構(gòu)使用方便，操作簡(jiǎn)單。
[0017]三、腿部的長(zhǎng)度可以按需要伸縮，其夾緊裝置采用了偏心輪鎖緊機(jī)構(gòu)，鎖定簡(jiǎn)單、性能可靠。
【附圖說明】
[0018]圖1為發(fā)明的三維圖
[0019]圖2為發(fā)明的正視圖
[0020]圖3為發(fā)明的右視圖
[0021]圖4為發(fā)明右視圖的I局部放大的吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的右視圖
[0022]圖5為發(fā)明右視圖的I局部放大的吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的左視圖
[0023]圖6為發(fā)明的腰部結(jié)構(gòu)的三維零件圖
[0024]圖7為發(fā)明的腰部曲桿與大腿組件三維零件圖
[0025]圖8為發(fā)明的大腿組件與小腿組件連接處三維零件圖
[0026]圖9為發(fā)明的折疊狀態(tài)圖
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】是，一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，由吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，背部承重板I，由兩側(cè)彈簧15和中間彈簧14構(gòu)成的彈簧組，腿部組件，身體固定組件構(gòu)成，所述的吊帶棘輪機(jī)構(gòu)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(jī)架21上的孔引出，卷簧23—端纏繞在軸22上，另一端固定在機(jī)架21上，機(jī)架21與軸22之間可以相對(duì)旋轉(zhuǎn)，彈簧19的一端固定于機(jī)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(huán)形槽，使得背部連接盤17與帶有球鉸的連桿16之間以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，兩側(cè)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(cè)彈簧15與帶有球鉸的連桿16的軸線在同一平面內(nèi)，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(zhuǎn)動(dòng)副7與大腿內(nèi)桿8相連接，大腿內(nèi)桿8和大腿外桿9通過偏心輪相互鎖緊，并且大腿內(nèi)桿8和大腿外桿9之間為移動(dòng)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(nèi)桿12之間以移動(dòng)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(gòu)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(fā)明可以配合傳統(tǒng)快遞和貨物使用，大腿組件、小腿組件長(zhǎng)度均可調(diào)節(jié)，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(shí)提供拉力，減輕背部肌肉負(fù)擔(dān)，減少腰背痛發(fā)病率，兩側(cè)彈簧15保持背部結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(duì)貨物的拉力，減少雙臂肌肉負(fù)擔(dān)，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(shí)吊帶20會(huì)在卷簧23作用下自動(dòng)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(zhuǎn)動(dòng)該可穿戴的搬運(yùn)助力裝置腰部曲桿13和大腿內(nèi)桿8間的轉(zhuǎn)動(dòng)副，將腿部組件折至胸部，轉(zhuǎn)動(dòng)大腿外桿9和小腿外桿10之間的轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)。
[0031]本發(fā)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(zhǎng)度調(diào)節(jié)扣調(diào)至合適的長(zhǎng)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(jī)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(shí)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(duì)貨物的拉力，減少雙臂肌肉負(fù)擔(dān)，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(shí)吊帶20會(huì)在卷簧23作用下自動(dòng)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(jī)構(gòu)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(shí)伸長(zhǎng)，給背部提供拉力，減輕背部肌肉負(fù)擔(dān)，減少腰背痛發(fā)病率，兩側(cè)彈簧15保持背部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，帶有球鉸的桿16可以向前最大可轉(zhuǎn)動(dòng)100°，向后最大可轉(zhuǎn)動(dòng)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(jīng)腿部組件傳到地面，從而減輕使用者負(fù)重，轉(zhuǎn)動(dòng)該可穿戴的搬運(yùn)助力裝置腰部曲桿13和大腿內(nèi)桿8間的轉(zhuǎn)動(dòng)副，將腿部組件折至胸部，轉(zhuǎn)動(dòng)大腿外桿9和小腿外桿10之間的轉(zhuǎn)動(dòng)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(yàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，包括腿部組件和身體固定組件，腰部曲桿(13)兩側(cè)設(shè)有腿部組件，腿部組件的大腿內(nèi)桿(8)通過轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)與腰部曲桿(13)連接，大腿內(nèi)桿(8)和大腿外桿(9)之間的配合為移動(dòng)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(nèi)桿(12)之間配合為移動(dòng)副，其特征在于:背部承重板(I)的頂部?jī)蓚?cè)設(shè)有吊帶棘輪機(jī)構(gòu)，吊帶棘輪機(jī)構(gòu)的棘輪(3)和卷簧(23)同軸(22)設(shè)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(jī)架(21)上的孔引出，卷簧(23)—端與軸(22)纏繞，另一端與機(jī)架(21)固定，棘爪彈簧(19)的一端與機(jī)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(huán)形槽，背部連接盤(17)與帶有球鉸的連桿(16)之間為轉(zhuǎn)動(dòng)副連接，兩側(cè)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種可穿戴搬運(yùn)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，其特征在于:所述腿部組件為通過轉(zhuǎn)動(dòng)副(7)與腰部曲桿(13)連接的大腿內(nèi)桿(8)，及其大腿內(nèi)桿(8)和大腿外桿(9)之間的配合為移動(dòng)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(nèi)桿(12)之間配合為移動(dòng)副。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，其特征在于:所述兩側(cè)彈簧(15)與帶有球鉸的連桿(16)的軸線在同一平面內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可穿戴搬運(yùn)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種可穿戴搬運(yùn)助力裝置，其特征在于:所述移動(dòng)副之間設(shè)有偏心輪。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK105856190SQ201610154098
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)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(qǐng)人】西南交通大學(xué)