彈簧儲能彈跳外骨骼的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種外骨骼，具體涉及一種彈簧儲能的彈跳外骨骼。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有外骨骼機器人以助老助殘外骨骼和普通人助力外骨骼為主，其中助老助殘型外骨骼主要增強下肢力量，即使下肢從無力變得有力;助力型外骨骼針對健康人群，主要通過外骨骼的續(xù)力作用增強下肢耐久力同時分擔穿戴者負載的重力。這些外骨骼作用都是增強行走或奔跑等人體的普遍運動，而針對人體提升單純運動能力，比如單純提升跳遠能力或者跳高能力的外骨骼還很少見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有外骨骼主要是增強行走或奔跑，針對人體提升單方面運動能力的外骨骼還沒有的問題，進而提出一種彈簧儲能彈跳外骨骼。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術方案是:一種彈簧儲能彈跳外骨骼包括左腿、右腿和背部；左腿和右腿分別包括大腿、小腿、足部、髖關節(jié)、膝關節(jié)和踝關節(jié)；背部通過髖關節(jié)與大腿轉動連接，大腿通過膝關節(jié)與小腿轉動連接，小腿通過踝關節(jié)與足部轉動連接；
[0005]它還包括驅(qū)動電機、絲杠副、儲能彈簧牽引板、儲能彈簧釋放板、拉環(huán)、拉繩、連接板、輔助壓簧機構、回程戳桿、兩個卡勾、兩個導軌、兩個儲能彈簧、兩個復位彈簧、兩條第一牽引驅(qū)動鋼絲繩、兩條第二牽引驅(qū)動鋼絲繩、兩個輔助滑輪、兩個換向滑輪和兩個連桿；
[0006]髖關節(jié)主要由髖關節(jié)滑輪組成，膝關節(jié)主要由膝關節(jié)滑輪組成；
[0007]驅(qū)動電機的軸向豎向設置并安裝在背部的外表面上，兩個導軌安裝在背部的外表面上，驅(qū)動電機的輸出端與絲杠副的絲杠的上端連接，絲杠副的絲杠的下端通過軸承與背部轉動連接，絲杠副的螺母上安裝有儲能彈簧牽引板，兩個導軌和兩個彈簧各自豎向并排設置在絲杠副的兩側；
[0008]儲能彈簧牽引板的下方由上至下依次布置有儲能彈簧釋放板和連接板;儲能彈簧牽引板的兩端和儲能彈簧釋放板的兩端分別能在兩個導軌上上下滑動，兩個彈簧分別與儲能彈簧牽引板和儲能彈簧釋放板連接，儲能彈簧釋放板的上表面開設有一個頂孔，頂孔處布置有回程戳桿，回程戳桿的上端固接在儲能彈簧牽引板上；
[0009]兩個卡勾鏡像設置，卡勾的一端套裝在與背部連接的軸承外緣上，卡勾的另一端卡在與儲能彈簧釋放板連接的軸承外緣上，卡勾的一端與連桿的一端鉸接，連桿的另一端與連接板鉸接，連接板滑動安裝在背部的外表面上，每個卡勾通過一個復位彈簧與背部連接，拉環(huán)安裝在背部的側部，拉環(huán)通過拉繩與連接板連接；
[0010]兩個換向滑輪鏡像設置在兩個卡勾的下方并轉動安裝在背部的外表面上，左腿和右腿各分別布置有一個輔助滑輪、一個髖關節(jié)滑輪和一個膝關節(jié)滑輪;背部的兩個側部各轉動安裝有一個輔助滑輪，兩個輔助滑輪鏡像設置，背部的兩個側部各轉動安裝有一個髖關節(jié)滑輪，兩個髖關節(jié)滑輪鏡像設置且布置在兩個輔助滑輪的下方，大腿的上端與髖關節(jié)滑輪的輪軸轉動連接，大腿的下端與膝關節(jié)滑輪的輪軸轉動連接，膝關節(jié)滑輪固定在小腿上，髖關節(jié)滑輪和膝關節(jié)滑輪的軸向平行，小腿與安裝在足部上的踝關節(jié)鉸接；
[0011 ]輔助壓簧機構包括兩個鉤壓件和壓簧;壓簧套裝在兩個鉤壓件上，一個鉤壓件的鉤端鉤在壓簧的一端，一個鉤壓件的另一端穿出壓簧的另一端，另一個鉤壓件的鉤端鉤在壓簧的另一端，另一個鉤壓件的另一端穿出壓簧的一端，輔助壓簧機構和第二牽引驅(qū)動鋼絲繩布置在大腿內(nèi)；
[0012]第一牽引驅(qū)動鋼絲繩的一端固接在儲能彈簧釋放板上，第一牽引驅(qū)動鋼絲繩的另一端依次繞過換向滑輪、輔助滑輪和髖關節(jié)滑輪并與所述一個鉤壓件的另一端連接，第二牽引驅(qū)動鋼絲繩的一端與所述另一個鉤壓件的另一端連接，第二牽引驅(qū)動鋼絲繩的另一端固接在膝關節(jié)滑輪上。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:1、通過彈簧儲能并將能量作用于彈跳過程中人的髖關節(jié)和膝關節(jié)，大大增強人體彈跳時的爆發(fā)力，提升彈跳高度。
[0014]2、即使在人步行或者跑步過程中，僅靠輔助壓簧機構的壓簧的儲能作用也可使人體自身能量得到循環(huán)利用提高人體力量。
[0015]3、輔助壓簧機構的結構設計巧妙，將壓簧用作了拉簧，當拉力過大時，壓簧被壓縮到最短，此時可視為長度不變的連桿，而且不破環(huán)壓簧性能;避免直接使用拉簧，當拉力過大時拉簧損壞的缺點。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的外骨骼彎腿時結構示意圖，圖2是本發(fā)明的外骨骼直腿時的結構示意圖，圖3是背部、驅(qū)動電機、絲杠副和儲能彈簧連接的立體結構圖，圖4是背部的主視結構示意圖，圖5是圖4的B處局部放大圖，圖6是圖4的C處局部放大圖，圖7是彎腿的側視圖，圖8是彎腿的透視圖，圖9是大腿、輔助壓簧機構和第二牽引驅(qū)動鋼絲繩連接結構放大圖，圖10是輔助壓簧機構的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0017]【具體實施方式】一:結合圖1-圖10說明，本實施方式的彈簧儲能彈跳外骨骼包括左腿、右腿和背部7;左腿和右腿分別包括大腿14、小腿15、足部26、髖關節(jié)、膝關節(jié)和踝關節(jié)25;背部1通過髖關節(jié)與大腿14轉動連接，大腿14通過膝關節(jié)與小腿15轉動連接，小腿15通過踝關節(jié)25與足部26轉動連接；
[0018]它還包括驅(qū)動電機2、絲杠副4、儲能彈簧牽引板5、儲能彈簧釋放板9、拉環(huán)11、拉繩
12、連接板20、輔助壓簧機構27、回程戳桿6、兩個卡勾10、兩個導軌16、兩個儲能彈簧17、兩個復位彈簧18、兩條第一牽引驅(qū)動鋼絲繩19、兩條第二牽引驅(qū)動鋼絲繩28、兩個輔助滑輪
13、兩個換向滑輪21和兩個連桿29；
[0019]髖關節(jié)主要由髖關節(jié)滑輪23組成，膝關節(jié)主要由膝關節(jié)滑輪24組成；
[0020]驅(qū)動電機2的軸向豎向設置并安裝在背部7的外表面上，兩個導軌16安裝在背部7的外表面上，驅(qū)動電機2的輸出端與絲杠副4的絲杠的上端連接，絲杠副4的絲杠的下端通過軸承與背部7轉動連接，絲杠副4的螺母上安裝有儲能彈簧牽引板5，兩個導軌16和兩個彈簧17各自豎向并排設置在絲杠副4的兩側；
[0021]儲能彈簧牽引板5的下方由上至下依次布置有儲能彈簧釋放板9和連接板20;儲能彈簧牽引板5的兩端和儲能彈簧釋放板9的兩端分別能在兩個導軌16上上下滑動，兩個彈簧17分別與儲能彈簧牽引板5和儲能彈簧釋放板9連接，儲能彈簧釋放板9的上表面開設有一個頂孔，頂孔處布置有回程戳桿6，回程戳桿6的上端固接在儲能彈簧牽引板5上；
[0022]兩個卡勾10鏡像設置，卡勾10的一端套裝在與背部7連接的軸承外緣上，卡勾10的另一端卡在與儲能彈簧釋放板9連接的軸承外緣上，卡勾10的一端與連桿29的一端鉸接，連桿29的另一端與連接板20鉸接，連接板20滑動安裝在背部7的外表面上，每個卡勾10通過一個復位彈簧18與背部7連接，拉環(huán)11安裝在背部7的側部，拉環(huán)11通過拉繩12與連接板20連接；
[0023]兩個換向滑輪21鏡像設置在兩個卡勾10的下方并轉動安裝在背部7的外表面上，左腿和右腿各分別布置有一個輔助滑輪13、一個髖關節(jié)滑輪23和一個膝關節(jié)滑輪24;背部7的兩個側部各轉動安裝有一個輔助滑輪13，兩個輔助滑輪13鏡像設置，背部7的兩個側部各轉動安裝有一個髖關節(jié)滑輪23，兩個髖關節(jié)滑輪23鏡像設置且布置在兩個輔助滑輪13的下方，大腿14的上端與髖關節(jié)滑輪23的輪軸轉動連接，大腿14的下端與膝關節(jié)滑輪24的輪軸轉動連接，膝關節(jié)滑輪24固定在小腿15上，髖關節(jié)滑輪23和膝關節(jié)滑輪24的軸向平行，小腿15與安裝在足部26上的踝關節(jié)25鉸接；
[0024]輔助壓簧機構27包括兩個鉤壓件27-1和壓簧27-2;壓簧27-2套裝在兩個鉤壓件27-1上，一個鉤壓件27-1的鉤端鉤在壓簧27-2的一端，一個鉤壓件27-1的另一端穿出壓簧27-2的另一端，另一個鉤壓件27-1的鉤端鉤在壓簧27-2的另一端，另一個鉤壓件27-1的另一端穿出壓簧27-2的一端，輔助壓簧機構27和第二牽引驅(qū)動鋼絲繩28布置在大腿14內(nèi)；第一牽引驅(qū)動鋼絲繩19的一端固接在儲能彈簧釋放板9上，第一牽引驅(qū)動鋼絲繩19的另一端依次繞過換向滑輪21、輔助滑輪13和髖關節(jié)滑輪23并與所述一個鉤壓件27-1的另一端連接，第二牽引驅(qū)動鋼絲繩28的一端與所述另一個鉤壓件27-1的另一端連接，第二牽引驅(qū)動鋼絲繩28的另一端固接在膝關節(jié)滑輪24上。回程戳桿6的下端為戳端，戳端為錐形端，錐形端局部伸入頂孔內(nèi)，并頂壓儲能彈簧釋放板9。
[0025]【具體實施方式】二:結合圖1和圖5說明，本實施方式的連接板20為T形連接板，兩個連桿29與T形連接板的橫臂兩端鉸接，拉繩12與T形連接板的豎臂連接。如此設置，滿足設計要求和實際需要。其它與【具體實施方式】一相同。
[0026]【具體實施方式】三:結合圖1和圖5說明，本實施方式的驅(qū)動電機2為伺服電機。如此設置，結構簡單，運行穩(wěn)定可靠，精度高。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0027]【具體實施方式】四:結合圖1說明，本實施方式的彈簧儲能彈跳外骨骼還包括四個滑塊8，儲能彈簧牽引板5兩端和儲能彈簧釋放板9的兩端各自安裝有一個滑塊8，滑塊8滑動安裝在導軌16上。如此設置，便于儲能彈簧牽引板5運行穩(wěn)定可靠。其它與【具體實施方式】三相同。
[0028]【具體實施方式】五:結合圖5說明，本實施方式的彈簧儲能彈跳外骨骼還包括過渡板30，過渡板30布置在儲能彈簧釋放板9的下方并安裝在背部7的外表面上，卡勾10的一端套裝在與過渡板30連接的軸承外緣上，連接板20布置在過渡板30的下部。如此設置，滿足設計要求和實際需要。其它與【具體實施方式】一、二或四相同。
[0029]【具體實施方式】六:結合圖1和圖6說明，本實施方式的彈簧儲能彈跳外骨骼還包括兩個轉向滑輪22，左腿和右腿各分別布置有一個轉向滑輪22，兩個轉向滑輪22鏡像設置，兩個轉向滑輪22轉動安裝在背部7的側部，換向滑輪21與轉向滑輪22的軸向垂直，輔助滑輪13與髖關節(jié)滑輪23的軸向平行，第一牽引驅(qū)動鋼絲繩19的另一端依次繞過換向滑輪21、轉向滑輪22、輔助滑輪13和髖關節(jié)滑輪23并與所述一個鉤壓件27-1的另一端連接。如此設置，保證了第一牽引鋼絲繩19運行穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)良好的牽引。其它與【