负重外骨骼快速装载结构的制作方法

1.本实用新型属于外骨骼结构领域，具体涉及一种负重外骨骼快速装载结构。


背景技术：

2.外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算，为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。外骨骼机器人用于为人体提供助力，在增强人体技能、辅助运动方面有着突出的发展前景，日益成为机器人领域的研究重点。
3.利用负重外骨骼辅助负重，特别是在野外救援或人力运输中正逐步推广应用，在某些紧急情况下，通常需要对负载的物品进行快速装卸，以缩短中间时间，提高切换效率，现有的外骨骼负重设备中，物品经常以捆绑或者卡扣的方式直接固定于外骨骼上，相对而言，就增加了物品装卸时间，且装卸均需多人协同操作，相对降低了人员效率。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供了一种负重外骨骼快速装载结构，以解决现有技术中，物品在外骨骼上装卸不便，装卸时间长，效率低等问题。
5.其技术方案如下：
6.一种负重外骨骼快速装载结构，包括背部支撑架，以及设置于背部支撑架底部的负重板，其关键在于：所述负重板配置有载物板，所述载物板与负重板之间具有相互匹配的半圆连接结构，所述载物板能够通过半圆连接结构与负重板连接锁定与负重板的上方，所述负重板上设有用以将相互锁定的载物板与负重板解锁并保持在解锁姿态的解锁结构。
7.采用以上方案，载物板与负重板之间采用半圆连接结构进行连接锁定，结构稳定可靠，有利于快速装卸，提高效率。
8.作为优选：当所述载物板与负重板锁紧时，所述载物板的下表面与负重板的上表面抵紧。采用以上方案，增加载物板与负重板的接触面积，有利于减轻半圆连接结构的负载，使其主要起到锁定的作用，有利于延长其使用寿命。
9.作为优选：所述半圆连接结构包括两个分别设置于载物板与负重板上且相互配合的锁头，所述锁头呈中空结构，其内具有以可转动方式设置的锁块，以及用于限定锁块转动角度的半圆腔，其中至少一个锁头上设有弹性保持件，用于使对应锁头保持具有朝在伸出姿态转动趋势，当两个锁头配合锁紧时，两个锁块均至少部分位于相对的半圆腔中，并在弹性保持件作用下保持在锁紧姿态。采用以上方案，有利于降低生产加工成本，以及装配难度等。
10.作为优选：两个所述锁头之间具有相互配合的插槽和插接部。采用以上方案，有利于保证半圆连接结构锁定时的稳定性，减少晃动。
11.作为优选：两个所述锁头为分别设置于载物板与负重板上的上锁头和下锁头，其中上锁头的插接部上设有滚轮；
12.所述负重板上具有用于安装所述下锁头的安装沉槽，所述安装沉槽沿负重板的长
度方向向外端倾斜延伸形成导向段，所述下锁头上的插槽靠近负重板的外端。采用以上方案，使用时，物品固定于载物板上，协作人员可直接抱着物品以盲操方式通过导向槽将上下锁头对正锁紧，可进一步提高操作效率，且采用滚轮滚入，相对更轻便省力。
13.作为优选：所述载物板上具有两个沿其宽度方向对称设置的上锁头，负重板上具有两个沿其宽度方向对称设置的下锁头，所述下锁头靠近负重板的内端。采用以上方案，有利于增加负重板的支撑性，并使主要着力点靠近背部支撑架，有利于提高外骨骼的整体负重能力。
14.作为优选：所述负重板左右两侧对应下锁头设有锁止部，所述锁块具有沿其径向设置的连接部，所述下锁头中锁块连接部的端部具有正对锁止部向外延伸的操作杆，操作杆沿负重板的宽度方向设置，所述操作杆上活动套设有解锁套筒，所述解锁套筒的外端设有至少一个弹簧销，所述弹簧销沿解锁套筒的径向设置，所述锁止部上对应下锁头的解锁位置设有解锁孔。采用以上方案，解锁时只需转动操作杆至锁块到达解锁位置后，此时解锁套筒正对解锁孔，拉动解锁套筒穿过解锁孔后，释放弹簧销，则可使锁块一直保持在解锁位置。
15.作为优选：所述解锁套筒通过定位销设置于操作杆上，且解锁套筒与定位销之间设有复位弹簧，所述复位弹簧对解锁套筒施加背向锁止部的推力。采用以上方案，常规状态下，解锁套筒在复位弹簧作用下位于锁止部的内侧，避免不易触碰导致的解锁操作，物品卸载之后，只需按住弹簧销，解锁弹簧即可自动收回复位，操作也更人性化。
16.作为优选：所述负重板与背部支撑架之间以可转动方式相连，且负重板的上侧设有避让槽。采用以上方案便于负重板向上翻转与背部支撑架固定，减少整体空间占用体积。
17.作为优选：所述载物板上对应上锁头设有收纳槽，上锁头以可转动方式设置于收纳槽内，所述收纳槽内设有与所述上锁头配合的卡固结构。采用以上方案，不使用时，上锁头可收入收纳槽中，并通过卡固结构进行固定，便于重叠堆放运输等。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
19.采用本实用新型提供的负重外骨骼快速装载结构，便于物品在外骨骼上的快速装卸，提高装卸效率及协作人员工作效率，操作便捷可靠，特别适用于紧急情况下物品运输等。
附图说明
20.图1本实用新型的结构示意图；
21.图2为载物板底部结构示意图；
22.图3为图2的轴测图；
23.图4为图2的剖视图；
24.图5为负重板结构示意图；
25.图6为图5的俯视图；
26.图7为图6中a-a处剖视图；
27.图8为图6中b-b处剖视图；
28.图9为上锁头和下锁头锁紧示意图，其中上锁块和下锁块均处于锁止位置；
29.图10为图9的爆炸图；
30.图11为图9的轴测图；
31.图12为图9的剖视图；
32.图13上锁头和下锁头解锁示意图，其中上锁块和下锁块均处于解锁位置；
33.图14为图13的剖视图；
34.图15为载物板与负重板锁紧结构示意图；
35.图16为图15中c处局部放大图；
36.图17为解锁结构示意图；
37.图18为负重板翻转示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
39.参考图1至图18所示的负重外骨骼快速装载结构，主要包括固设于背部支撑架1上的负重板2，以及用于放置物品的载物板3，载物板3能够通过半圆连接结构与负重板2连接锁定并位于负重板2的上方，负重板2上设有用以将相互锁定的载物板3与负重板2解锁并保持在解锁姿态的解锁结构，使用时，使用人员先将需要转运物品固定在载物板3上，再穿戴好负重外骨骼，最后由协同人员将物品通过载物板3固定于负重板2上，相互锁紧固定，并在需要卸载时，通过解锁结构将载物板3与负重板2解锁后，将物品连同载物板3取走即可。
40.如图所示，本技术中半圆连接结构包括两个分别设置于载物板3与负重板2上的锁头(为后文上锁头4和下锁头5的代称)，一个半圆连接结构中的两个锁头相互匹配，锁头呈中空结构，其内具有以可转动方式设置的锁块，以及用于限定锁块转动角度的半圆腔，其中至少一个锁头上设有弹性保持件，用于使对应锁头保持具有朝在伸出姿态转动趋势，当两个锁头配合锁紧时，两个锁块均至少部分位于相对的半圆腔中，并在弹性保持件作用保持在锁紧姿态，此时如有外力驱动至少其中一个锁块转动，二者同步转动至全部收回对应的半圆腔中，即可实现两个锁头的解锁，而本技术的解锁结构则主要起到该作用。
41.为提高半圆连接结构锁紧的可靠性和稳定性，故两个锁头之间还具有相互配合的插槽和插接部，此外，考虑到半圆连接结构的稳定性和载荷能力，故本技术中载物板3与负重板2之间具有两组对称设置的半圆连接结构。两组半圆连接结构沿负重板2的宽度方向对称分布，并靠近负重板2的内端(指与背部支撑架1相连的一端，与之相对的一端为外端)。
42.参考图9至图14，具体而言，一组半圆连接结构中两个锁头分别为上锁头4和下锁头5，其中上锁头4设置于载物板3的下侧，下锁头5设置于负重板2的上侧，如图所示，上锁头4具有上安装腔41，该上安装腔41内具有上半圆腔410，上安装腔41内具有以可转动方式设置的上锁块42，上锁块42具有与上半圆腔410相适应的上锁紧部420，上半圆腔410与上安装腔41之间具有贯通的槽口，上锁紧部420具有沿其径向设置的上连接部421，上连接部421通过上半圆腔410与上安装腔41之间的槽口伸入安装上安装腔41中，上半圆腔410的侧壁上具有上锁块42转动面平行设置的上导向槽43，上连接部421具有正对上导向槽43伸入的上导向部422，上导向槽43呈腰形并与上半圆腔410同心设置，上导向部422位于上导向槽43的一端时，上锁块42至少部分突出至上半圆腔410的外侧，此时为锁块的锁定位置，而位于上导向槽43的另一端时，上锁块42刚好与上半圆腔410重合，此时为锁块的解锁位置。
43.上锁头4上具有与上安装腔41并排设置的上插槽44，上半圆腔410远离上安装腔41
的一侧与上插槽44贯通，上插槽44端部敞口，上锁头4上具有与上插槽44敞口方向一致延伸的上插接部45。
44.下锁头5与上锁头4大体结构相似，具有下安装腔51，下半圆腔510，以及与之匹配的下锁块52，下锁块52同样具有下锁紧部520，上半圆腔410和下半圆腔510能够刚好合围形成完整圆腔，下锁紧部520与上锁紧部420能够拼呈完整圆形，刚好与上半圆腔410和下半圆腔510的围成中空圆腔相适应，考虑到安装替换的便捷性，本实施例中在上锁头4上设置弹性保持件，如图所示，弹性保持件为第一扭簧46，第一扭簧46移可转动方式设置于上安装腔41内，其一端作用于上锁紧部420上，另一端作用与上安装腔41内壁，上锁块42在第一扭簧46作用下，保持在锁定位置，即其部分位于上半圆腔410的外侧
45.下锁头5与上锁头4之间的不同点之一在于，下锁头5还需与解锁结构配合完成上下锁头的解锁，故下锁头5中的下连接部521的端部具有为沿其厚度方向向外延伸的操作杆50，下连接部521与操作杆50固定连接，负重板2左右两侧具有沿其厚度方向向下延伸的锁止部22，操作杆50正对锁止部22设置，同时下安装腔51的侧壁上也设有类似上导向槽43的下导向槽53，下导向槽53为通槽，操作杆50贯穿下导向槽53。
46.而解锁结构主要包括解锁套筒6，如图10、图16和图17所示，解锁套筒6活动套设于操作杆50，其能够沿操作杆50长度方向滑动以靠近或远离正对的锁止部22，同时锁止部22上，对应下锁块52的解锁位置设有解锁孔220，即当操作杆50沿下导向槽53滑动至解锁位置时(此过程需克服第一扭簧46的扭力，上锁块42同样位于解锁位置)，解锁套筒6刚好正对解锁孔220，此时拉动解锁套筒6贯穿至解锁孔220，即可阻止操作杆50沿下导向槽53滑动，即确保下锁块52保持在解锁位置。
47.在此基础之上，为避免解锁套筒6意外收回，解锁状态失效的情况发生，故在解锁套筒6远离上锁头5的一端设有至少一个弹簧销60，如图所示，弹簧销60沿解锁套筒6的径向设置，解锁套筒6通过解锁孔220时，需对弹簧销60进行挤压方可通过，而当弹簧销60穿过解锁孔220后，复位，即形成止挡结构，可有效防止解锁套筒6收回，当然，为进一步提高其可靠性，本实施例中在解锁套筒6的上下两侧对称设置两个弹簧销60。
48.此外，将解锁套筒6设计呈自动复位式结构，如图17示，解锁套筒6通过定位销61设置于操作杆50上，定位销61用以限制解锁套筒6的滑动行程，定位销61上套设有复位弹簧62，复位弹簧62一端固定在定位销61上，另一端固定在解锁套筒6上靠近上锁头5的一端，并对解锁套筒6施加朝向上锁头5的推力，外力只有克服复位弹簧62的作用之后，方可将解锁套筒6朝锁止部22滑动，这样，不需解锁时，只需向内挤压弹簧销60，解锁套筒6在复位弹簧62作用下即可快速复位，收回至锁止部22的内侧。
49.为了减少半圆连接结构的载荷，本技术中当载物板3与负重板2锁紧时，载物板3的下表面与负重板2的上表面紧贴，以增加二者的接触面积。
50.具体而言，负重板2上具有用于安装下锁头5的安装沉槽20，同时安装沉槽20的外端沿负重板2的长度方向向外延伸形成导向段21，导向段21倾斜设置，导向段21的沿远离负重板2外端方向逐渐加深，其外端端部靠近负重板2的外端，本技术中下锁头5与上锁头4相互锁定之后大体呈长方体状，同时为便于物品装卸，上插接部45上以可转动方式安装有滚轮40，滚轮40的转动平面与上锁块42的转动平面平行，并且大小与导向段21的宽度相适应，当然在下插接部54上也可安装类似滚轮，并且下插槽55位于靠近导向段21的一侧，这样在
进行物品装入时，仅需滚轮40正对导向段21之后即可顺利滑入沉槽20内，且滚轮40直接落入下插槽55中，而下锁头5上的滚轮与上锁头4的底部抵紧，在进行物品卸载时，上下锁头解锁之后，仅需向外推动即可，使其快速从沉槽20内退出，相对更轻松省力。
51.本技术中负重板2以可转动方式安装于背部支撑架1上，如图所示，其能够向上翻转至与背部支撑架1紧贴，以减少闲置时的空间占用，因此在负重板2的上侧设有避让槽23。
52.基于相似的设计目的，本实施例中的载物板3上对应上锁头4设有收纳槽30，如图所示，两个上锁头4以可转动方式设置于收纳槽30内，这也是上锁头4与下锁头5的另一个主要不同点，下锁头5主要依靠两端的支耳56通过螺钉固定与安装沉槽20内，而上锁头4则主要依靠连接轴47安装在收纳槽30内，并且在连接轴47与收纳槽30之间设有第二扭簧48，第二扭簧48驱动连接轴47转动，能够使上锁头4保持在与载物板3相互垂直的状态，即伸出收纳槽30的姿态，而要将上锁头4收回收纳槽30中，则需克服第二扭簧48的反作用力。
53.相应的，在收纳槽30内设有与上锁头4相互配合的卡固结构，具体而言，其主要包括沿收纳槽30长度方向设置的锁紧板7，锁紧板7通过锁紧弹簧72活动安装于收纳槽30内，且锁紧弹簧72对其施加朝向上锁头4端部的拉力，锁紧板7的两端具有卡紧凸点70，上锁头4的端壁上具有与卡紧凸点70相适应的卡孔49，锁紧板7中部具有沿其厚度方向设置的拉拔部71，拉拔部71，惯出出载物板3的端部外侧，并呈l形，能够通过拉动拉拔部71，使锁紧板7远离上锁头4的端壁，而当松开拉拔部71后，在锁紧弹簧72作用下，靠近上锁头4的端壁，或与之齐平，为便于操作，卡紧凸点70朝向收纳槽30的敞口一侧具有倾斜倒角，当需要将上锁头4进行收纳时，只需克服第二扭簧48作用，将其压入收纳槽30中，压入过程中，上锁头4端壁初始向外挤压锁紧板7，当卡紧凸点70正对卡孔49时，在锁紧弹簧72作用下，锁紧板7朝上锁头4端壁靠近，从而使卡紧凸点70嵌入卡孔49中，即实现对上锁头4的锁紧，当需要使用时，仅需向外拉动拉拔部71，使卡紧凸点70从卡孔49中退出之后，向外轻微扣动上锁头4，在第二扭簧48作用下，上锁头4即可迅速保持可配合连接姿态。
54.参考图1至图18所示的负重外骨骼快速装载结构，使用时，背负人员可先行将负重物品固定到载物板3上，然后穿戴好负重外骨骼，负重板2打开处于基本水平姿态，然后由协同人员将负重物品通过载物板3固定到负重板2上即可，二者通过半圆连接结构相互锁紧，具体参考图11和图12，上锁紧部420部分位于下半圆腔51中，下锁紧部520位于上半圆腔41中，在不发生转动的情况下，均不能从对应的半圆腔中脱出，上锁头4和下锁头5不能发生三轴相对位移，即实现载物板3与负重板2的锁定。
55.需要进行物品卸载时，背负人员双手从左右两侧操作，通过解锁套筒6进行解锁并使上下锁头均保持在解锁位置之后，具体参考图13和图14，此时上锁紧部420转动至全部收回上半圆腔41内，下锁紧部520转动至全部收回至下半圆腔51，此时上锁头5即可向上移动与下锁头5分离，协同人员仅需抱起物品使滚轮40从下插槽45中退出后落入导向段21，即可向外滚动连同载物板3取走，操作方便轻松快捷。
56.最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。