1.一种单点扭矩调节机械组件,其中,所述机械组件通过调节杠杆臂的长度来改变扭矩,从而使得弹性机构105′的固定端无需发生移位,所述机械组件包括:
上部元件101′;
下部元件102′;
弹性机构105′,其具有固定端和自由端119′;
柔性不可伸长元件或绳索114′;
铰链销110′和轴118′;
负荷/扭矩调节机构113′,所述负荷/扭矩调节机构113′在其自由端116′处具有单点;
其中,所述上部元件101′通过所述铰链销110′和轴118′与所述下部元件102′可移动地相互固定,并且所述负荷调节机构108的一端与所述上部元件101′的固定端可移动地相互固定;
所述柔性不可伸长元件或绳索114′与所述弹性机构的自由端119′和所述铰链销110′可移动地相互固定或者可移动地固定至所述弹性机构的自由端119′和所述铰链销110′之间,且所述柔性不可伸长元件或绳索114′穿过所述负荷调节机构108′的自由端116′;
其特征在于,所述柔性不可伸长元件或绳索114′的长度相当于或等于所述铰链销110′与所述负荷调节机构108′的自由端116′之间的距离以及所述负荷调节机构的自由端116′与所述弹性机构的自由端119′之间的距离之和,其中,所述距离之和保持不变;
所述负荷调节机构108′可在所述上部元件101′的下端和所述下部元件102′上滑动以改变所述杠杆臂的长度从而产生非线性的可变反扭矩。
2.根据权利要求1所述的单点扭矩调节机械组件,其中,所述铰链销110′和轴118′可替换为球窝接头。
3.根据权利要求1所述的单点扭矩调节机械组件,其中,无需调节所述弹性机构105′中的预载荷/张力以调节扭矩。
4.根据权利要求1所述的单点扭矩调节机械组件,其中,所述负荷调节机构108′利用接合/分离机构109′相对于所述上部元件101′的下端进行锁定/解锁。
5.根据权利要求1所述的单点扭矩调节机械组件,其中,所述机械组件可选地包括延伸机构用以辅助负荷调节机构108′的锁定/解锁和滑动以调节所述扭矩。
6.一种单点扭矩调节机械组件的使用方法,其中,所述方法使用所述机械组件通过调节杠杆臂的长度来非线性地改变扭矩,从而使得弹性机构105′的固定端无需发生移位,所述机械组件包括:
上部元件101′;
下部元件102′;
弹性机构105′,其具有固定端和自由端119′;
柔性不可伸长元件或绳索114′;
铰链销110′和轴118′;
负荷/扭矩调节机构113′,所述负荷/扭矩调节机构113′在其自由端处具有单点116′;
其中,所述上部元件101′通过所述铰链销110′和轴118′与所述下部元件102′可移动地相互固定,并且所述负荷调节机构108的一端与所述上部元件101′的固定端可移动地相互固定;
所述柔性不可伸长元件或绳索114′与所述弹性机构的自由端119′和所述铰链销110′可移动地相互固定或者可移动地固定至所述弹性机构的自由端119′和所述铰链销110′之间,且所述柔性不可伸长元件或绳索114′穿过所述负荷调节机构108′的自由端116′;
其特征在于,所述柔性不可伸长元件或绳索114′的长度相当于或等于所述铰链销110′与所述负荷调节机构108′的自由端116′之间的距离以及所述负荷调节机构的自由端116′与所述弹性机构的自由端119′之间的距离之和,其中,所述距离之和保持不变;
所述负荷调节机构108′可在所述上部元件101′的下端和所述下部元件102′上滑动以改变所述杠杆臂的长度从而产生非线性的可变反扭矩。
7.一种辅助肌肉骨骼活动的装置,所述装置使得使用者能够利用弹性机构105所存储的势能产生的反扭矩来分担身体各部位所承载的负荷并减小使用者返回至中性位置所需的人力,所述装置包括:
一个或多个纵向机械元件;
一个或多个可调节铰链机构104;
一个或多个单点扭矩/负荷调节机构113;
适应性和高度调节机构115;
应用于腰部111、背部107或肩部106的一条或多条缚带/绑带;以及
一个或多个身体适应性肩部元件101和大腿部元件102;其特征在于,当所述使用者进行肌肉骨骼活动而从中性位置改变姿势时,所述装置产生反扭矩,所述反扭矩源自所述弹性机构105所存储的势能;
其中,所述单点扭矩调节机械组件113具有可调节铰链,所述可调铰链连接至弹性机构105,所述弹性机构负责产生反扭矩以将所述使用者带回至所述中性位置;
并可使用所述单点扭矩调节机械组件通过调节铰链/铰链销110和单点116之间的纵向距离以非线性地改变反扭矩,其中,所述铰链的轴118作为旋转轴线,且所述纵向距离作为杠杆臂。
8.根据权利要求7所述的装置,其中,所述装置可穿着在衣服上面/下面或背部,并且所述装置具有肩部缓冲带、膝盖杯和用于紧握腰部的腰带,所述装置可使用于或嵌入衣服或夹克中。
9.根据权利要求7所述的装置,其中,所述弹性机构105中的势能致使在所述可调节铰链机构104处施加力的作用,所述可调铰链机构104进一步凭借所述单点扭矩/负荷调节机械组件113产生扭矩;并在所述使用者步行、弯曲、坐、跪、旋转过程中执行步行或动作时提供辅助力。
10.根据权利要求7所述的装置,其中,所述装置可选地包括延伸机构用以辅助所述负荷调节机构的锁定/解锁和滑动从而调节所述扭矩。
11.根据权利要求7所述的装置,其中,所述负荷和辅助扭矩可在腰部和膝关节处进行调节;当负载在膝部和腰部分别为最大和最小时,所述提供支撑的辅助扭矩对应的弯曲角度为最大和最小;且所述辅助扭矩的模式和属性是可调节的。
12.根据权利要求7所述的装置,其中,所述装置确立适当的人体姿势,矫正脊柱变形,并保持支撑人员的姿势和脊柱。
13.一种辅助肌肉骨骼活动的腿部装置,所述腿部装置利用弹性机构105所存储的势能产生反扭矩并将负荷导至地面从而分担使用者膝部/腿部的负荷并减小所述使用者将其腿部和膝关节返回至中性位置所需的人力,所述装置包括:
一个或多个纵向机械元件103;
一个或多个可调节铰链机构104;
一个或多个单点扭矩/负荷调节机构113;
一个或多个腿杯117;
可选的一个或多个足部元件120;和
适应性和高度调节机构;
其特征在于,当所述使用者进行肌肉骨骼活动而从中性腿部位置发生移位时,所述腿部装置产生反转矩,该反扭矩源自所述弹性机构105所存储的势能;
其中,所述单点扭矩调节机械组件113设置可调节铰链,所述可调节铰链连接至弹性机构105,所述弹性机构负责产生反扭矩以将所述使用者的腿部带回至所述中性位置;
并可使用所述单点扭矩调节机械组件通过调节铰链/铰链销110和单点116之间的纵向距离来非线性地改变反扭矩,其中,所述铰链的轴118作为旋转轴线,且所述纵向距离作为杠杆臂;且所述负荷/重量通过所述足部元件120转移至地面。
14.一种辅助肌肉骨骼活动的装置,其中,所述装置可分担使用者身体各部位的负荷并将负荷转移至地面,所述装置包括一个或多个应用于腰部111、背部107或肩部106的缚带;以及一个或多个身体适应性肩部元件101、大腿部元件102、小腿部元件103和具有身体适应性轮廓的结构601,其中,所述结构601的上侧利用可移动固定机构安装至背带107,其特征在于,所述结构601上部形成平台或悬臂梁,所述平台或悬臂梁将所述使用者头部的负荷传递至缚带,所述缚带可进一步将所述负荷传递至腿部并最终传递至地面。
15.根据权利要求14所述的装置,其中,可调节所述结构601的附接情况,使得无论所述使用者的姿势如何,所述结构均保持垂直取向。
16.一种利用装置辅助肌肉骨骼活动的方法,其中,所述装置可分担使用者身体各部位的负荷,并利用弹性机构105所存储的势能产生反扭矩并将所述负荷导至地面从而减小所述使用者返回至中性位置所需的人力,所述装置包括:
一个或多个纵向机械元件;
一个或多个可调节铰链机构104;
一个或多个单点扭矩/负荷调节机构113;
负载结构601,用于分担和重导来自头部、颈部和背部的负荷;
一个或多个弹性机构105;
适应性和高度调节机构115;
应用于腰部111、背部107或肩部106的一条或多条缚带;
一个或多个可移动地且弹性地连接至所述缚带的身体适应性肩部元件101、大腿部元件102和小腿部元件103;
其特征在于,当所述使用者进行肌肉骨骼活动而从中性位置改变姿势时,所述装置产生所述反扭矩,所述反扭矩源自所述弹性机构105所存储的势能;
其中,所述单点扭矩调节机械组件113设置可调节铰链,所述可调节铰链连接至所述弹性机构105,所述弹性机构负责产生反扭矩以将所述使用者带回至所述中性位置;
可利用所述单点扭矩调节机构113通过调节所述可调节所述铰链机构104与单点113之间的纵向距离从而非线性地改变所述反扭矩,其中,所述可调节铰链机构104作为旋转轴线,且所述纵向距离作为杠杆臂;
所述用于分担和重导来自头部、颈部和背部的负荷的负载结构用以分担来自头部、颈部和背部的负荷并将负荷导至腰部和地面。