一种气动外骨骼助力装置的制作方法

本发明涉及一种外骨骼装置，具体涉及一种气动外骨骼助力装置。

背景技术：

近年来，穿戴式外骨骼的研究逐渐兴起，目的是将人的灵活性、智慧性与机器强壮性进行有机结合。其主要应用于医疗康复、工业生产、单兵作战等领域。

目前已公布的各种人体穿戴式外骨骼系统有很多，其功能包括提高负重行走能力，重型物资搬运助力，人体上、下肢运行障碍康复等，功能多集中于人体助力行走。其共同特点是在动力源的支持下，通过传感器采集人体信号反馈给控制单元，经过控制单元的逻辑处理后，下达指令使动力执行单元完成动作，以实现相应功能。这样会带来下肢运动趋势预测机制设计，机器人控制策略的制定与实施，动力源和轻便、高效的自给能源装置等一系列关键问题。而目前这些有待解决的问题导致人体穿戴式外骨骼系统在实现相应功能的过程中，无法达到其理想的效果，同时昂贵的制造成本也使其仅仅停留在科学研究阶段，无法广泛应用于工业生产中。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种气动外骨骼助力装置。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种气动外骨骼助力装置，包括身体配戴件、控制系统以及两个执行器件，两个执行器件通过身体配戴件连接起来，执行器件包括牵引索、动力器件、旋转关节以及配戴于腿部上的支点部件，动力器件包括气泵、机架以及动力气缸，旋转关节包括上关节部和下关节部，上关节部上部与机架固定连接，上关节部下部与下关节部上部相铰接，上关节部中设置有导向轮和副绕线轮，副绕线轮设置于上关节部与下关节部的铰接处上，下关节部中设置有张紧轮以及主缠线轮，支点部件固定于主缠线轮上，牵引索两端分别固定到动力气缸和主缠线轮上，牵引索中部从上往下依次与导向轮、副绕线轮以及张紧轮绕设；

控制系统包括手动控制阀、三位三通气动阀以及用于控制动力气缸放气的撞击型气动阀，手动控制阀的出气口分别与三位三通气动阀的进气控制端和撞击型气动阀的复位控制端连接，撞击型气动阀的进气口与三位三通气动阀的出气控制端连接，三位三通气动阀的出气口与动力气缸连接，气泵分别与手动控制阀、三位三通气动阀以及撞击型气动阀的进气口连接。

优选的，所述导向轮包括导向轮铰轴、导向轮铰轴螺钉、导向轮主体、导向轮轴承以及两个导向轮套筒，两个导向轮套筒对应于导向轮轴承内圈的两侧设置，导向轮轴承外圈固定于导向轮主体中，导向轮铰轴依次穿过一导向轮套筒、导向轮轴承以及另一导向轮套筒且导向轮铰轴两端伸出于上关节部，导向轮铰轴螺钉锁紧于导向轮铰轴末端的螺孔上使导向轮套筒将导向轮轴承夹紧于导向轮主体中。

优选的，所述副绕线轮包括副绕线轮铰轴、副绕线轮主体、副绕线轮轴承、两个副绕线轮套筒以及两个法兰轴承，两法兰轴承外圈分别穿接于上关节部两侧壁上，两个副绕线轮套筒相对的两端面分别对应于副绕线轮轴承的内圈两侧设置，两个副绕线轮套筒另外两端面分别对应于两法兰轴承内圈设置，副绕线轮铰轴依次穿过一法兰轴承、一副绕线轮套筒、副绕线轮轴承、另一副绕线轮套筒以及另一法兰轴承且副绕线轮铰轴两端伸出于上关节部，下关节部铰接于副绕线轮铰轴上。

优选的，下关节部上还设置有用于限制上关节部顺时针转动范围的上关节限位杆以及用于限制支点部件逆时针转动的支点部件限位杆，上关节限位杆设置于上关节部顺时针转动的路径上，支点部件限位杆设置于支点部件逆时针转动的路径上。

优选的，所述张紧轮包括张紧轮铰轴、张紧轮铰轴螺钉、张紧轮主体、张紧轮轴承以及两个张紧轮套筒，张紧轮轴承外圈固定于张紧轮主体中，两个张紧轮套筒对应于张紧轮轴承内圈的两侧设置，张紧轮轴承外圈固定于张紧轮主体中，张紧轮铰轴依次穿过一张紧轮套筒、张紧轮轴承以及另一张紧轮套筒且张紧轮铰轴两端伸出于下关节部，张紧轮铰轴螺钉锁紧于张紧轮铰轴末端的螺孔上使张紧轮套筒将张紧轮轴承夹紧于张紧轮主体中。

优选的，所述主缠线轮包括主缠线轮主体、主缠线轮铰轴、主缠线轮轴承、主缠线轮套筒以及外接固定件，两个主缠线轮套筒对应于主缠线轮轴承内圈的两侧设置，主缠线轮轴承外圈固定于主缠线轮主体中，主缠线轮铰轴依次穿过一主缠线轮套筒、主缠线轮轴承以及另一主缠线轮套筒且主缠线轮铰轴两端伸出于下关节部，外接固定件固定连接于主缠线轮主体上，支点部件固定于外接固定件上。

优选的，所述外接固定件包括外接固定块以及两个外接固定板，两个外接固定板固定连接于主缠线轮主体两侧面上，两个外接固定板之间形成安装腔，外接固定块固定设置于安装腔中，外接固定块上纵向开设有铰接孔；

所述支点部件包括腿部挡板、支点部件铰接部以及支点部件铰接轴，支点部件铰接部位于腿部挡板上部，支点部件铰接部纵向开设有铰接通孔，支点部件铰接轴穿接于铰接通孔和铰接孔中，腿部挡板下部设置有能与大腿前侧形状相配合的弧面支撑板。

优选的，所述两个执行器件左右设置，其中设置在左侧的执行器件的副绕线轮设置于导向轮右下方，张紧轮位于副绕线轮右下方，主缠线轮则在张紧轮的右下方，设置在左侧的执行器件的牵引索从导向轮上方伸入并分别依次绕设到导向轮左下部、副绕线轮下部以及张紧轮右上部上；

设置在右侧的执行器件的副绕线轮设置于导向轮左下方，张紧轮位于副绕线轮左下方，主缠线轮则在张紧轮的左下方，设置在左侧的执行器件的牵引索从导向轮上方伸入并分别依次绕设到导向轮右下部、副绕线轮下部以及张紧轮左上部上；

所述主缠线轮外圆周面上开设有线槽，线槽的一端部开设有绳索固定孔，牵引索绕设在线槽中且牵引索端部固定于绳索固定孔中。

优选的，所述动力气缸包括气动装置以及牵引索收紧机构，牵引索收紧机构包括拉板、锁紧块、内衬套、弹簧、拉板立柱以及导向柱，气动装置和导向柱分别固定于机架上，拉板两端与导向柱连接，牵引索从下往上穿过拉板、拉板立柱、弹簧以及内衬套后固定于锁紧块上，内衬套顶部边缘凸出有凸缘，弹簧套接于拉板立柱和内衬套上，弹簧一端与拉板接触，另一端与凸缘接触，气动装置动力输出端连接到拉板上，撞击型气动阀的触头与拉板相接触或连接。

优选的，所述身体配戴件包括双肩背带、背带连接板、背部弹性拉板、拉板连接座、背板连接座、背部固定板、拉杆以及腰带，双肩背带的两背带下部分别固定连接于两动力器件的机架上，双肩背带的两背带上部分别固定于背带连接板上，背带连接板固定于背部弹性拉板上部，背部弹性拉板下部铰接于背部固定板上，拉板连接座设置于背部弹性拉板上，背板连接座固定于背部固定板上，拉杆两端分别铰接在拉板连接座和背板连接座上，背部固定板固定于两动力器件的机架上，腰带两侧分别固定于两执行器件的下关节部上。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

1、本发明具有人机交互性好、结构灵巧轻便、反应灵敏且易于操作的优点，可达到良好的助力效果且能有效提高效率，本发明可广泛应用于各领域中，采用气动肌腱能达到安全高效防爆的效果，使用过程中，对人体运动不产生干涉，如：对人的正常行走不产生阻碍，本发明的机架、支点部件、上关节部、下关节部等均采用铝合金制造，这使得本发明具有重量轻、强度高的优点，本发明还具有应用范围广、安全可靠、使用寿命长、噪音小以及制造成本低的优点。

2、本发明的控制系统采用纯机械控制的方式，因此，特别适合用于煤矿、石油、天然气等环境下。此外，本发明控制系统工作时能准确执行各动作且具有易于操作和使用灵活的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1后部的结构示意图。

图3是本发明设置在右侧的执行器件直立时的结构示意图。

图4是本发明设置在左侧的执行器件的结构示意图。

图5是图3在大腿弯曲腰不弯曲抬升货物时的示意图。

图6是图3在弯腰腿部直立提起货物时的示意图。

图7是图3在弯腰和大腿弯曲提起货物时的示意图。

图8是本发明的上关节部和下关节部的连接关系示意图。

图9是图8的爆炸图。

图10是本发明的下关节部结构示意图。

图11是图10的爆炸图。

图12是本发明的气动装置与牵引索收紧机构连接的示意图。

图13是本发明的支点部件与主缠线轮的安装关系示意图。

图14是本发明的主缠线轮主体的结构示意图。

图15是本发明的主缠线轮主体的剖视图。

图16是本发明配戴后的示意图。

图17是本发明的控制系统的结构框图。

其中，1-执行器件，2-牵引索，3-动力器件，4-支点部件，5-机架，6-动力气缸，7-上关节部，8-下关节部，9-导向轮，10-副绕线轮，11-张紧轮，12-主缠线轮，13-导向轮铰轴，14-导向轮铰轴螺钉，15-导向轮主体，16-导向轮轴承，17-导向轮套筒，18-副绕线轮铰轴，19-副绕线轮主体，20-副绕线轮轴承，21-副绕线轮套筒，22-法兰轴承，23-上关节限位杆，24-支点部件限位杆，25-张紧轮铰轴，26-张紧轮铰轴螺钉，27-张紧轮主体，28-张紧轮轴承，29-张紧轮套筒，30-主缠线轮主体，31-主缠线轮铰轴，32-主缠线轮轴承，33-主缠线轮铜套，34-外接固定块，35-外接固定板，36-铰接孔，37-腿部挡板，38-支点部件铰接轴，39-铰接通孔，40-弧面支撑板，41-气动装置，42-拉板，43-锁紧块，44-内衬套，45-弹簧，46-拉板立柱，47-导向柱，48-双肩背带，49-背带连接板，50-背部弹性拉板，51-背部固定板，52-拉杆，53-腰带，54-线槽，55-绳索固定孔，56-气泵，57-手动控制阀，58-三位三通气动阀以及59-撞击型气动阀。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：

如图1-7及图16所示：一种气动外骨骼助力装置，包括身体配戴件、控制系统以及两个执行器件1，两个执行器件通过身体配戴件连接起来，两执行器件均包括牵引索2、动力器件3、旋转关节以及配戴于腿部上的支点部件4，动力器件3包括气泵56、机架5以及动力气缸6，旋转关节包括上关节部7和下关节部8，上关节部7上部与机架5固定连接，上关节部7下部与下关节部8上部相铰接，上关节部7中设置有导向轮9和副绕线轮10，副绕线轮设置于上关节部7与下关节部8的铰接处上，下关节部8中设置有张紧轮11以及主缠线轮12，支点部件4固定于主缠线轮12上，牵引索2两端分别固定到动力气缸6和主缠线轮12上，牵引索2中部从上往下依次与导向轮9、副绕线轮10以及张紧轮11绕设。

如图8和图9所示：优选的，所述导向轮9包括导向轮铰轴13、导向轮铰轴螺钉14、导向轮主体15、导向轮轴承16以及两个导向轮套筒17，两个导向轮套筒17对应于导向轮轴承16内圈的两侧设置，导向轮轴承16外圈固定于导向轮主体15中，导向轮铰轴13依次穿过其中一导向轮套筒17、导向轮轴承16以及另一导向轮套筒17且导向轮铰轴13两端伸出于上关节部7，导向轮铰轴螺钉14锁紧于导向轮铰轴13末端的螺孔上使导向轮套筒17将导向轮轴承16夹紧于导向轮主体15中。

如图8和图9所示：优选的，所述副绕线轮10包括副绕线轮铰轴18、副绕线轮主体19、副绕线轮轴承20、两个副绕线轮套筒21以及两个法兰轴承22，两法兰轴承22外圈分别穿接于上关节部7两侧壁上，两个副绕线轮套筒21相对的两端面分别对应于副绕线轮轴承20的内圈两侧设置，两个副绕线轮套筒21另外两端面分别对应于两法兰轴承22内圈设置，副绕线轮铰轴18依次穿过一法兰轴承22、一副绕线轮套筒21、副绕线轮轴承20、另一副绕线轮套筒21以及另一法兰轴承22且副绕线轮铰轴18两端伸出于上关节部7，下关节部8铰接于副绕线轮铰轴18上。

如图3-7所示，优选的，下关节部8上还设置有用于限制上关节部7顺时针转动范围的上关节限位杆23以及用于限制支点部件4逆时针转动的支点部件限位杆24，上关节限位杆23设置于上关节部7顺时针转动的路径上，支点部件限位杆24设置于支点部件4逆时针转动的路径上。

如图11所示：优选的，所述张紧轮11包括张紧轮铰轴25、张紧轮铰轴螺钉26、张紧轮主体27、张紧轮轴承28以及两个张紧轮套筒29，张紧轮轴承28外圈固定于张紧轮主体27中，两个张紧轮套筒29对应于张紧轮轴承28内圈的两侧设置，张紧轮轴承28外圈固定于张紧轮主体27中，张紧轮铰轴25依次穿过一张紧轮套筒29、张紧轮轴承28以及另一张紧轮套筒29且张紧轮铰轴25两端伸出于下关节部8，张紧轮铰轴螺钉26锁紧于张紧轮铰轴25末端的螺孔上使张紧轮套筒29将张紧轮轴承28夹紧于张紧轮主体27中。

如图10和11所示：优选的，所述主缠线轮包括主缠线轮主体30、主缠线轮铰轴31、主缠线轮轴承32、主缠线轮套筒33以及外接固定件，两个主缠线轮套筒33对应于主缠线轮轴承32内圈的两侧设置，主缠线轮轴承32外圈固定于主缠线轮主体30中，主缠线轮铰轴31依次穿过其中一主缠线轮套筒33、主缠线轮轴承32以及另一主缠线轮套筒33且主缠线轮铰轴31两端伸出于下关节部8，外接固定件固定连接于主缠线轮主体30上，支点部件4固定于外接固定件上。

如图10和图11所示：优选的，所述外接固定件包括外接固定块34以及两个外接固定板35，两个外接固定板35固定连接于主缠线轮主体30两侧面上，两个外接固定板35之间形成安装腔，外接固定块34固定设置于安装腔中，外接固定块34上纵向开设有铰接孔36；

如图1-7及图13和图16所示：所述支点部件包括腿部挡板37、支点部件铰接部以及支点部件铰接轴38，支点部件铰接部位于腿部挡板37上部，支点部件铰接部纵向开设有铰接通孔39，支点部件铰接轴38穿接于铰接通孔39和铰接孔36中，腿部挡板37下部设置有能与大腿前侧形状相配合的弧面支撑板40。

如图1-7及图16所示，优选的，所述两个执行器件1左右设置，其中设置在左侧的执行器件1的副绕线轮10设置于导向轮9右下方，张紧轮11位于副绕线轮10右下方，主缠线轮12则在张紧轮11的右下方，设置在左侧的执行器件1的牵引索2从导向轮9上方伸入并分别依次绕设到导向轮9左下部、副绕线轮10下部以及张紧轮11右上部上；

如图1、2、4和16所示：设置在右侧的执行器件1的副绕线轮10设置于导向轮9左下方，张紧轮11位于副绕线轮10左下方，主缠线轮12则在张紧轮11的左下方，设置在左侧的执行器件1的牵引索2从导向轮9上方伸入并分别依次绕设到导向轮9右下部、副绕线轮10下部以及张紧轮11左上部上。

如图1、2、12及16所示：优选的，所述动力气缸6包括气动装置41以及牵引索收紧机构，牵引索收紧机构包括拉板42、锁紧块43、内衬套44、弹簧45、拉板立柱46以及导向柱47，气动装置41和导向柱47分别固定于机架5上，拉板42两端与导向柱47连接，牵引索2从下往上穿过拉板42、拉板立柱46、弹簧45以及内衬套44后固定于锁紧块43上，内衬套44顶部边缘凸出有凸缘，弹簧45套接于拉板立柱46和内衬套44上，弹簧45一端与拉板42接触，另一端与凸缘接触，气动装置41动力输出端连接到拉板42上，所述气动装置41为气动肌腱。

如图1-7和图16所示：优选的，所述身体配戴件包括双肩背带48、背带连接板49、背部弹性拉板50、拉板连接座、背板连接座、背部固定板51、拉杆52以及腰带53，双肩背带48的两背带下部分别固定连接于两动力器件3的机架5上，双肩背带48的两背带上部分别固定于背带连接板49上，背带连接板49固定于背部弹性拉板50上部，背部弹性拉板50下部铰接于背部固定板51上，拉板连接座设置于背部弹性拉板50上，背板连接座固定于背部固定板51上，拉杆52两端分别铰接在拉板连接座和背板连接座上，背部固定板51固定于两动力器件3的机架5上，腰带53两侧分别固定于两执行器件1的下关节部8上。

如图3-7、图11、图13、图14及图15所示：所述主缠线轮主体30外圆周面上开设有线槽54，线槽54的一端部开设有绳索固定孔55，牵引索2绕设在线槽54中且牵引索2端部固定于绳索固定孔55中。

如图17所示：优选的，控制系统包括手动控制阀57、三位三通气动阀58以及撞击型气动阀59，手动控制阀57的出气口分别与三位三通气动阀58的进气控制端和撞击型气动阀59的复位控制端连接，撞击型气动阀59的进气口与三位三通气动阀58的出气控制端连接，三位三通气动阀58的出气口与气动肌腱连接，气泵56分别与手动控制阀57、三位三通气动阀58以及撞击型气动阀59的进气口连接，撞击型气动阀59安装于拉板42上方，撞击型气动阀59的触头与拉板42相接触。

使用时，当大腿弯曲和/或弯腰抓紧货物后，按压手动控制阀按钮，控制三位三通气动阀将气泵与气动肌腱接通，气动肌腱进气后拉动拉板上升实现牵引索收线，而此时，撞击型气动阀的触头随拉板上升收缩，当货物提起后，撞击型气动阀的触头收缩到触发点，若此时手动控制阀按钮仍被压下，由于左右气压平衡，在三位三通气动阀内的弹簧作用下，三位三通气动阀回到中位，气动肌腱不进气也不放气处于保压状态，当松开手动控制阀按钮时，撞击型气动阀控制三位三通气动阀将气动肌腱与三位三通气动阀的排气口接通，气动肌腱放气，拉板下降，此时由于弹簧复位，推动内衬套带动锁紧块上升将牵引索收紧，因此牵引索仍能保持张紧，与此同时，撞击型气动阀的触头伸出进行复位，为下一次工作做准备。

若在货物提起过程中，手动控制阀按钮被放开时，由于撞击型气动阀没被触发，三位三通气动阀回到中位，气动肌腱不进气也不放气处于保压状态，可以防止气动肌腱突然放气，对人体产生伤害，再按压手动控制阀按钮时则继续提升货物，直到直立状态。

此外，撞击型气动阀还可以安装于下拉板下方，撞击型气动阀的触头与拉板42相连接，而控制方式则与上述相反，当拉板上升时，撞击型气动阀的触头拉伸，当撞击型气动阀的触头拉伸到触发点时，撞击型气动阀控制三位三通气动阀将气动肌腱与三位三通气动阀的排气口接通，气动肌腱放气，拉板下降，此时由于弹簧复位，推动内衬套带动锁紧块上升将牵引索收紧，因此牵引索仍能保持张紧，与此同时，撞击型气动阀的触头收缩进行复位，为下一次工作做准备。

本发明的工作过程及工作原理：使用时，首先进行配戴，双肩背带的两背带分别穿进到双肩上，将腰带配戴到腰部，同时使两弧面支撑板配合到大腿前侧，腿部挡板中部和上部则位于大腿两侧，完成配戴。

配戴完成后，人直立，此时，上关节部与上关节限位杆相接触，即上关节部处于顺时针旋转的极限位置上，而支点部件也与支点部件限位杆接触，即支点部件处于逆时针旋转的极限位置上。这样的设置好处在于可防止人在直立后由于负重而产生后倾或向后倒的情况发生，提高安全性，同时，也有利于不配戴时装置形态的固定，方便运输。

使用本发明提起货物和放下货物时可通过以下三种方式执行：

第一种方式，小幅度抬升货物时：大腿弯曲上身下降且腰不弯曲，在大腿弯曲时，两大腿分别通过两弧面支撑板带动上关节部顺时针转动，而此时，上关节部的转动带动主缠线轮主体顺时针转动，主缠线轮主体转动缠绕牵引索，牵引索另一端通过锁紧块带动内衬套下移，弹簧收缩，实现牵引索的放线(牵引索放线极限为内衬套与拉板立柱接触)，当使用者抓稳货物后，控制系统控制动力气缸启动，动力气缸收缩拉动拉板上升，当拉板立柱与内衬套接触时，拉板立柱带动内衬套向上移动，牵引索收线，牵引索另一端带动主缠线轮主体逆时针转动，此时，两弧面支撑板对大腿产生克服货物重力使大腿转动至与身体直立的推力F1，驱使身体上升，从而达到辅助人提起货物的目的。当大腿与身体直立时，本发明恢复至初始状态，即支点部件逆时针旋转到极限位置上与支点部件限位杆接触，防止支点部件逆时针旋转过度导致大腿在直立后仍受到支点部件的压力，影响正常行走或大腿的运动。

第二种方式，弯腰提起货物：在弯腰时，腿部保持直立，由于腿部没有弯曲，两弧面支撑板压在大腿上，因此，主缠线轮不产生转动，因此，主缠线轮在此时将牵引索的一端固定起来，人在弯腰时，双肩通过带动背部固定板从而带动两动力器件的机架向前移动，即，两动力器件的机架带动上关节部逆时针转动，此时，上关节部绕副绕线轮铰轴转动，因此，牵引索绕在副绕线轮主体上，在机架向前转动时(逆时针转动)，牵引索的另一端拉动内衬套下移使弹簧收缩以补偿绕在副绕线轮主体的牵引索长度，当腰部弯曲到位且使用者抓稳货物后，控制系统控制动力气缸启动，动力气缸收缩拉动拉板上升，当拉板立柱与内衬套接触时，拉板立柱带动内衬套沿导向柱向上移动，由于两弧面支撑板压在大腿上，此时主缠线轮将牵引索的一端固定起来，因此，在动力气缸持续拉动下，牵引索的另一端得到主缠线轮带来的反作用力，使机架转动并通过双肩背带对肩部施加能克服货物重力使腰部转动至与腿部直立的拉力F2，从而使身体的上半身顺时针转动直立起来，达到辅助将货物提起的目的，当人体恢复直立时，上关节部与上关节限位杆相接触，即上关节部处于顺时针旋转的极限位置上，防止由于上关节部和机架顺时针旋转过度导致人体向后倒的情况发生。

第三种方式，弯腰和大腿弯曲提起货物：由于腰部和大腿同时弯曲，两大腿分别通过两弧面支撑板带动上关节部顺时针转动，主缠线轮主体转动缠绕牵引索，同时，由于腰部在弯曲，因此双肩通过带动背部固定板从而带动两动力器件的机架向前移动，即，两动力器件的机架带动上关节部逆时针转动，此时，上关节部绕副绕线轮铰轴转动，因此，牵引索绕在副绕线轮主体上，在机架向前转动时(逆时针转动)结合支点部件，两者同时拉动内衬套下移使弹簧收缩，当使用者腰部和大腿弯曲到位并抓稳货物后，控制系统控制动力气缸启动，动力气缸收缩拉动拉板上升，当拉板立柱与内衬套接触时，拉板立柱带动内衬套向上移动，从而拉动牵引索上升，此时，牵引索另一端带动主缠线轮主体逆时针转动，两弧面支撑板对大腿产生克服货物重力使大腿转动至与身体直立的推力F1，驱使身体上升，与此同时，主缠线轮给牵引索的另一端带来反作用力，使机架转动并通过双肩背带对肩部施加能克服货物重力使腰部转动至与腿部直立的拉力F2，从而使身体的上半身顺时针转动伴随腿部同时直立起来，当腿部和腰部均直立起来后，上关节部与上关节限位杆相接触，即上关节部处于顺时针旋转的极限位置上，而支点部件也与支点部件限位杆接触，即支点部件处于逆时针旋转的极限位置上，防止支点部件逆时针旋转过度导致大腿在直立后仍受到支点部件的压力，影响正常行走或大腿的正常摆动，也防止由于上关节部和机架顺时针旋转过度导致人体向后倒的情况发生。

上述中的顺时针转动及逆时针转动均从本发明的右侧观察得到，若在本发明的左侧观察则得到相反的转向，在此不再进行描述。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。