一种机械腿的制作方法

本发明涉及机电设备领域，特别涉及一种机械腿。

背景技术

现阶段的工厂生产，主要还是依靠工人的人力进行生产，完全机械自动化目前还难以实现，而很多关键工序即使在高度自动化的生产线上依然需要人工进行辅助和把关，而依靠人工生产的生产效率取决于工人的体能，绝大多数的生产活动，特别是流水线的生产，需要工人长时间地站立操作与生产，时间越长，工人会越发地疲劳，进一步地会影响到生产效率，而生产线上配备座椅板凳会大量占用有限的工作空间，也容易造成安全隐患。

申请号为cn201410705631.3的发明专利公开了一种穿戴式外骨骼座椅。其外骨骼座椅包括上端支架、下端支架和支撑结构，所述上端支架和下端支架通过转动节点连接，所述支撑结构包括上端支点和下端支点，上端支架与支撑结构通过上端支点连接，下端支架与支撑结构通过下端支点连接。本发明的目的在于在工人腿部环套上一种外骨骼，在工人需要坐下休息时可以经过该外骨骼的弯曲，通过脚撑支撑，可以随时坐下。但是其调节方式采用连接在上端支架和下端之间之间的伸缩杆进行调节，其结构形式限制了其不可能在较大幅度范围内进行调节，尤其是当腿部伸直或略微向前倾斜时则难以实现，而产线上某些工序是需要工人附身操作，其结构在某些场景下存在一定的缺陷。

申请号为cn201510363703.5的发明专利公开了一种可穿戴在人体身上的座椅，公开了一种可穿戴座椅，包括两个支架，每个支架包括上块、下块和连杆，连杆一端与上块铰接，连杆另一端铰接有滑块，下块设有槽，滑块位于槽内，槽的侧壁上间隔设有凸块，滑块上设有电磁铁和两个对称设置的插片，电磁铁位于两个插片之间，两个插片通过弹簧相连，插片能够绕轴转动。穿戴者穿戴上本发明后，本发明起到椅子的作用，同时本发明可以随着穿戴者的不同坐姿发生变换，且不影响穿戴者的正常行走和奔跑。但是其也是通过连杆来实现支撑，其调节幅度具有一定的限制，调节幅度范围较小。

技术实现要素：

本发明提供一种机械腿，能够实现灵活的调节，具有较大的调节范围。

一种机械腿，包括：

支撑腿，用于固定至脚部；

小腿臂，具有一收纳腔，其一端铰接至所述支撑腿，用于固定至小腿部；

大腿臂，具有一收纳腔，其一端与所述小腿臂的另一端相铰接；用于固定至大腿部；

调节装置，其包括两端可转动地设置在所述小腿臂内的摇摆齿轮、同轴固定设置在所述摇摆齿轮一侧的第一棘轮、固定设置在所述大腿臂内并与所述摇摆齿轮相啮合的驱动齿轮、同轴固定设置在所述驱动齿轮对应所述第一棘轮的一侧的第二棘轮、调节块和复位弹簧，所述调节块的两端分别设置有与所述第一棘轮相配合的第一棘齿以及与所述第二棘轮相配合的第二棘齿，所述调节块上设置有拉杆，所述拉杆穿过所述大腿臂的侧壁并延伸至所述大腿臂的外部，所述复位弹簧一端连接在所述调节块上、另一端连接在所述大腿臂的侧壁上。

更优地，还包括发电装置，其包括固定设置在所述小腿臂内或所述大腿臂内的发电机和用于驱动所述发电机转动的发电齿轮，所述发电齿轮与所述驱动齿轮相啮合。

更优地，还包括复位装置，其包括固定设置在所述小腿臂内的电动机和驱动连接至所述电动机的复位齿轮，所述复位齿轮部分具有轮齿，用于与所述驱动齿轮相啮合。

更优地，还包括支撑装置，其包括摆臂，所述摇摆齿轮与所述第一棘轮同轴设置，所述摇摆齿轮固定连接至所述摆臂的一端，用于驱动所述摆臂转动。

更优地，还包括润滑装置，所述润滑装置包括润滑杆、润滑弹簧和定位塞，所述大腿臂上设置有润滑部，所述润滑部内开设有用于容纳所述润滑杆的润滑槽，所述润滑弹簧一端抵靠在所述润滑杆上、另一端抵靠在所述定位塞上，所述定位塞用于封挡所述润滑槽，所述润滑杆的另一端抵靠在所述驱动齿轮上。

更优地，所述润滑杆为石墨制成。

更优地，所述润滑部远离所述驱动齿轮的一端开设有内螺纹，所述定位塞上开设有与所述内螺纹相配合的外螺纹。

更优地，还包括绑腰，用于固定至人体的腰部。

本发明提供一种机械腿，利用棘轮机构可以方便地实现角度的调整，只需人手拨动拉杆进而带动棘齿与棘轮相脱离，即可依靠人体的力量自主调整到合适的位置，松开拉杆棘齿在重力作用下卡在棘轮上，即可实现定位，由于棘轮转动的角度不影响棘齿的定位，因此调节范围较大，即使身体前倾也可以有效调节，避免了传统机械腿拉伸至接近竖直时即无法调整，下蹲的调整幅度范围较小的问题。

附图说明

图1为本发明提供的一种机械腿的结构示意图；

图2为图1中大腿臂与小腿臂连接处的剖面结构示意图；

图3为图2中a-a剖视图；

图4为图2中b处局部放大图；

图5为图2中连接处的传动结构示意图；

图6为图5中c处局部放大图。

附图标记说明：

10-支撑腿，20-小腿臂，21-复位齿轮，211-电动机，22-发电齿轮，221-发电机，30-大腿臂，31-驱动齿轮，32-摇摆齿轮，33-第一棘轮，34-摆臂，35-调节块，36-第一棘齿，361-第二棘齿，37-拉杆，38-复位弹簧，39-第二棘轮，40-润滑部，41-润滑杆，42-润滑弹簧，43-定位塞，50-绑腰。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

如图1至图6所示，本发明实施例提供的一种机械腿，包括：支撑腿10、小腿臂20、大腿臂30和调节装置，支撑腿10用于捆绑在脚部，其中可以采用绑带或制造为鞋子模样以方便穿戴，支撑腿10抵靠在地面上用于提供支撑力；小腿臂20的一端铰接至所述支撑腿10，通过绑带或其他固定方式固定至小腿部，小腿臂20为空壳结构，具有一收纳腔；大腿臂30，具有一收纳腔，其一端与所述小腿臂20的另一端相铰接，用于固定至大腿部；调节装置，其包括两端可转动地设置在所述小腿臂20内的摇摆齿轮32、同轴固定设置在所述摇摆齿轮32一侧的第一棘轮33、固定设置在所述大腿臂30内并与所述摇摆齿轮32相啮合的驱动齿轮31、同轴固定设置在所述驱动齿轮31对应所述第一棘轮33的一侧的第二棘轮39、调节块35和复位弹簧38，摇摆齿轮32两端通过转轴设置在小腿臂20内，所述调节块35的两端分别设置有与所述第一棘轮33相配合的第一棘齿36以及与所述第二棘轮39相配合的第二棘齿361，所述调节块35上设置有拉杆37，所述拉杆37穿过所述大腿臂30的侧壁并延伸至所述大腿臂30的外部，所述复位弹簧38一端连接在所述调节块35上、另一端连接在所述大腿臂30的侧壁上。

其中，在本实施例中，第一棘齿36和第二棘齿361固定设置在调节块35的两侧，当腿部弯曲时，驱动齿轮31固定设置在大腿臂30内，大腿臂30带动驱动齿轮31转动，驱动齿轮31转动时会带动摇摆齿轮32相对转动，与此同时第一棘轮33和第二棘轮39也相对转动，需要调节角度时，手部拉住拉杆37，使调节块35带动第一棘齿36和第二棘齿361远离第一棘轮33和第二棘轮39，此时驱动齿轮31和摇摆齿轮32相对转动，当调整到合适位置时，手部松开拉杆37，拉杆37在复位弹簧38的作用下，带动调节块35复位，调节块35带动第一棘齿36卡设在第一棘轮33内，第二棘齿361卡设在第二棘轮39内，此时第一棘轮33与第二棘轮39由于第一棘齿36和第二棘齿361的作用，产生一个相向互相抵消的力，因此此时第一棘轮33和第二棘轮39无法产生相对转动，从而带动驱动齿轮31与摇摆齿轮32也无法产生相对转动，此时便可以支撑人体的重量。其中，为了更好的是第一棘齿36和第二棘齿361发挥作用，第一棘齿36和第二棘齿361设置在调节块35两端，其整体呈一月牙形结构，当需要起立时，再次拉动拉杆37，此时摇摆齿轮32和驱动齿轮31又可以相对自由转动，即可自由调节。当然，为了防止走动时调节块35在复位弹簧38作用下复位，腿臂不能灵活弯曲，也可以在拉杆37上设置一些限位机构，比如在大腿臂30上开设螺纹孔，拉杆37上开设外螺纹，通过螺纹进行定位或其他可以限定拉杆37位置的等同结构均落入本发明的保护范围。

在其他实施例中，第一棘齿36和第二棘齿361分别铰接在调节块35的两侧，调节块35的两侧分别设置有挡块，用于限位第一棘齿36和第二棘齿361的位置，使第一棘齿36和第二棘齿361只能单向相对转动，使第一棘齿36、第二棘齿361和调节块35整体呈月牙形，如此设置可以在起立，由于第一棘齿36和第二棘齿361可以转动，因此不会约束驱动齿轮31和摇摆齿轮32相对转动，即起立时可以不用拉动拉杆37，其他与上述实施例相同。

由于在工作时起立下屈动作较为频繁，尤其是下屈时，重心下降的势能全都浪费掉了，因此本发明还包括发电装置，包括固定设置在所述小腿臂20内或所述大腿臂30内的发电机221和用于驱动所述发电机221转动的发电齿轮22，所述发电齿轮22与所述驱动齿轮31相啮合。

长时间腿部呈弯曲状态会产生酸麻，或者某些特殊岗位需要后仰角度过大时，依靠腿部力量起立有时候会比较困难，因此本发明还包括复位装置，其包括固定设置在所述小腿臂20内的电动机211和驱动连接至所述电动机211的复位齿轮21，所述复位齿轮21部分具有轮齿，用于与所述驱动齿轮31相啮合，在小腿臂20内设置蓄电池，将发电装置产生的电能储存在蓄电池内，蓄电池连接在电动机211上，电动机211采用步进电机，在小腿臂20的外侧面上设置控制开关，控制开关可以控制步进电机转动的角度，其控制方式为现有技术，不再赘述，需要助力起身时，按下开关，电动机211带动复位齿轮21转动进而带动驱动齿轮31转动，从而带动大腿臂30转动以达到助力起立的效果，由于驱动齿轮31在动作时会带动复位齿轮21转动，当不需要助力而驱动齿轮31又转动时，会带动步进电机产生反转，频繁动作会影响电机使用寿命，因此复位齿轮21上部分设置轮齿，部分为光面，当需要助力时，电机带动复位齿轮21转动，具有轮齿的部分转动至啮合位置，带动驱动齿轮31转动，而继续转动后，大腿臂30已经到直立位置而复位齿轮21也正好转动至光面，此时驱动齿轮31与复位齿轮21相脱离。

由于人体腿部下屈，重心会向下向后偏移，当调节幅度较大时，人体重心向后偏移过大，此时小腿臂20和支撑腿10难以有效支撑人体容易发生后仰，因此本发明还包括支撑装置，其包括摆臂34，所述摇摆齿轮32与所述第一棘轮33同轴设置，所述摇摆齿轮32固定连接至所述摆臂34的一端，用于驱动所述摆臂34转动。

由于本发明采用齿轮传动，而齿轮传动需要较好的润滑性，采用润滑油润滑时需要较好的密封性，而机械腿的结构决定了密封难度较大，因此本发明还包括润滑装置，所述润滑装置包括润滑杆41、润滑弹簧42和定位塞43，所述大腿臂30上设置有润滑部40，所述润滑部40内开设有用于容纳所述润滑杆41的润滑槽，所述润滑弹簧42一端抵靠在所述润滑杆41上、另一端抵靠在所述定位塞43上，所述定位塞43用于封挡所述润滑槽，所述润滑杆41的另一端抵靠在所述驱动齿轮31上，当驱动齿轮31转动时会刮动润滑杆41，润滑杆41可以采用石墨或石蜡等润滑材料制成，驱动齿轮31上的轮齿带动刮掉的石墨或石蜡粉末，进而带动石墨或石蜡粉末至摆动齿轮、发电齿轮22和复位齿轮21上，实现所有齿轮的润滑，润滑杆41在润滑弹簧42的作用下会使润滑杆41一直抵靠在驱动齿轮31上，优选的，所述润滑部40远离所述驱动齿轮31的一端开设有内螺纹，所述定位塞43上开设有与所述内螺纹相配合的外螺纹。

进一步地，本发明还包括绑腰50，用于固定至人体的腰部。

本发明提供一种机械腿，利用棘轮机构可以方便地实现角度的调整，只需人手拨动拉杆37进而带动棘齿与棘轮相脱离，即可依靠人体的力量自主调整到合适的位置，松开拉杆37棘齿在重力作用下卡在棘轮上，即可实现定位，由于棘轮转动的角度不影响棘齿的定位，因此调节范围较大，即使身体前倾也可以有效调节，避免了传统机械腿拉伸至接近竖直时即无法调整，下蹲的调整幅度范围较小的问题。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。