腰部助力装置的制作方法

本申请涉及机械自动化领域，尤其涉及一种腰部助力装置。

背景技术：

长时间从事弯腰劳动的人员，由于不断地弯腰和直立，在大量的体力消耗中，腰部肌肉承受的应力尤其大，而且人体在弯腰劳动时，其脊柱类似于一根底部固定于骨盆中的弯曲受力的悬臂梁结构，腰椎位于悬臂梁结构的根部，受力最大。因而使得这一类人员易患腰肌劳损和各种腰椎疾病，严重的会完全丧失劳动力，甚至瘫痪。另外，对于一些患有腰椎病、腰椎间盘突出症、腰椎肌紧张、腰部损伤等疾病的病人，日常生活中无法避免经常性的弯腰，然而缺乏有效的腰部助力，在腰部肌肉频繁弯曲直立过程中受力，腰部疾病很难恢复，甚至会进一步恶化。

现有的一些腰部助力装置结构较为复杂且价格昂贵，很难大范围推广，无法适用于广大的体力劳动者。

技术实现要素：

本申请提供一种结构简单且成本较低的腰部助力装置。

本申请提供一种腰部助力装置，包括穿戴部件、驱动单元及传动单元，穿戴部件包括上身穿戴部件及下身穿戴部件；驱动单元安装于所述上身穿戴部件和下身穿戴部件中的一个；传动单元连接所述驱动单元与上身穿戴部件和下身穿戴部件中的另一个，使所述上身穿戴部件可相对所述下身穿戴部件做复合运动。

进一步的，所述腰部助力装置包括柔性连接件，所述柔性连接件连接所述上身穿戴部件和所述下身穿戴部件。

进一步的，所述复合运动包括直线运动和转动。

进一步的，所述穿戴部件包括导向元件，所述导向元件设有用于导引传动单元的导向槽。

进一步的，所述穿戴部件包括多个导向元件，相邻的两个所述导向元件间隔设置。

进一步的，所述传动单元包括剪式连杆机构，所述剪式连杆机构包括多个剪式连杆单元及连接相邻的两个所述剪式连杆单元的转动副，所述驱动单元用于驱动所述剪式连杆机构伸长或缩短。

进一步的，所述剪式连杆单元包括第一连杆及与第一连杆枢接的第二连杆，所述第一连杆与第二连杆枢接的轴线穿过所述第一连杆的中心及第二连杆的中心，所述传动单元被驱动时所述第一连杆与第二连杆所成的角度增大或减小。

进一步的，所述转动副包括基部及可旋转地连接于所述基部的第一转动部和第二转动部，所述第一转动部连接一个剪式连杆单元的第一连杆，所述第二转动部连接相邻的剪式连杆单元的第二连杆，所述传动单元被驱动时第一转动部和第二转动部绕同一转轴转动且转动方向相反。

进一步的，相邻的两个所述剪式连杆单元由一对转动副连接，所述转轴的延伸方向与一对转动副的排列方向相同。

进一步的，所述驱动单元包括第一动力输出部及第二动力输出部，所述驱动单元连接一个所述剪式连杆单元，所述第一动力输出部连接该剪式连杆单元第一连杆，所述第二动力输出部连接该剪式连杆单元的第二连杆。

进一步的，所述上身穿戴部件包括肩部穿戴部、背部穿戴部及腰部穿戴部，所述背部穿戴部连接所述肩部穿戴部和腰部穿戴部且所述背部穿戴部连接所述柔性连接件，所述传动单元连接所述背部穿戴部。

进一步的，所述下身穿戴部件包括髋部穿戴部及腿部穿戴部，所述驱动单元安装于所述髋部穿戴部，所述髋部穿戴部连接所述柔性连接件。

本申请的腰部助力装置，驱动单元通过传动单元传递动力，使上身穿戴部件相对下身穿戴部件做复合运动，在用户从弯腰到直立的过程中为腰部提供助力，结构简单且元件成本较低。

附图说明

图1为本申请腰部助力装置的一个实施例的结构示意图；

图2为图1所示的腰部助力装置的另一视角的结构示意图；

图3为图1所示的腰部助力装置的穿戴部件的结构示意图；

图4为图1所示的腰部助力装置的导向部件的结构示意图；

图5为图1所示的腰部助力装置的剪式连杆机构的结构示意图，其中剪式连杆单元仅示意出一部分，图5a和图5b对应于剪式连杆机构的两种状态；

图6为图5所示的剪式连杆机构的转动副的结构示意图，其中图6a和图6b对应于转动副的两种状态；

图7为图1所示的腰部助力装置的柔性连接件的结构示意图；

图8为图1所示的腰部助力装置的驱动单元及传动单元的结构示意图；

图9为用户穿戴图1所示的腰部助力装置的示意图；

图10为用户穿戴图1所示的腰部助力装置的另一视角的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”或者“若干”表示两个及两个以上。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请提供一种腰部助力装置，包括穿戴部件、驱动单元及传动单元，穿戴部件包括上身穿戴部件及下身穿戴部件；驱动单元安装于所述上身穿戴部件和下身穿戴部件中的一个；传动单元连接所述驱动单元与上身穿戴部件和下身穿戴部件中的另一个，使所述上身穿戴部件可相对所述下身穿戴部件做复合运动。

本申请的腰部助力装置，驱动单元通过传动单元传递动力，使上身穿戴部件相对下身穿戴部件做复合运动，在用户从弯腰到直立的过程中为腰部提供助力，减轻从弯腰到直立过程腰部的疲劳损伤，适用于长期进行弯腰动作的体力劳动者或腰部疾病患者。此外，本申请的腰部助力装置结构简单且成本较低。

请结合图1及图2，本实施例的腰部助力装置包括穿戴部件、驱动单元9及传动单元6，所述穿戴部件包括上身穿戴部件及下身穿戴部件，所述驱动单元9安装于下身穿戴部件，所述传动单元6动力连接所述驱动单元6和上身穿戴部件，使上身穿戴部件能够相对下身穿戴部件做复合运动，在用户从弯腰到直立的过程中为腰部提供助力。

“复合运动”可理解为至少两种简单运动的结合，简单运动为刚体相对一个定参考系的运动，例如为转动、直线运动，本实施例的复合运动为直线运动和转动的结合。

当然，在其他实施例中，驱动单元9也可安装于上身穿戴部件，而传动单元6动力连接所述驱动单元6和下身穿戴部件，同样能够使上身穿戴部件相对下身穿戴部件做复合运动。

所述上身穿戴部件包括肩部穿戴部1、背部穿戴部2及腰部穿戴部4，所述背部穿戴部2连接所述肩部穿戴部1和腰部穿戴部4。所述肩部穿戴部1可选择连接于人体肩部的两个肩带，肩带可选择非金属硬质材料或非金属软质材料制成，以保证肩带1的连接强度保证助力效果。所述背部穿戴部2由非金属软质材料制成，例如塑胶，非金属软质材料具有轻便、柔软、成本低等优点。背部穿戴部2可以贴合人体的背部，仿生效果更好，在助力时对背部进行稳定地支撑。背部穿戴部2设有第一开口21(参图3)，第一开口21有利于背部透气，同时也节约了材料。所述腰部穿戴部4包括锁扣件42及两个连接于背部穿戴部2的腰带41，两个腰带41的自由末端可通过锁扣件42相连，在穿戴腰部助力装置后，锁扣件42锁定两个腰带41的自由末端，以实现腰部穿戴部4与人体腰部的锁定。

请结合图1、图3及图4，本实施例中，所述上身穿戴部件还包括导向元件3，所述背部穿戴部2设有多个第一安装孔15及第二安装孔16，所述导向元件3可通过连接元件安装于所述背部穿戴部2，连接元件例如是螺钉、螺栓、铆钉等结构。背部穿戴部2设有多对沿竖直方向排列的第二安装孔16，导向元件3的数量可以是一个，也可以是多个，本实施例中为多个，彼此间隔且沿竖直方向排列，以便于清理传动单元6与导向元件之间的缝隙中的灰尘、异物等，以免影响传动单元的运动。此外，相邻的导向元件3彼此分离，也使人体的背部更容易弯曲。所述导向元件3具有导向槽31，用于对传动单元6进行导向，使传动单元6无法脱离上身穿戴部件，保证传动单元6在预定的轨迹内做复合运动，传动单元6的运动与人体的运动保持一致，能够贴合于腰部及背部，仿生效果较好，在助力时不会对因形变量较小或过大而对人体造成伤害。

所述传动单元6通过连接元件安装于第一安装孔15，以实现传动单元与背部穿戴部2(或者说上身穿戴部)的连接。本实施例中，所述传动单元6包括剪式连杆机构，所述驱动单元9用于驱动所述剪式连杆机构伸长或缩短，以实现上身穿戴部件相对于下身穿戴部件的复合运动。

请结合图5，所述剪式连杆机构包括多个剪式连杆单元61及连接相邻两个剪式连杆单元的转动副62，所述剪式连杆单元61包括第一连杆611及与第一连杆枢接的第二连杆612，所述第一连杆611与第二连杆612通过转销613枢接，且枢接的轴线穿过所述第一连杆611的中心及第二连杆612的中心，“枢接”可理解为可转动的连接，“中心”可理解为几何中心或近似的几何中心。剪式连杆单元的第一连杆611与相邻的剪式连杆单元的第二连杆612通过一个转动副62连接，剪式连杆单元的第二连杆612与相邻的剪式连杆单元的第一连杆611通过另一转动副62连接，亦即相邻的两个剪式连杆单元通过一对转动副62连接，一对转动副62大致沿水平方向排列。位于上端的剪式连杆单元的第一连杆和第二连杆与所述背部穿戴部2连接，位于下端的剪式连杆单元的第一连杆和第二连杆与驱动单元9连接。所述传动单元6被驱动单元9驱动时，所述第一连杆611与第二连杆612所成的角度增大或减小，传动单元6整体的长度发生变化，以使上身穿戴部件能够相对下身穿戴部件做直线运动。

请结合图6，所述转动副62包括基部621及可旋转地连接于基部的第一转动部622和第二转动部623，所述第一转动部622连接剪式连杆单元的第一连杆611，所述第二转动部623连接相邻剪式连杆单元的第二连杆612，所述传动单元6被驱动时，第一转动部621和第二转动部622绕同一转轴l转动且转动方向相反，所述转轴l的延伸方向大致为水平方向。转动副62允许相邻的剪式连杆单元弯折而成一定的角度。在传动单元6被驱动单元9驱动时，传动单元6在缩短的过程中，能够同时弯曲，从而实现上身穿戴部件相对下身穿戴部件的转动。

在其他实施例中，所述传动单元还可以为弹性伸缩元件，弹性伸缩元件同样能够实现长度变化和弯曲。类似的，可设置类似于所述导引件的柔性套筒套设于弹性伸缩元件，用于对弹性伸缩元件进行导引，使其能够沿预设轨迹做复合运动。

请结合图1和图2，所述下身穿戴部件包括髋部穿戴部7及腿部穿戴部，髋部穿戴部7及腿部穿戴部也可以由非金属柔性材料制成。所述腿部穿戴部包括腿部护架8及连接腿部护架的腿部护带10，腿部护架8贴靠于用户的腿部，腿部护带10套设于用户的腿部，腿部护架8通过转动元件20与髋部穿戴部7相连，腿部护架8及腿部护带10可沿水平方向转动。

请结合图3及图7，本实施例的腰部助力装置还包括柔性连接件5，柔性连接件5可选择编织结构，所述柔性连接件设有第二开口51，设置第二开口51有利于提高透气性，同时节约了材料。柔性连接件5设有分别位于上下端部的第一连接孔52及第二连接孔53，第一连接孔52及第二连接孔53通过穿针引线的方式分别与背部穿戴部2上的第三安装孔17及髋部穿戴部7上的第四安装孔18连接，以实现背部穿戴部2和髋部穿戴部7的连接，亦即实现上身穿戴部件和下身穿戴部件的连接。在用户从直立到弯腰过程中，需克服柔性连接件5的弹性应力，从而使得穿戴部件处于张紧状态而能够始终贴靠并支撑腰部，可避免弯腰过程中腰部受伤。此外，柔性连接件5连接上身穿戴部件和下身穿戴部件，可分担剪式连杆机构所受的拉力，避免传动单元被过度拉扯而损坏。在其他实施例中，也可以不设置柔性连接件5，上身穿戴部件和下身穿戴部件仅通过传动单元6及驱动单元9连接。

请结合图3和图8，所述髋部穿戴部7还设有第五安装孔19，驱动单元9通过一对支架13安装于第五安装孔19。所述驱动单元9包括第一动力输出部11及第二动力输出部12。所述驱动单元9连接位于剪式连杆机构9下端的剪式连杆单元61，所述第一动力输出部11连接该剪式连杆单元第一连杆611，所述第二动力输出部12连接该剪式连杆单元的第二连杆612，从而实现驱动单元9与传动单元6的连接。本实施例中，驱动单元9可以是气缸、液压缸或其他能够驱动传动单元6进行往复运动的驱动单元。

腿部护架8的和腿部护带10穿戴于用户的大腿，主要起到着力点的作用，在传动单元6缩短并带动用户两个肩部受力时，起到固定支撑驱动单元9的作用，为传动单元6的下端提供着力点。

请结合图5a及图6a，当用户处于弯腰状态时，剪式连杆机构处于折叠状态且长度较大，每个剪式连杆单元61的第一连杆611和第二连杆612成角度θ1，θ1例如为锐角，转动副62处于直立状态；请结合图5b及图6b，当用户从弯腰状态向直立状态切换时，驱动单元9做伸长运动并驱动传动单元6，使每个剪式连杆单元61的第一连杆611和第二连杆612发生相对转动，第一连杆611和第二连杆612所成的角度逐渐增大为θ2，即θ2＞θ1，θ2例如为钝角，转动副62切换为弯曲状态，如图6b所示，使得剪式连杆机构的长度减小并拉动背部穿戴部2，背部穿戴部2通过肩部穿戴部1带动身体完成直立动作，从而实现对腰部进行助力。

当用户自直立状态向弯腰状态切换时，驱动单元9做回缩运动并驱动传动单元6，每个剪式连杆单元61的第一连杆611和第二连杆612夹角逐渐减小，直至减小为θ1，转动副62由弯曲状态切换为直立状态，相邻的剪式连杆单元发生不同程度的弯曲，剪式连杆机构整体随用户的脊椎弯曲而弯曲，使上身穿戴部件相对下身穿戴部件做复合运动，从而实现弯腰动作。这里的复合运动与用户直立过程的复合运动是互逆的。用户穿戴用户助力装置的状态如图9及图10所示。

可选的，驱动单元的启动可以由用户手动控制，例如设置控制按钮；也可以由控制器自动控制，例如在传动单元和驱动单元之间设置拉力传感器，当拉力传感器感测到拉力时，控制器控制驱动单元启动，根据拉力的方向控制驱动单元做伸长运动或缩短运动。

本申请的腰部助力装置，驱动单元通过传动单元传递动力，使上身穿戴部件相对下身穿戴部件做复合运动，在用户从弯腰到直立的过程中提供助力，结构简单且元件成本较低。此外，腰部助力装置的穿戴部件能够始终贴合人体，仿生效果好，穿戴舒适，可用于主要用于腰椎病、腰椎间盘突出症、腰椎肌紧张、腰部损伤和腰部术后恢复等的日常生活助力，减轻具有腰部疾病患者的疼痛；另外，还可用于弯腰劳动者的腰部助力，减轻弯腰劳动者的腰部受力，提高腰部肌肉抗疲劳能力，减轻其腰椎的承压负荷，从而有效降低腰部肌肉张力。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。