本發(fā)明涉及柔性穿戴外骨骼，具體為一種可穿戴柔性下肢重力平衡外骨骼服裝。
背景技術(shù)：
1、外骨骼是一種輔助人體運(yùn)動(dòng)的裝備，分為剛性與柔性兩類，其中穿戴柔性下肢重力平衡外骨骼以柔性服裝為載體，集成步態(tài)傳感模塊、微型控制電路及內(nèi)置液壓油的可膨脹條狀物，通過傳感模塊實(shí)時(shí)識(shí)別步態(tài)相位，控制電路驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)對(duì)條狀物精準(zhǔn)充壓或抽壓，借助條狀物定向膨脹的彈力抵消下肢重力矩以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重力補(bǔ)償，相比傳統(tǒng)剛性外骨骼，其兼具柔性貼合、運(yùn)動(dòng)自由度高、助力精準(zhǔn)的優(yōu)勢，可有效減輕老年人、康復(fù)患者及體力勞動(dòng)者的下肢負(fù)荷。
2、由于目前社會(huì)老齡化加劇，一些老年人因活動(dòng)和社會(huì)家庭需求，需要進(jìn)行活動(dòng)和爬樓等，但由于老年人體力和下肢平衡較差，需要消耗較大的體力進(jìn)行爬樓和康復(fù)訓(xùn)練等活動(dòng)，從而采用外部助力裝置，但現(xiàn)有絕大多數(shù)的下肢外骨骼多為剛性結(jié)構(gòu)，一般重量較大，作為外部助力會(huì)額外負(fù)擔(dān)增加穿戴者的體力消耗，進(jìn)而難以起到對(duì)年長者的有效助力，對(duì)老年人保護(hù)性較差，難以進(jìn)行柔性助力，并且現(xiàn)有的柔性助力多采用依賴鮑登線作為柔性傳力載體，但鮑登線在彎曲、拉伸過程中會(huì)產(chǎn)生顯著摩擦損耗，尤其在下肢大幅擺動(dòng)（如登山、爬樓梯）時(shí)，力傳遞效率會(huì)從理想狀態(tài)的80%以上降至50%以下，易出現(xiàn)“助力失效”或“局部壓迫”的情況，基于此提出一種可穿戴柔性下肢重力平衡外骨骼服裝。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于提供一種可穿戴柔性下肢重力平衡外骨骼服裝，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種可穿戴柔性下肢重力平衡外骨骼服裝，包括上部柔性服裝、安裝件、腳底板和液壓輸出機(jī)構(gòu)，所述上部柔性服裝的兩側(cè)縫合有背帶，所述上部柔性服裝底端的兩側(cè)縫合有腰帶，所述上部柔性服裝背面的底部固定安裝有控制器，所述安裝件的底部固定安裝有彈力限位帶一，所述彈力限位帶一底端的內(nèi)側(cè)固定縫合有大腿束縛帶，所述大腿束縛帶正面的底部縫合有彈力限位帶二，所述彈力限位帶二的背面縫合有護(hù)膝，所述彈力限位帶二底端的背面縫合有小腿束縛帶，所述小腿束縛帶的底部設(shè)置有腳踝保護(hù)帶。
3、所述腳底板的頂部固定安裝有腳面束縛帶，所述腳底板頂部的兩側(cè)均固定安裝有側(cè)板，所述側(cè)板的兩側(cè)通過螺栓安裝有施力架，所述腳底板頂部的一側(cè)固定安裝有腳跟支板。
4、所述液壓輸出機(jī)構(gòu)包括保護(hù)殼，所述保護(hù)殼的頂部固定安裝有伺服電機(jī)，所述伺服電機(jī)的輸出端傳動(dòng)連接有減速器，所述減速器的輸出端傳動(dòng)連接有高精度伸縮桿，所述高精度伸縮桿的輸出端固定安裝有液壓密封活塞一，所述液壓密封活塞一密封套接安裝在保護(hù)殼的內(nèi)部，所述保護(hù)殼內(nèi)腔的底部固定安裝有液體壓力傳感器，所述保護(hù)殼的底部連通有液壓管，所述液壓管的底端連通有彈力伸縮囊，所述彈力伸縮囊包括外防護(hù)層，所述外防護(hù)層的內(nèi)部固定安裝有編織限制層，所述編織限制層的內(nèi)側(cè)固定安裝有增強(qiáng)彈力層，所述增強(qiáng)彈力層的內(nèi)部固定安裝有密封儲(chǔ)油彈力層，所述彈力伸縮囊的底端連通有輸油分管二，所述彈力伸縮囊的底端連通有輸油分管一，所述保護(hù)殼、液壓管、彈力伸縮囊、輸油分管一和輸油分管二的內(nèi)部均設(shè)置有液壓油。
5、優(yōu)選的，所述背帶的相對(duì)側(cè)固定安裝有鎖扣一，所述腰帶的相對(duì)側(cè)固定安裝有鎖扣二，所述上部柔性服裝、背帶和腰帶的內(nèi)部均設(shè)置有海綿填充物，所述上部柔性服裝、背帶和腰帶的內(nèi)側(cè)設(shè)置有觸發(fā)式保護(hù)氣囊，所述上部柔性服裝的背面縫合有觸發(fā)縫合線。
6、優(yōu)選的，所述安裝件的數(shù)量為兩個(gè)，所述大腿束縛帶、護(hù)膝、小腿束縛帶和腳踝保護(hù)帶的兩端均通過彈力束緊帶和魔術(shù)貼進(jìn)行開合環(huán)繞固定，所述安裝件固定安裝在腰帶的外側(cè)。
7、優(yōu)選的，所述腳底板的數(shù)量為兩個(gè)，所述腳底板包括腳跟板，所述腳跟板的一端固定安裝有柔性連接，所述柔性連接的另一側(cè)固定安裝有腳尖板，所述腳跟板和腳尖板的底部均固定安裝有若干摩擦條，所述腳跟板和腳尖板的底部均固定安裝有若干摩擦點(diǎn)，所述側(cè)板和腳跟支板均固定安裝在腳跟板的頂部，所述腳跟板和腳尖板均為內(nèi)部設(shè)置剛性結(jié)構(gòu)，且外部設(shè)置柔性材料包覆。
8、優(yōu)選的，所述液壓輸出機(jī)構(gòu)的數(shù)量為兩個(gè)，且兩個(gè)液壓輸出機(jī)構(gòu)呈兩側(cè)對(duì)置固定安裝在上部柔性服裝的背面，所述伺服電機(jī)固定安裝在保護(hù)殼的頂部，所述減速器固定安裝在保護(hù)殼的頂端，所述高精度伸縮桿限位安裝在保護(hù)殼的內(nèi)部。
9、優(yōu)選的，所述彈力伸縮囊呈中部膨大兩端小的紡錘體形狀，所述彈力伸縮囊的橫截面為花瓣?duì)睿鰪椓ι炜s囊的頂端縫合固定安裝在大腿束縛帶的背部，且彈力伸縮囊的底端縫合固定安裝在小腿束縛帶的背部。
10、優(yōu)選的，所述施力架的兩端通過螺栓固定在側(cè)板的外側(cè)，所述腳面束縛帶的兩端由松緊束縛帶和魔術(shù)貼分為兩段縫合固定在腳底板的頂部，且側(cè)板的相對(duì)側(cè)安裝有柔性防護(hù)內(nèi)襯。
11、優(yōu)選的，所述輸油分管一和輸油分管二遠(yuǎn)離彈力伸縮囊的一端均為硬質(zhì)結(jié)構(gòu)，且輸油分管一和輸油分管二底端的內(nèi)側(cè)均密封套接有液壓密封活塞二，所述液壓密封活塞二的底部固定安裝有液壓伸縮連接柱，且液壓伸縮連接柱分別活動(dòng)套接在輸油分管一和輸油分管二底端的內(nèi)部，所述液壓伸縮連接柱的底端固定安裝有連接架，所述腳跟支板和施力架均通過連接架與液壓伸縮連接柱的底部相連接，所述輸油分管一和輸油分管二的管徑小于液壓管的管徑。
12、優(yōu)選的，所述液壓管的外側(cè)設(shè)置有醫(yī)用硅膠層，所述液壓管的外側(cè)通過柔性硅膠卡箍縫合固定在大腿束縛帶和小腿束縛帶的外側(cè)，所述輸油分管一和輸油分管二的外側(cè)均通過柔性硅膠卡箍縫合固定在腳踝保護(hù)帶的外側(cè)。
13、優(yōu)選的，所述控制器的內(nèi)部設(shè)置有控制組件，所述控制組件的底部設(shè)置有陀螺儀。
14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：1、該設(shè)備在使用時(shí)，當(dāng)需要踩踏階梯時(shí)，伺服電機(jī)根據(jù)指令啟動(dòng)，并通過減速器放大力矩后對(duì)高精度伸縮桿施加動(dòng)力，促使高精度伸縮桿伸出，進(jìn)而帶動(dòng)液壓密封活塞一推動(dòng)保護(hù)殼內(nèi)部的液壓油液移動(dòng)，從而通過液壓管導(dǎo)入彈力伸縮囊的內(nèi)部，此時(shí)彈力伸縮囊內(nèi)部受壓按線性區(qū)間膨脹，進(jìn)而將穿戴者的大腿和小腿彎折踩踏臺(tái)階處進(jìn)行施加頂升作用力，從而減小穿戴者的大腿和小腿處攀登階梯所消耗力氣，而伸出的油液壓力通過輸油分管一和輸油分管二內(nèi)部退液壓密封活塞二施加作用力，并通過液壓伸縮連接柱和連接架分別施加在施力架和腳跟支板，進(jìn)而通過側(cè)板和腳底板對(duì)地面施加配合彈力伸縮囊的伸縮力保持作用力穩(wěn)定，搭配腳底板底部的防滑設(shè)計(jì)，確保了受力穩(wěn)定；
15、2、當(dāng)踩踏階段完成需要收腿時(shí)，此時(shí)伺服電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)而通過減速器促使高精度伸縮桿回縮，進(jìn)而帶動(dòng)液壓密封活塞一回縮，從而使得保護(hù)殼和液壓管內(nèi)部的壓力減小，進(jìn)而促使彈力伸縮囊回縮，從而將對(duì)大腿和小腿支撐的膨脹處，進(jìn)出泄壓回縮，并對(duì)大腿束縛帶和小腿束縛帶伸直狀態(tài)進(jìn)行回收，從而將大腿和小腿部分進(jìn)行彎曲抬升，并通過優(yōu)雅的負(fù)壓促使液壓密封活塞二回收，進(jìn)而使得液壓伸縮連接柱和連接架促使施力架和腳跟支板回收，進(jìn)而通過腳底板對(duì)腳部產(chǎn)生抬起的助力，進(jìn)而方便配合使用者進(jìn)行抬起和支撐的助力，并且整體構(gòu)件采用柔性，配重低，傳輸效率高；
16、3、通過設(shè)置的液壓管和彈力伸縮囊，經(jīng)過液壓管的柔性傳導(dǎo)，使得液體傳輸作用力穩(wěn)定，提高了力的傳輸，減少作用力的消耗，間接地提升了效率，并搭配彈力伸縮囊的彈力伸縮，從而模仿肌肉集群的收縮助力作用，更貼合人體使用場景，減少了不適感，借助定向膨脹的彈力抵消下肢重力矩以實(shí)現(xiàn)重力補(bǔ)償，相比傳統(tǒng)剛性外骨骼，其兼具柔性貼合、運(yùn)動(dòng)自由度高、助力柔和，可有效減輕老年人、康復(fù)患者及體力勞動(dòng)者的下肢負(fù)荷。