CN210872819U - 一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构 - Google Patents

Abstract

一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构，包括一级传动机构、翻转板、二级传动机构和支撑板，所述翻转板的前端铰接在外骨骼魔术椅的下腿板的后侧面上部，所述支撑板的前端铰接在下腿板的后侧面下端上；当翻转板向下翻转供使用者休息时，一级传动杆的下端滑动到第一滑道的最前端，与此同时，二级传动杆的下端顶触该限位轴，使得限位轴及其上的支撑杆向下滑动，同时使得支撑板撑开在地面上；当使用者站立时，一级传动杆在第一步进电机的作用下复位，二级传动杆在第二步进电机的作用下复位，支撑板在气弹簧作用下复位。本实用新型提供了一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构，便于穿戴、重量较轻、实用性强且不妨碍人正常行走并能帮助老人站立。

Description

一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构

技术领域

本实用新型涉及外骨骼技术领域，尤其是一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构。

背景技术

随着我国经济社会的不断发展，医疗管理，生育思想观念等不断改变提高，老龄人口占总人口的比重相对提高，社会老龄化进程不断加快。虽然我国的社会基础设施较为完善，但是也并不能完全达到可以让老年人随时随地休息的要求。而长时间的站立或是行走对于老年人身体有着较大的危害,可能会造成静脉曲张、形成血栓、背部脊椎疾病等一些对于身体健康不利的影响，并且随着社会的不断进步，老年人对于自己的生活品质也有了更高的要求。不仅对老年人而言，对于劳动者而言在一些工作当中也存在着长时间站立的现象，其中有一部分可能是由于椅子的体积较为庞大且携带不便或者没有时间携带椅子等原因，如汽车装配工等职业。使得原本可以在坐姿状态完成的工作不得已只能让劳动者处于站姿或是曲腿的姿势下进行完成，增加了劳动者的疲劳。目前在市场中也存在着一些具有助立功能的可穿戴式下肢外骨骼机器人，但是他们仍然存在着一些的缺陷，例如：体积庞大，穿戴不便；结构复杂，价格昂贵；功能单一；多数还需要一个拐杖来支撑，携带不便等。

发明内容

为了克服现有可穿戴式下肢外骨骼机器人体型庞大，结构复杂，价格昂贵等的缺陷，本实用新型提供了一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构，便于穿戴、重量较轻、实用性强且不妨碍人正常行走并能帮助老人站立。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构，包括一级传动机构、翻转板、二级传动机构和支撑板，所述翻转板的前端铰接在外骨骼魔术椅的下腿板的后侧面上部上，所述支撑板的前端铰接在下腿板的后侧面下端上；

所述一级传动机构包括一级传动杆、第一步进电机、第一丝杆、第一滑块和第一滑道，所述第一步进电机和第一滑道安装在翻转板的顶面上，第一滑道沿着翻转板的前后方向布置，第一丝杆与第一滑道的布置方向相同，所述第一丝杆安装在第一滑道里并与第一步进电机的输出轴连接，所述第一滑块安装在第一丝杆上并与第一丝杆形成前后滑动副，所述一级传动杆的上端与上腿板的后侧面铰接，所述一级传动杆的下端穿入第一滑道并与第一滑块铰接；

所述二级传动机构包括二级传动杆、第二步进电机、第二丝杆、两个第二滑块、第二滑道、剪叉结构、气弹簧和第三滑道，所述第二步进电机和第二滑道安装在翻转板的底面上，第二滑道沿着翻转板的前后方向布置，第二丝杆与第二滑道垂直布置并与第二步进电机的输出轴连接，两个第二滑块对称布置在第二滑道的左右两侧且同时安装在第二丝杆上，并与第二丝杆形成左右滑动副；所述剪叉结构包括两个连杆，两个连杆的前端分别与两个第二滑块铰接，二级传动杆的上端穿入第二滑道且同时与两个连杆的后端铰接，所述二级传动杆的下端穿入第三滑道内，所述第三滑道位于翻转板的下方且沿着下腿板的高度方向安装在下腿板的后侧面上，所述第三滑道的上端固定有水平支撑架，所述水平支撑架位于翻转板的下方，所述第三滑道上设有可上下滑动的限位轴，所述限位轴位于二级传动杆的下方，支撑杆的上端穿入第三滑道的同时与该限位轴铰接，所述支撑杆的下端与支撑板的顶面铰接，所述气弹簧位于第三滑道内，且其上端与支撑杆的上端连接，其下端与第三滑道的下端连接；

当翻转板向下翻转供使用者休息时，一级传动杆的下端滑动到第一滑道的最前端，与此同时，二级传动杆的下端顶触该限位轴，使得限位轴及其上的支撑杆向下滑动，同时使得支撑板撑开在地面上；当使用者站立时，一级传动杆在第一步进电机的作用下复位，二级传动杆在第二步进电机的作用下复位，支撑板在气弹簧作用下复位。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1)应用本实用新型的外骨骼魔术椅适用于大多数老年人群体，也适用于其他任何长时间站立或者曲腿工作的劳动者以及出行者；

2)使用一级传动机构，当使用者缓慢坐下时，一级传动杆沿第一滑道滑至最前端，翻转板绕转动合叶转至最大极限位置；使得使用者坐下时较平稳，保证使用者的安全；

3)使用剪叉结构，使其由步进电机带动丝杆作用，来回伸缩，推动二级传动杆来回移动来改变魔术椅的形态，并减少了传动杆的转动角度，具有一定的智能性，稳定性，保证使用者的安全；

4)使用二级传动机构，当使用者坐下时，由于力的传动使其沿着第三滑道滑动与和气弹簧连接的支撑杆接触，有一定的缓冲作用，使得翻折支撑装置等承担一部分力，保证了二级传动机构的安全稳定；

5)既能让使用者安稳坐下休息，又能帮助使用者平稳站立，具有多功能性；使用步进电机，能耗小、扭矩大、安全可靠，工作平稳；结构简单，实效明显，成本低，能够大大推广；

6)当使用者坐下时，会给气弹簧一个较大的压力，通过气弹簧的缓冲作用，减轻带给使用者的不舒适感，使得使用者坐下时较为平稳，保证安全；

7)支撑板在受压时一端与地面相接触，让整个结构在使用时处于稳定，保证安全；

8)应用本实用新型的外骨骼魔术椅由于自身有一定的重量，可作为一种锻炼工具，帮助使用者锻炼腿部肌肉，促进腿部血液循环，增强使用者体质。

附图说明

图1为外骨骼魔术椅在初始状态下本实用新型的结构示意图。

图2为图1变成椅子形态的示意图。

图3为图2的侧视图。

图4为剪叉结构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图4，一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构，包括一级传动机构、翻转板6、二级传动机构和支撑板17，所述翻转板6的前端铰接在外骨骼魔术椅的下腿板的后侧面上部上，所述支撑板17的前端铰接在下腿板的后侧面下端上；

所述一级传动机构包括一级传动杆2、第一步进电机10第一丝杆5、第一滑块和第一滑道3，所述第一步进电机10和第一滑道3安装在翻转板6的顶面上，第一滑道3沿着翻转板6的前后方向布置，第一丝杆5与第一滑道3的布置方向相同，所述第一丝杆5安装在第一滑道3里并与第一步进电机7的输出轴连接，所述第一滑块安装在第一丝杆5上并与第一丝杆5形成前后滑动副，所述一级传动杆2的上端与上腿板1的后侧面铰接，所述一级传动杆2的下端穿入第一滑道3并与第一滑块铰接；

所述二级传动机构包括二级传动杆12、第二步进电机7、第二丝杆9、两个第二滑块、第二滑道8、剪叉结构、气弹簧和第三滑道13，所述第二步进电机7和第二滑道8安装在翻转板6的底面上，第二滑道8沿着翻转板6的前后方向布置，第二丝杆9与第二滑道8垂直布置并与第二步进电机7的输出轴连接，两个第二滑块对称布置在第二滑道8的左右两侧且同时安装在第二丝杆9上，并与第二丝杆9形成左右滑动副；所述剪叉结构4包括两个连杆，两个连杆的前端分别与两个第二滑块铰接，二级传动杆12的上端穿入第二滑道8且同时与两个连杆的后端铰接，所述二级传动杆12的下端穿入第三滑道13内，所述第三滑道13位于翻转板6的下方且沿着下腿板11的高度方向安装在下腿板11的后侧面上，所述第三滑道13的上端固定有水平支撑架，所述水平支撑架位于翻转板6的下方，所述第三滑道13上设有可上下滑动的限位轴，所述限位轴位于二级传动杆12的下方，支撑杆15的上端穿入第三滑道13的同时与该限位轴铰接，所述支撑杆15的下端与支撑板17的顶面铰接，所述气弹簧位于第三滑道13内，且其上端与支撑杆15的上端连接，其下端与第三滑道13的下端连接；

当翻转板向下翻转供使用者休息时，一级传动杆2的下端滑动到第一滑道3的最前端，与此同时，二级传动杆12的下端顶触该限位轴，使得限位轴及其上的支撑杆15向下滑动，同时使得支撑板17撑开在地面上；当使用者站立时，一级传动杆2在第一步进电机10的作用下复位，二级传动杆12在第二步进电机7的作用下复位，支撑板17在气弹簧作用下复位。

本实施例中，支撑杆15、支撑板17和气弹簧组成翻折支撑装置，第一滑道3、第二滑道8和第三滑道13结构相同，只是长短不同，通过在条形型材上设有滑槽，并在滑槽的左右两侧设有条形孔，条形孔与滑槽连通。一级传动杆2的上端通过转动轴套与铰接座铰接，铰接座固定在上腿板1的后侧面上；翻转板6通过转动铰链与下腿板11铰接。

如图1所示，一种外骨骼魔术椅包括包括两个单腿机构，两个单腿机构左右对称布置；每个单腿机构均包括上腿板1、下腿板11和二级传动翻转支撑结构，所述上腿板1的下端与下腿板11的上端铰接，所述上腿板6的前侧面上设有上腿绑带20，所述下腿板11的前侧面上设有下腿绑带19，下腿绑带19与用于调整下腿绑带长短的棘轮收线装置18连接，棘轮收线装置18安装在下腿板11上；通过第一步进电机10和第二步进电机7控制翻转板6和支撑板17的翻转，实现坐位和站立位之间的转换；在不使用时，两个单腿机构可通过离合器连接机构连接。

所述气弹簧安装在第三滑道13内，所述气弹簧的上端与所述支撑杆15相连接，所述气弹簧的下端与所述第三滑道13的下端固定，所述支撑杆15上端与所述气弹簧的上端相连接，所述支撑杆15的下端与所述支撑板17通过转动轴套配合连接；所述上腿板1与所述下腿板11通过转动铰链连接，步进电机与相应的丝杆之间通过联轴器连接。

使用者站立时所述一级传动杆2的下端位于第一滑道3的最后端，老人站立时所述二级传动杆12的上端位于第二滑道8的最前端。

本实用新型的工作原理为：二级传动机构的原理，当使用者坐下给外骨骼魔术椅一个力时，通过二级传动机构的传动带动其他机构运行就位自锁，形成魔术椅状态，由二级传动机构、翻转板6、支撑板17、支撑杆15以及人腿支撑来达到稳定的目的，结构简单，容易操作。使用者站立时，魔术椅通过步进电机、气弹簧、剪叉结构等的工作，还原成初始状态，节省了人的大部分力气，具有一定的智能性。由于上腿板1处有上腿绑带20供使用者绑定在大腿部，下腿板11处有下腿绑带19通过棘轮收线装置18作用使其自动绑在人腿上。

当使用者坐下时，气弹簧将会受到较大的压力，气弹簧会被压缩，从而使得气弹簧与支撑杆15的连接处沿着第三滑道13向下滑动，该滑动又会引起支撑杆15绕着连接处的转动副进行转动，让支撑杆15与下腿板11之间的夹角增大，从而使得支撑板17也会在与下腿板11的连接处进行转动，让支撑板17与下腿板11之间的夹角增大，支撑杆15与支撑板17之间的夹角减小，从而实现支撑板17的向下转动，让支撑板17的一端与地面接触，使整体处于稳定状态。

当使用者站立起来时，气弹簧将会恢复原长，从而使得气弹簧与支撑杆15的连接处沿着第三滑道13向上滑动，该滑动又会引起支撑杆15绕着连接处的转动副进行转动，让支撑杆15与下腿板11之间的夹角减小，从而使得支撑板17也会在与下腿板11的连接处进行转动，让支撑板17与下腿板11之间的夹角减小，支撑杆15与支撑板17之间的夹角增大，从而实现支撑板17的向上转动，让支撑板脱离地面，不影响使用者的正常行走。

本实用新型的工作过程为：

出行前，使用者需穿戴好外骨骼魔术椅，下腿绑带19已固定，使用者只需将两脚伸进去就可通过棘轮收线装置18自动绑定，上腿绑带20需先解开再绑定在大腿处，类似于书包的安全带结构，可根据自身需要调节绑带的长短，魔术椅穿戴完毕。

出行过程中休息时，使用者只需微坐在上腿板1上，给上腿板1一个向下的力，通过转动轴套和上腿板1连接的一级传动杆2，由于其下端位于第一滑道3中，并可以沿其滑动，当使用者坐下时，一级传动杆2的下端沿着第一滑道3向第一步进电机10一端滑动，直至一级传动杆2向前滑动至最大极限位置，靠滑道自锁。此时翻转板6也会随其一级传动机构的运动绕着与翻转板连接的转动铰链向下转动，转至与下腿板上固定的支撑架接触完成自锁，此时固定在翻转板6下方的第二滑道8中的二级传动杆12上端会沿着第二滑道8向一侧滑动，滑动至滑道最远位置完成自锁，二级传动杆12下端则沿着第三滑道11向下滑动直至和连接着上段气弹簧的支撑杆15的上端接触。两者接触的同时，二级传动杆12的下端带动着支撑杆15沿着第三滑道11向下滑动，直至上段气弹簧和下段气弹簧配合且压缩到不能再压缩为止固定。与此同时由于支撑杆15的向下滑动，与其通过转动轴套配合连接的支撑板17也绕着转动铰链向下旋转，直至另一端接触到地面稳定，形成支撑，此时的气弹簧处于压缩状态。

当使用者站立时，首先安装在翻转板6上的第一步进电机10工作带动着固定在第一丝杆5上的滑块推着一级传动杆2下端向第一滑道3的另一端滑动，直至一级传动杆2下端接触到第一滑道3另一端。此时坐在上腿板1的使用者已随一级传动杆2的传动被顶起一定高度，可以凭自己能力站立。与此同时，第二步进电机7开始工作带动着剪叉结构4复原，带动着二级传动杆12恢复到原位置，过程中二级传动杆12也将翻转板6顶起到一定角度，翻转板6也带动着其上方构件向上运动，而与二级传动杆12下端接触的支撑杆15由于压在其上的力消失，气弹簧还原将其向上顶起，恢复到原状态，支撑杆15的向上运动从而带动着支撑板17绕着旋转轴向上旋转，直至恢复到原状态。此刻一系列的工作配合均完毕，使用者可以行走。

本实用新型将电机驱动作为站立等动作的控制，使用者只需按下驱动开关，智能、方便快捷。

本实用新型在于帮助使用者实现随时坐下的功能和帮助使用者从坐姿站立的功能，适应老年人和一部分车间工作者，电机驱动节省人力，气弹簧的缓冲作用，使得使用者坐下时不会有较为猛烈的冲击感，而增加舒适感，大大提高了老年人群的生活质量和改善了车间工作人员的工作状态。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创造的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种外骨骼魔术椅的二级传动翻转支撑结构，其特征在于：包括一级传动机构、翻转板、二级传动机构和支撑板，所述翻转板的前端铰接在外骨骼魔术椅的下腿板的后侧面上部上，所述支撑板的前端铰接在下腿板的后侧面下端上；

所述一级传动机构包括一级传动杆、第一步进电机、第一丝杆、第一滑块和第一滑道，所述第一步进电机和第一滑道安装在翻转板的顶面上，第一滑道沿着翻转板的前后方向布置，第一丝杆与第一滑道的布置方向相同，所述第一丝杆安装在第一滑道里并与第一步进电机的输出轴连接，所述第一滑块安装在第一丝杆上并与第一丝杆形成前后滑动副，所述一级传动杆的上端与上腿板的后侧面铰接，所述一级传动杆的下端穿入第一滑道并与第一滑块铰接；

所述二级传动机构包括二级传动杆、第二步进电机、第二丝杆、两个第二滑块、第二滑道、剪叉结构、气弹簧和第三滑道，所述第二步进电机和第二滑道安装在翻转板的底面上，第二滑道沿着翻转板的前后方向布置，第二丝杆与第二滑道垂直布置并与第二步进电机的输出轴连接，两个第二滑块对称布置在第二滑道的左右两侧且同时安装在第二丝杆上，并与第二丝杆形成左右滑动副；所述剪叉结构包括两个连杆，两个连杆的前端分别与两个第二滑块铰接，二级传动杆的上端穿入第二滑道且同时与两个连杆的后端铰接，所述二级传动杆的下端穿入第三滑道内，所述第三滑道位于翻转板的下方且沿着下腿板的高度方向安装在下腿板的后侧面上，所述第三滑道的上端固定有水平支撑架，所述水平支撑架位于翻转板的下方，所述第三滑道上设有可上下滑动的限位轴，所述限位轴位于二级传动杆的下方，支撑杆的上端穿入第三滑道的同时与该限位轴铰接，所述支撑杆的下端与支撑板的顶面铰接，所述气弹簧位于第三滑道内，且其上端与支撑杆的上端连接，其下端与第三滑道的下端连接；

当翻转板向下翻转供使用者休息时，一级传动杆的下端滑动到第一滑道的最前端，与此同时，二级传动杆的下端顶触该限位轴，使得限位轴及其上的支撑杆向下滑动，同时使得支撑板撑开在地面上；当使用者站立时，一级传动杆在第一步进电机的作用下复位，二级传动杆在第二步进电机的作用下复位，支撑板在气弹簧作用下复位。

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