具体实施方式

如图所示：本实施例的主动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节，包括用于与腰部配合的腰环1、用于与胯部配合的胯环2以及连接于腰环和胯环之间的多个主动连杆组件3，所述主动连杆组件包括主动伸缩杆、上铰链头3a和下铰链头3b，所述上铰链头3a上端与腰环1以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰链头下端与主动伸缩杆上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰链头3b下端与胯环2以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰链头3b上端与主动伸缩杆下端以水平轴线为中心转动配合。

Z向与竖向方向一致，水平面为垂直于Z向方向的平面，结合图1所示，腰环用于套在使用者的腰部，胯环用于贴合于使用者的胯部，其中上铰链头3a上端为呈柱状的铰链杆头，该杆头竖向贯穿在腰环的上装配孔内并与上装配孔转动配合，与上铰链头3a类似的，下铰链头3b的下端为呈柱状的铰链杆头，该杆头竖向贯穿在胯环的下装配孔内并与下装配孔转动配合；主动连杆组件为主动伸缩式结构，该结构可主动伸缩驱动髋关节做出相应的动作；主动连杆组件的上下端可通过上铰链头和下铰链头相对腰环和胯环水平转动进而调节主动连杆组件的朝向，同时主动连杆组件还可摆动以改变主动连杆组件的倾斜方向；通过该结构可匹配使用者弯腰、扭腰等腰部的所有动作，例如驱动使用者向前弯腰时，位于前侧的主动连杆组件主动缩短，位于后侧的主动连杆组件主动伸长，而后各个主动连杆组件上下端通过相应的铰链头自适应转动以适配人体姿态，使得腰环与胯环的姿态与人体弯腰的姿态形匹配，同理，当驱动使用者向后弯腰或者侧向弯腰时，不同位置的主动连杆组件分别主动缩短或者主动伸长以适配不同的弯腰姿态；当使用者扭腰时，其中有主动连杆组件主动伸长、与该主动连杆组件相邻的主动连杆组件主动缩短，使得腰环相对胯环转动进而适配扭腰姿态；而且当人体腰背部承重时，受力可通过腰环、主动连杆组件传递至胯环处，利于保护人体腰部，胯环与仿生机械腿连接的话，则受力通过胯环直接传递至机械腿上，从而使人体体感负重降低，更好应用于高强度负重场景，提高使用者的负重能力，同时节省体力；该结构的虚拟髋关节结构可匹配穿戴式外骨骼系统，可保持机械腿部结构与躯干间良好的载荷传递能力和运动自由度，在保证良好的人体贴合度、舒适性和传载能力的基础上，实现良好的人机匹配特性，具有良好的人机功效和准确的仿生行动能力，为穿戴式外骨骼助力系统，提供良好的腰腿过渡机构，该装置为主动式穿戴外骨骼装置，用于主动驱动胯关节运动，可作为助残外骨骼用于控制身体，实现人体姿态控制的电动控制；传载能力好，具有较好的外骨骼承载能力。

本实施例中，所述主动伸缩杆包括外筒3c、可轴向伸缩内套于外筒内的内杆3d以及设置于外筒内并用于驱动内杆伸缩的伸缩驱动件3e，所述外筒和内杆的端部各设置有一个连接端，两连接端分别作为主动伸缩杆的上下端。两连接端分别与上铰链头3a和下铰链头3b转动配合；结合图4所示，伸缩驱动件3e采用伺服电机，内杆3d为中空结构且具有内螺纹，内杆外壁为光面结构并与外筒内壁轴向滑动配合，内杆光面段以及外筒内腔的截面为非圆截面，具体可以为矩形、多边形或者其他结构，以防止内杆相对外筒转动，伸缩驱动件3e的输出端与丝杆传动配合，该丝杆内套于内杆内并与内杆螺纹传动配合，其中外筒为可拆卸的双段式结构，以便于伸缩驱动件3e的安装；该结构的主动伸缩杆呈现不可压缩的刚性结构，利于受力的传载，而且可精确的主动控制伸缩量，进而有效的控制穿戴式髋关节的姿态；当然，主动伸缩杆还可通过液压缸或者其他直线驱动结构实现，具体不在赘述；

该结构的主动伸缩杆可主动驱动胯关节运动，可用于助残外骨骼以控制身体，实现人体姿态控制的电动控制；主动伸缩杆的刚性结构，具有良好的承载能力，多杆协同工作可保证外骨骼腿部与髋关节之间具有良好载荷传递性能，主动伸缩杆在精确的伸缩量控制，使多杆协同动作形成的运动关节能够根据外部穿戴者的运动需求主动调整关节的角度和位置，以主动实现人机匹配。

本实施例中，所述胯环2包括左半胯环2a以及右半胯环2b，所述左半胯环和右半胯环呈C状结构用于适形围抱于胯部左右侧。结合图1和图3所示，左半胯环和右半胯环呈左右围抱状用于贴合于使用者的胯部位置，构建C型半合围结构，具有良好的人体贴合度和极佳的人机匹配性能，基于多个主动连杆组件，实现关节位置虚化和可调节性，具有良好的人机功效和准确的仿生行动能力。

本实施例中，所述腰环1包括腰带1a以及固定于腰带上的多个安装节1b，所述上铰链头3a可转动安装于安装节上。结合图1和图2所示，腰带采用半柔性腰带，其可以采用塑料或者皮革材质，各安装节径向向外凸出于腰带，其中安装节采用金属或者硬质塑料材质，安装节上竖向开设有装配孔，其中上铰链头通过该装配孔转动配合安装于腰带上，安装节与腰带之间通过四颗螺钉可拆卸连接，通过腰带配合安装节的结构，既满足腰环的柔性穿戴要求，同时也满足上铰链头的刚性安装需求。

本实施例中，所述主动连杆组件3设置有两组，两组所述主动连杆组件分别连接于腰环与左半胯环之间以及腰环与右半胯环之间。结合图1所示，两组主动连杆组件分别位于使用者腰部的左右两侧，该结构的设置适配于C型半合围状的胯环结构，提高人机匹配性能。

本实施例中，所述腰环1还包括锁扣1c，所述锁扣1c设置于腰带1a上用于调节腰带松紧。腰带为非闭合环结构，其前部位置为开口结构，锁扣安装于该开口结构处并使得开口闭合或打开，使得腰带可整体形成闭合结构穿戴于腰部，锁扣可采用螺纹紧固或者其他现有的皮带锁扣结构，通过锁扣调节腰环的松紧，以便于人体穿戴；半柔性腰带的整体性和可开闭性，方便穿戴，并维持穿戴条件下的结构稳定性。腰带锁扣为半柔性腰带的闭锁结构，闭锁状态下时腰带与人体腰部贴合，维持腰带结构的相对刚性。

本实施例中，每组主动连杆组件3中至少包括六根主动连杆组件，两组主动连杆组件围绕腰环呈环形布置且相邻主动连杆组件两两呈V形布局。结合图1所示，本实施例中，每组主动连杆组件设置有六根，两两呈V形布局，其中一个主动连杆组件与左侧相邻的主动连杆组件呈V形结构，则该主动连杆组件与右侧相邻的主动连杆组件必然呈倒置V形结构，当然，相邻主动连杆组件的布局呈大致V形即可，此处V形布局结构不限定相邻两个主动连杆组件的近端相接触，相邻两个主动连杆组件的近端的距离小于相邻两个主动连杆组件的远端距离，即为V形布局结构；结合图3所示，左半胯环和右半胯环上各开设有六个与下铰链头3b匹配的下装配孔，各下装配孔呈2-2-2布局，两个一组，一共三组，结合图2所示，腰环上开设有十二个与上铰链头3a匹配的上装配孔，在腰环左右对称分别开设有六个上装配孔，六个上装配孔呈1-2-2-1布局，且在整环上呈2-2-2-2-2-2布局，两个一组，共六组，其中位于后固定段1a的后侧以及左右两侧各设置有一组上装配孔，在左开合段1b的左侧和右开合段1c的右侧各设置有一组上装配孔，在左开合段1b的前侧和右开合段1c的前侧各开设有一个上装配孔，且二者构成一组上装配孔；每组下装配孔与每组上装配孔在周向方向交错设置，以使得主动连杆组件两两呈V形布局；通过两两呈V型布局的多连杆结构，构建多自由度髋关节装置，可适配于人体腰部的所有动作姿态，并且在保持机械结构良好的人机匹配前提下，可实现腰腿间良好的传载能力和足够的灵活性。

本实施例中，各主动连杆组件在初始状态下，其长度使得腰环和胯环平行。初始状态对应的是主动连杆组件在未伸长和缩短的状态下，结合图1所示，各个主动连杆组件的长短不一，使得各个主动连杆组件在初始状态下时，腰环与胯环平行，以高度适配人体站立姿态。

本实施例中，所述胯环2下位于左右侧的位置连接有侧板2c。结合图1所示，左半胯环2a和右半胯环2b下各连接有侧板，侧板侧向挡于人体胯部，实现良好的人机匹配特性，同时该侧板也作为预留位置用于安装机械腿。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。