带腿部护具的人体外骨骼支撑结构设计

该三维结构围绕人体下肢负重支撑场景展开设计，核心应用于康复训练辅助、工业负重作业防护、户外长距离行走减负等领域，可作为下肢康复辅具开发、单兵负重装备研发、作业防护装置设计的基础结构参考。从实际用途来看，该结构通过贴合人体下肢轮廓的刚性支撑件，将人体负重过程中膝盖、小腿部位承受的垂直压力进行分散传导，降低关节与肌肉的持续负荷，既可以帮助下肢行动障碍人群在康复训练中获得稳定的支撑力，辅助完成站立、慢走等基础动作，也能适配长时间站立作业、负重巡检等工业场景，减少作业人员的下肢劳损风险。在功能特性设计上，整体结构完全贴合标准成年男性的人体轮廓尺寸，外层红色包覆结构对应人体紧身穿戴层的形态，保证穿戴后与肢体的贴合度，避免活动过程中出现结构移位、摩擦皮肤的问题；小腿部位设置的银灰色刚性支撑段为核心受力部件，采用高强度轻质材质的设计逻辑，在保证支撑强度的同时尽可能降低整体自重，减少穿戴者的额外负重；结构分段完全匹配人体下肢的关节活动区间，大腿段、小腿段、足部的衔接位置预留了充足的活动余量，不会对正常行走、屈膝等动作造成干涉，保证穿戴后的活动自由度。设计思路上优先遵循人体工学原则，首先通过标准人体三维扫描数据获取肢体轮廓参数，确保所有支撑面的曲率完全贴合人体肌肉与骨骼的自然形态，避免局部应力集中造成的穿戴不适；其次将核心受力支撑点设置在小腿胫骨外侧与大腿外侧的肌肉丰厚区域，避开骨骼凸起与神经血管分布位置，保证长时间穿戴的舒适性；同时整体结构采用模块化分段设计，不同部位的支撑件可根据使用者的腿长、腿围进行尺寸调整，适配不同身形的使用需求。从外形尺寸与安装边界来看，整体结构完全包覆在人体肢体外侧，最大外轮廓不超出人体自然站立状态下的肢体边界15mm，不会造成穿戴后体积过大影响通行的问题；支撑结构与人体肢体之间预留了3-5mm的缓冲层安装空间，可适配柔性缓冲衬垫的加装，进一步提升穿戴舒适度；各段结构的衔接位置采用可转动铰接设计，转动角度范围匹配人体膝关节的自然活动角度，屈膝最大角度可达到120度，完全满足日常行走、上下楼梯、下蹲等常规动作的活动需求，不会出现结构卡滞限制肢体活动的问题。