穿戴式下肢助力外骨骼机械结构设计

该结构为面向负重行走、长距离徒步以及下肢力量辅助场景设计的穿戴式助力装置，核心作用是通过机械结构的弹性蓄能与力传导特性，分担人体下肢承载的负荷，降低行走过程中膝关节、踝关节的受力压力，适用于户外负重作业、单兵携行装备配套、下肢运动能力辅助康复等多个场景。整体结构采用贴合人体下肢轮廓的包覆式设计，与人体腿部接触的支撑部件采用曲面造型，完全匹配小腿、大腿部位的生理弧度，穿戴时可通过上部的绑缚结构与大腿部位固定，下部支撑段贴合小腿外侧，不会对腿部正常的摆腿、屈膝动作造成运动干涉。在功能设计上，结构集成了多组弹性蓄能部件，布置在小腿外侧的弹簧组件可在行走落脚阶段压缩蓄能，在抬脚迈步阶段释放弹性势能，辅助完成抬腿动作，抵消部分负重带来的下肢发力负担；关节部位采用铰接式转动结构，转动副的旋转中心与人体膝关节、踝关节的自然转动轴心完全重合，保证机械结构的运动轨迹与人体下肢自然步态完全匹配，避免穿戴时出现卡滞、牵扯的不适感。结构的连接部位设置了多组可调节固定位，可适配不同腿围、不同腿长的穿戴需求，安装边界上，整体结构的外侧突出量控制在合理范围，不会在行走过程中与对侧腿部发生碰撞，各铰接处的转动角度范围覆盖人体正常行走、屈膝、上下坡的全角度活动区间，不会限制穿戴者的正常动作幅度。设计过程中充分考虑了力的传导路径，负重载荷通过上部的腰胯连接结构传递至两侧的外骨骼支架，再通过弹性组件将力传导至下部的落脚支撑端，直接将部分负重绕过人体下肢传递至地面，大幅降低骨骼与肌肉的承载压力，同时弹性部件的刚度经过匹配设计，不会出现助力过猛导致步态变形的问题，兼顾助力效果与穿戴的自然体感。结构的各部件连接处采用模块化拼接设计，易损的弹性部件可快速更换，铰接转动部位预留润滑间隙，长期使用也可保持转动顺畅，整体结构没有尖锐外凸棱角，所有边角均做圆弧过渡处理，避免穿戴过程中剐蹭衣物或者皮肤，适配日常穿戴使用的安全需求。