[發(fā)明專利]防失穩(wěn)框架式助行腿

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110313371.1
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN102440891A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邵文韞;錢晉武;沈林勇;章亞男;鐘翠華;任昭霖
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學
• 主分類號: A61H3/04
• 分類號: A61H3/04;A61H3/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種防失穩(wěn)框架式助行腿，是由一個可分式移動支撐框架和具有六個主動自由度的兩條外骨骼機械腿組成，屬于機器人領(lǐng)域。

背景技術(shù)

?????隨著科學技術(shù)的不斷進步，人類研究出各種先進的代步工具來提高老年人和下肢殘疾人的行動自由度，幫助他們提高行走能力?，F(xiàn)在老年人和下肢殘疾人的助步工具主要以輪椅為主，但新近美國、日本及以色列開發(fā)的外骨骼（Exoskeleton）和混合輔助腿（HAL，Hybrid?Assistive?Leg）在助老助殘方面也有很大的應用前景。輪椅雖然可以輕松的為老年人和殘疾人代步，但在跨越障礙和上下樓梯時卻有很大困難。外骨骼和混合輔助腿的主要目的是增強人的肢體力量，幫助人們行走和提高人的負重能力，這種結(jié)構(gòu)可以幫助使用者直立行走跨越障礙，但是它們所針對的人群只是運動能力減弱但仍然保持平衡感的老人和殘疾人。對那些喪失了平衡能力的人，這就需要一種可以幫助或者代替他們行走的機器人，這種機器人不僅能幫助他們邁步而且在運動的過程中始終不會失穩(wěn)而讓使用者受到傷害。本發(fā)明是受嬰兒學步車和拐杖的啟發(fā)將這兩樣常見的助行工具與外骨骼結(jié)合起來形成防失穩(wěn)框架式助行腿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種防失穩(wěn)框架式助行腿。腿腳不方便的人將這種助行腿穿在下肢上，起到支撐身體和增強關(guān)節(jié)的作用，完成日常生活所需的行走。當在平地行走時將框架合體形成學步車，使用者在外骨骼機械腿的輔助下完成行走，并保證不失穩(wěn)；當跨越障礙或上下樓梯時將框架從前方拆開形成拐杖，使用者在拐杖和外骨骼機械腿的共同輔助下完成動作。

為了達到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是：

該機構(gòu)由兩部分組成，由可分式移動框架和兩條外骨骼機械腿共同輔助行走，不僅可以完成邁步，還能跨越障礙和上下樓梯。可分體的移動框架主要起保持平衡的作用，由輕質(zhì)的鋁合金管材為主體形成半開放式矩形框架并在底部安裝四個帶剎車的萬向輪，此框架在水平方向上能夠自由地開、合，方便使用者進行穿戴和脫卸。在豎直平面上也具有自由度，操作者在上樓梯時能將框架分開抬起，直接作為拐杖使用而無需從裝置上卸下來，從而使行走連貫而平穩(wěn)。外骨骼機械腿共有8個自由度，單腿各4個自由度，包括髖關(guān)節(jié)的矢狀面自由度、冠狀面自由度（完成屈伸和外展內(nèi)收動作），膝關(guān)節(jié)的矢狀面自由度（完成屈曲動作）和踝關(guān)節(jié)的矢狀面自由度（完成背屈和跖屈動作）。矢狀面上的自由度都屬于主動自由度，設(shè)置了串聯(lián)彈性直線驅(qū)動器。髖關(guān)節(jié)冠狀面自由度為被動自由度，通過人體髖部的開合實現(xiàn)行走時的轉(zhuǎn)向。

根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種防失穩(wěn)框架式助行腿，包括可分體的移動框架和外骨骼機械腿，其特征在于：

1）??在所述分體的移動框架內(nèi)有兩個連接座與一根連接長桿和兩個連接架相連接，兩個連接架分別與二條所述外骨骼機械腿相連，?

2）??在所述連接長桿與框架之間為空套配合，使框架可以繞連接長桿轉(zhuǎn)動，使可分體的移動框架前部可在水平方向上自由開合。

3）??所述兩條外骨骼機械腿是大腿骨架通過髖關(guān)節(jié)與所述連接架鉸接，大腿骨架通過膝關(guān)節(jié)和小腿骨架鉸接，小腿骨架通過踝關(guān)節(jié)和腳板鉸接，所述三個關(guān)節(jié)全部由彈性直線驅(qū)動器驅(qū)動。

4）??還有一根加強桿連接所述兩個連接座，連接座與加強桿和連接長桿之間的連接為通過螺釘壓板方式的固定連接，連接座與連接架之間是通過銷釘?shù)你q接，使整個外骨骼機械腿可以繞銷釘?shù)呢Q直方向轉(zhuǎn)動。

上述可分體的移動框架結(jié)構(gòu)是：采用直角接頭與四向接頭把橫桿和四根縱桿接合起來形成帶兩層橫桿的矩形框架，該框架矩形框架的縱桿底部均安裝了四個帶剎車的萬向輪，兩根上橫桿與所述連接長桿之間用萬向接頭連接，萬向接頭的安裝孔與連接長桿的外徑之間采用空套配合，這樣整個框架可以繞連接長桿轉(zhuǎn)動。所述兩橫竿從中割斷，并在兩側(cè)加小豎桿增強剛性，割斷的兩橫桿平時用連接板和銷釘固定仍然成一體形成學步車式的整體框架，只有在上下樓梯時拆除連接板和銷釘將框架從前部分開，分開的框架可以繞萬向接頭的中心向兩側(cè)面來開形成手持拐杖，此時要將萬向輪的剎車壓下防止輪子滾動。