[實用新型]一種用直線電機驅動的人體下肢外骨骼助行裝置

無效

• 申請號: 201120010940.0
• 申請日: 2011-01-14
• 公開（公告）號: CN201920940U
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 劉勤
• 申請（專利權）人: 劉勤
• 主分類號: A61F2/60
• 分類號: A61F2/60;A61F2/70;A61H3/00;A61F4/00
• 代理公司: 成都博通專利事務所 51208
• 代理人: 謝煥武

技術領域

本實用新型涉及一種可置于人體下肢的助行外骨骼，尤其是一種用直線電機驅動的人體下肢外骨骼助行裝置。

背景技術

現有外骨骼裝置作為人類助行的裝置，越來越被各領域重視，特別是醫療康復領域。現有外骨骼裝置普遍分為液壓驅動型和旋轉電機驅動型。如：中國發明專利ZL200410053695.6號公開了一種可穿戴式的下肢步行外骨骼，該可穿戴式的下肢步行外骨骼是由腰部支撐、髖部四桿機構、膝蓋四桿機構、腳踝四桿機構和足底支撐依次串連構成。針對截肢病人或者肌肉萎縮病人，該發明可以利用事先編好的步行程序用作輔助行走工具。對于一般旅游者或者體弱者，可以先穿著該發明行走，由位移傳感器定時采集穿戴者步行時的運動位姿信號，并通過計算機記錄穿戴者的步態，然后逐步復現穿戴者的步態，模仿穿戴者的行走步態，實現輔助或者增強穿戴者步行運動能力的作用。使用該發明可在一定程度上減輕步行者疲勞，提高人體運動極限，并增強人體攜帶重物運動的能力。該發明既可作為下肢截肢病人或者肌肉萎縮病人的助行器，也可作為徒步旅行的代步工具或野外科考裝備。又如中國發明專利申請200680006514.1號公開的一種下部肢體外骨骼，該包括兩個可經配置以耦合至所述人體下肢且經配置以在其站立階段期間倚靠在地面上的腿部支撐件。每一腿部支撐件包括一大腿連接段、一小腿連接段及兩個膝蓋關節。每一膝蓋關節經配置以使各自小腿連接段與各自大腿連接段之間能夠彎曲及伸展。所述下部肢體外骨骼還包括可經配置以耦合至人體上半身的外骨骼軀干。所述外骨骼軀干可以可旋轉方式連接至所述腿部支撐件的大腿連接段，從而使腿部支撐件與外骨骼軀干之間能夠彎曲及伸展。在此例示性實施例中，在周期性膝蓋運動期間，腿部支撐件的小腿連接段與各自大腿連接段之間的彎曲及伸展運動所需的能量是由人體來提供。還有一些用于研究的旋轉電機驅動型外骨骼系統。

但是，現有外骨骼采用液壓缸或旋轉電機作為驅動裝置存在以下缺陷：1、液壓油缸驅動需要較多的部件，如油箱、閥門、油缸、油路管道等。不僅增加了制造成本、重量和體積，而且增加系統熱量，影響系統正常工作。另外，液壓缸噪聲大、控制復雜、控制難度也大。其次，能耗大(小型液壓系統的效率不到70％)、液壓控制系統故障高、運行可靠性差，維護工作量大。2、旋轉式電機驅動的缺陷是提供的力矩小，不能滿足系統要求；力矩大的旋轉電機體積大，占據空間大，妨礙系統運行；系統的外骨骼動作幅度小，電機旋轉角度小，難以控制且控制精確度不能滿足使用要求。因此，現有外骨骼裝置存在缺陷，需要進一步改進。

實用新型內容

本實用新型的目的是在現有外骨骼裝置的結構上進行改進，提供一種體積小、能耗低、易于控制且制造成本少的一種用直線電機驅動的人體下肢外骨骼助行裝置。

本實用新型的一種用直線電機驅動的人體下肢外骨骼助行裝置包括上部固定裝置、髖關節部件、大腿部件、小腿部件、踝骨部件、底板、電源、控制裝置、傳感器和驅動裝置，所述髖關節部件與大腿部件活動連接，所述大腿部件與小腿部件活動連接，小腿部件與踝骨部件活動連接，所述踝骨部件與底板活動連接，所述電源與控制裝置相連通，所述傳感器與控制裝置相連通，所述控制裝置與驅動裝置相連通，其特征是所述驅動裝置為直線電機驅動裝置。

本實用新型中所述的上部固定裝置為使用時固定人體下肢外骨骼助行裝置在人體上的裝置或結構，可以是腰帶，通過腰帶束縛在人體腰部，讓所述腰帶與髖關節部件連接；也可以是髖關節部件延伸部，讓髖關節部件延伸部束縛在人體大腿部等等。這樣一來，本實用新型的一種用直線電機驅動的人體下肢外骨骼助行裝置就可以通過各種上部固定裝置(束縛裝置)在使用時與人體連接，起到支撐人體或/和固定助行裝置的作用。

本實用新型中所述直線電機驅動裝置可以是膝關節直線電機驅動裝置，所述膝關節直線電機驅動裝置的一端與大腿部件連接，所述膝關節直線電機驅動裝置的另一端與小腿部件連接；當然，所述直線電機驅動裝置也可以是髖關節直線電機驅動裝置，所述髖關節直線電機驅動裝置的一端與髖關節部件連接，所述髖關節直線電機驅動裝置的另一端與大腿部件連接；還可以是踝骨部直線電機驅動裝置，所述踝骨部直線電機驅動裝置一端與小腿部件傳動連接，所述踝骨部直線電機驅動裝置另一端與底板傳動連接。必要時，所述直線電機驅動裝置甚至可以由膝關節直線電機驅動裝置、髖關節直線電機驅動裝置和踝骨部直線電機驅動裝置共同構成。根據具體使用情況，所述直線電機驅動裝置也可以任意搭配組合。