[發明專利]外骨骼穿戴式健身與康復機

無效

• 申請號: 201210122745.6
• 申請日: 2012-04-24
• 公開（公告）號: CN102648884A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: 羅慶生;韓寶玲;趙欣馳;馮達;羅翔輝;曹虹蛟;呂金科;趙維晨
• 申請（專利權）人: 趙欣馳
• 主分類號: A61H1/00
• 分類號: A61H1/00;A63B21/005
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 高燕燕;付雷杰

1.一種外骨骼穿戴式健身與康復機，其特征在于，包括肢體模塊和軀干模塊，肢體模塊包括兩個手部模塊和兩個腳部模塊，其中兩個手部模塊沿軀干模塊的豎直中心線左右對稱，兩個腳部模塊沿軀干模塊豎直中心線左右對稱；

手部模塊包括第一動力模塊(1)、第二動力模塊(2)、第三動力模塊(3)、大臂管(5)和手部伸長部件(4)，其中大臂管(5)為直角結構；

第一動力模塊(1)包括基座A、舵機A(9)、舵機B(10)、圓柱齒輪A(11)、圓柱齒輪B(12)、軸B(13)、軸承座B(14)、錐齒輪A(15)、錐齒輪B(16)、軸承座A(17)和軸A(18)；其連接關系為：基座A為雙層臺階式結構，舵機A(9)通過固定在基座A的上層表面；錐齒輪A(15)與舵機A(9)的輸出軸固接，其中錐齒輪A(15)的軸線處于豎直方向；錐齒輪A(15)和軸線與其垂直的錐齒輪B(16)嚙合；錐齒輪B(16)與軸A(18)固接，軸A(18)位于舵機A(9)的正下方，即軸A(18)動力輸出的方向為水平向后；軸A(18)通過軸承與軸承座A(17)配合，軸承座A(17)與基座A連接；舵機B(10)固定在基座A的下層表面上，圓柱齒輪A(11)與舵機B(10)的輸出軸連接，圓柱齒輪A(11)與圓柱齒輪B(12)嚙合，其中圓柱齒輪A(11)和圓柱齒輪B(12)的軸線均處于豎直方向；圓柱齒輪A(11)與軸B(13)連接，軸B(13)動力輸出的方向為豎直向下；軸B(13)通過軸承與軸承座B(14)配合，軸承座B(14)固定在基座A上；

第二動力模塊(2)包括基座B、舵機C(22)、圓柱齒輪C(23)、圓柱齒輪D(24)、軸C(25)和軸承座C(26)；其各部分的連接關系為：舵機C(22)固定在基座B上，圓柱齒輪C(23)固定在舵機C(22)的輸出軸上，圓柱齒輪D(24)與圓柱齒輪C(23)嚙合，其中圓柱齒輪C(23)和圓柱齒輪D(24)的軸線均處于豎直方向；圓柱齒輪D(24)與軸C(25)固接，軸C(25)的豎直向下輸出動力；軸C(25)通過軸承與軸承座C(26)配合，軸承座C(26)固定在基座B上；

第三動力模塊(3)包括基座C、舵機D(28)、錐齒輪C(29)、錐齒輪D(30)、軸D(31)和軸承座D(32)，其各部分的連接關系為：舵機D(28)固定在基座C的上表面，錐齒輪C(29)與舵機D(28)的輸出軸固接，其中錐齒輪C(29)的軸線處于豎直方向；錐齒輪C(29)和軸線與其垂直的錐齒輪D(30)嚙合，錐齒輪D(30)與軸D(31)固接，軸D(31)位于舵機D(28)的正下方，即軸D(31)水平向后輸出動力；軸D(31)同時通過軸承與軸承座D(32)配合，軸承通過軸承座蓋與軸承座D(32)壓緊，軸承座D(32)固定在基座C下表面；

手部伸長部件(4)包括小臂大套管(33)、鎖緊調位機構A(34)、小臂直管(35)、小臂折彎管(36)、手柄T管(37)、手柄旋轉軸(38)、手柄分叉(39)和手柄套管(40)；其各部分的連接關系為：小臂大套管(33)為直角結構，其豎直部分的端部通過鎖緊調位機構A(34)與小臂直管(35)連接，小臂直管(35)的另一端通過直角彎管與小臂折彎管(36)連接；小臂折彎管(36)的另一端和軸線與其垂直的手柄T管(37)連接；手柄T管(37)的上端連接手柄分叉(39)，手柄分叉(39)為U形結構，手柄分叉(39)的左右兩端之間安裝手柄芯管，手柄芯管外套裝橡膠制的手柄套管(40)；手柄芯管的兩個端面分別安裝有手柄端蓋；手柄旋轉軸(38)套裝在手柄T管(37)內；在手柄分叉(39)與手柄T管(37)的連接處，手柄分叉(39)與手柄旋轉軸(38)連接；

鎖緊調位機構A(34)的具體結構為：小臂大套管(33)和小臂直管(35)通過松緊環鎖緊扣(41)連接在一起，在小臂大套管(33)內部與小臂直管(35)的連接端有兩個相對安裝的花型松緊環(42)，在小臂直管(35)上和小臂大套管(33)的連接端安裝有沉頭螺釘(43)，沉頭螺釘(43)的螺釘頭未完全沉入管壁，即沉頭螺釘(43)在管壁上有凸起；同時在小臂大套管(33)的內壁加工有與沉頭螺釘(43)上的凸起相對應的直槽(45)；

手部模塊的整體連接關系為：手部伸長部件(4)中小臂大套管(33)水平部分的端部與第一動力模塊(1)中軸B(13)的動力輸出端連接，第一動力模塊(1)中軸A(18)的動力輸出端與大臂管(5)的一端連接，大臂管(5)的另一端與第二動力模塊(2)中軸C(25)的動力輸出端連接；第三動力模塊(3)中軸D(30)的動力輸出端與第二動力模塊(2)的基座連接，第三動力模塊(3)驅動第二動力模塊(2)整體轉動；

腳部模塊包括第四動力模塊(46)、第五動力模塊(47)、第六動力模塊(48)、第七動力模塊(49)、大腿管(51)、腳部伸長部件(50)和足部部件(52)；其中大腿管(51)為直角結構；第四動力模塊(46)與第一動力模塊(1)結構相同，第六動力模塊(48)與第三動力模塊(3)結構相同；第五動力模塊(47)與第七動力模塊(49)均和第二動力模塊(2)結構相同；

腳部伸長部件(50)包括小腿大套管(53)、小腿直管(54)、鎖緊調位機構B(55)和小腿底端連接件(56)；其中鎖緊調位機構B(55)與鎖緊調位機構A(34)的結構相同；小腿大套管(53)豎直部分的端部通過鎖緊調位機構B(55)與小腿直管(54)連接，小腿直管(54)的另一端與小腿底端連接件(56)相連；足部部件包括足部座(57)、塑料板(58)和橡膠墊(59)；其中足部座(57)豎直放置，塑料板(58)和橡膠墊(59)均水平放置，足部座(57)與塑料板(50)連接，塑料板(50)與橡膠墊(51)連接；

腳部模塊的整體連接關系為：足部部件中足部座(57)的頂部與第五動力模塊(47)的動力輸出軸連接，第五動力模塊(47)的基座與腳部伸長部件(50)中的小腿底端連接件(56)相連；小腿大套管(53)水平部分的端部與第四動力模塊(46)的豎直動力輸出軸連接，第四動力模塊(46)的水平動力輸出軸與大腿管(51)的一端連接，大臂管(51)的另一端與第七動力模塊(49)的動力輸出軸連接；第六動力模塊(48)的動力輸出軸與第七動力模塊(49)的基座連接，第六動力模塊(48)驅動第七動力模塊(49)整體轉動；

軀干模塊包括臀部基板(60)、肩部基板(68)和運動機構；臀部基板(60)和肩部基板(68)位于同一豎直面內，肩部基板(68)位于臀部基板(60)上方；肩部基板(68)的對稱軸與臀部基板(60)的對稱軸重合；所述運動機構在該對稱軸的左右兩邊對稱布置；

右側運動機構包括舵機E(62)、連桿A(63)、連桿B(64)、連桿C(65)、連桿D(81)、大套盤(73)、承重套桿(74)、舵機F(75)、承重桿(76)、傳動軸(79)、芯軸、絲桿(69)、滑塊、電機(72)和大套盤轉動撐桿(82)；其中連桿C(65)為半圓形結構，該半圓形結構的對稱線沿水平方向，連桿C(65)有三個鉸接端，分別位于半圓形結構的頂部、底部及外圓周，其中外圓周上的鉸接端位于其水平對稱線的位置；連桿D(81)為直角結構，該直角結構水平部分的端部有豎直向下的連接軸；

其連接關系為：舵機E(62)通過臀部基板(60)下端的舵機固定架(2)固定在臀部基板(60)上，舵機E(62)的輸出軸垂直穿過臀部基板(60)后與連桿A(63)連接，該連接點記為A點；連桿A(63)的另一端與連桿B(64)動連接，該連接點記為B點；連桿B(64)的另一端與連桿C(65)外圓周上的鉸接端動連接，該連接點記為C點；連桿C(65)底部的鉸接端通過軸承與臀部基板(60)連接，該連接點記為D點，其中軸承的轉動方向垂直與臀部基板(60)；保證依次連接A點、B點、C點、D點后形成平行四邊形結構；連桿C(65)頂部的鉸接端為柱形結構，連桿C(65)頂部的鉸接端與連桿D(81)水平部分端部的連接軸沿該連接軸的軸線方向鉸接；連桿D(81)豎直部分上端的外側固定舵機F(75)，舵機F(75)的輸出軸垂直于連桿D(81)的豎直部分；舵機F(75)的輸出軸通過傳動軸(79)與承重桿A(76)連接，承重桿A(76)與承重套桿(74)表面的滑槽配合，相互只能沿滑槽方向運動；承重套桿(74)通過芯軸安裝在肩部基板(68)上，芯軸的安裝方式為：在肩部基板(68)左側加工有大套盤(73)的安裝孔，大套盤(73)的圓心所在水平線高于舵機F(75)的輸出軸水平狀態時的軸線位置；大套盤(73)在其安裝孔內與肩部基板(68)動連接，大套盤(73)只能沿其軸向轉動；在大套盤(73)上加工有芯軸的安裝孔，，設該安裝孔所在點為E點；芯軸在其安裝孔內與大套盤(73)動連接，且芯軸只能沿其軸向轉動，承重套桿(74)左側端部與芯軸固接；絲桿(69)安裝在位于肩部基板(68)對稱軸上的絲桿安裝槽內，滑塊安裝在絲桿(69)上，滑塊與絲桿(69)配合，可沿絲桿(69)上下移動，絲桿(69)頂部與電機(72)的輸出軸相連；大套盤轉動撐桿(82)的一端與大套盤(73)連接，設該連接點為F點，另一端與滑塊連接；所述F點和E點的連線經過大套盤(73)的圓心；左側運動機構中的承重套桿通過肩部跨越件(83)與位于肩部基板(68)右側的芯軸連接。

本發明整體連接關系為：兩個手部模塊分別通過各自第三動力模塊的基座固接在軀干模塊中肩部基體(68)的左右兩側，兩個腳部模塊分別通過各自第六動力模塊的基座固接在軀干模塊中臀部基板(60)的左右兩側，兩個手部模塊、兩個腳部模塊及軀干模塊間的運動相互獨立。