[發明專利]可折疊便攜式下肢外骨骼

有效

• 申請號: 201610009000.7
• 申請日: 2016-01-08
• 公開（公告）號: CN105686927B
• 公開（公告）日: 2017-07-11
• 發明（設計）人: 宋勝利;趙明;鄒正宇;白攀峰;陳文浩;孫佳星
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: A61F4/00
• 分類號: A61F4/00;A61H1/02;A61H3/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種助力技術，尤其是一種野外行軍作戰助力技術，具體地說是一種可折疊便攜式下肢外骨骼。

背景技術

眾所周知，外骨骼機器人是一種可穿戴機械裝置，它既可以通過檢測人體運動信息，跟隨人體運動，進而替人體承受負載，減輕人體負重感；又可以通過步態規劃，讓機器人帶著人體運動，進行康復訓練。因而外骨骼機器人在軍事作戰、災害救援及康復治療等領域具有廣闊的應用前景。尤其是在軍事、科考、消防營救等領域，士兵、科考人員及消防營救人員常常需要長距離行走、背負重物、運送傷員、野外作業、登山探險等，這些特殊形式的運動無法借助傳統的交通工具完成，且對運動者的身體素質要求很高，而通過使用外骨骼機器人可以提供充足的力量和耐力來增強長距離行走和負重等能力，從而大大降低完成一些特殊任務的難度。因此對于外骨骼的研究尤為重要。

目前國內外的外骨骼多集中于考量其負載性能，但是對于其便攜性能考量較少，據申請人所知，現有的外骨骼裝置大多不能折疊，造成體積較大，運輸和投送不便，因此，設計一種能夠折疊的便攜式下肢外骨骼具有重要的意義。

發明內容

本發明的目的是針對現有的外骨骼設備中的大腿部分均為直桿形式及受關節部件運動自由度影響造成折疊不便或折疊體積過大的問題，設計一種折疊體積小、運輸、氫送方便的可折疊便攜式下肢外骨骼。

本發明的技術方案是：

一種可折疊便攜式下肢外骨骼，它包括背架1、髖關節組件16、大腿組件17、小腿組件18和踝關節組件14，所述的髖關節組件16安裝在背架1上，大腿組件17上端與髖關節組件16相連，下端與小腿組件18的上端相連，小腿組件18的下端與踝關節組件19相連，踝關節組件19連接有鞋底15其特征是所述的大腿組件17主要由大腿上調桿7、大腿下調桿8、捆綁裝置9和大腿驅動缸11組成，大腿驅動缸11的上端與大腿上調桿7的上端相連，下端與小腿組件18相連；大腿上調桿7和大腿下調桿8插接相連并通過緊固件固定實現大腿部的長度調節，捆綁裝置9安裝在大腿上調桿7上以便與使用者大腿相連，所述的大腿下調桿8呈弧形結構以便小腿組件18中的小腿上調桿10能繞連接大腿組件17和小腿組件18的膝關節轉動收折；大腿上調桿7與髖關節組件16相連處能繞垂直軸回轉實現旋內/旋外運動（左右轉向）的同時，還能作繞額狀軸擺動實現前后跨步功能，髖關節組件16能作繞矢狀軸的回轉擺動實現側抬腿。

所述的髖關節組件16主要由背負連塊2、外展內收板3、髖部連扳4、橫向調節板5和縱向調節板6組成，背負連塊2用于與背架1固定相連，髖部連扳4與背負連塊2固定相連，橫向調節板5一端插入髖部連扳4中并通過緊固件固定，調節橫向調節板5插入髖部連扳4的深度即能調節髖關節組件16的寬度使之與使用者的體寬相適應，橫向調節板5的另一端與外展內收板3的內收端鉸接相接相連，以便使外展內收板3作繞矢狀軸的回轉擺動進而實現外骨骼裝置的側抬腿功能，外展內收板3的外展端與縱向調節板6的一端插接相連，并通過緊固件實現縱向調節板6在外展內收板3外展端的固定以便使髖關節組件16能與使用者的體厚相匹配，縱向調節板6的另一端與大腿通過旋轉副相連，實現大腿的抬起落下運動，同時在髖關節下側另有一水平旋轉副實現行走轉向。

所述的小腿組件18主要由小腿上調桿10、小腿驅動缸12和小腿下調桿13組成，小腿上調桿10和小腿下調桿13插接相連并通過緊固件固定以適應使用者小腿的長度需要，小腿上調桿10通過膝關節與大腿組件鉸接相連，在小腿上調桿10上安裝有捆綁裝置9，小腿下調桿13的下端固定在踝關節組件14上，小腿驅動缸12的上端與小腿上調桿10相連，小腿驅動缸12的下端也安裝在踝關節組件14上。

所述的踝關節組件14包括小腿支撐件1′，小腿支撐件1′的下端樞裝在伸展彎曲軸2′上，伸展彎曲軸2′支承在伸展彎曲架3′上，伸展彎曲架3′在液壓缸的驅動下帶動整個腳踝裝置繞伸展彎曲軸2′運動，伸展彎曲架3′固定在內收外展架5′上，內收外展架5′樞裝在內收外展軸6′上，內收外展軸6′固定安裝在支架7′上，支架7′通過其下部的銷軸可轉動地安裝在鞋底旋轉平板9′上，鞋底旋轉平板9′固定安裝在鞋底板11′上，鞋底板11′上設有腳面固定件10′。

在支架7′上、內收外展架5′的兩側設有防止內收外展架5′過度轉動的限位擋板8′。

所述的鞋底旋轉平板9′設有供支架7′底部的限位銷插入的弧形安全限位導向槽13′。

所述的鞋底板11′安裝有柔性緩沖墊12′。