[發明專利]一種輕便型模塊化助行外骨骼

有效

• 申請號: 201610060563.9
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105434145B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 朱延河;鄭天驕;袁博文;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 遲芳

技術領域

本發明涉及一種下肢外骨骼，具體涉及一種輕便型模塊化助行外骨骼。

背景技術

對于當前社會數百萬由于腦卒中、脊髓損傷等導致下肢功能喪失的病患以及不斷增長的老齡人口，穿戴式下肢外骨骼以其良好的擬人性與人機交互特點被寄予極大期望，其應用需求日益迫切。目前已有的以助老助殘為目的的下肢助力外骨骼大多較為臃腫沉重，穿脫復雜，需依賴輔助人員，舒適性與穿戴感受較差，因而均停留在樣機試驗階段，難以真正推廣普及應用。而相對較為輕便的下肢外骨骼則多為被動輔助形式，助力效果十分有限，同時也不能應用于完全喪失下肢功能的殘疾病患。

發明內容

本發明為解決現有用于助老助殘的下肢外骨骼存在體積大、質量重、舒適度差、不能獨立穿戴的問題，而提供一種輕便型模塊化助行外骨骼。

本發明一種輕便型模塊化助行外骨骼，所述助行外骨骼包括腰背模塊、兩個大腿模塊和兩個小腿模塊；

腰背模塊包括腰背內側殼、腰背外側殼、兩個內側板、兩個外側板、腰帶、兩個上插拔鎖扣和兩個肩帶，腰背內側殼與腰背外側殼前后平行設置，兩個內側板對稱設置在腰背內側殼的兩側，兩個外側板對稱設置在腰背外側殼的兩側，腰背內側殼、腰背外側殼、兩個內側板和兩個外側板形成一個空心腔體，腰帶設置在內側板的前端，且腰帶的兩端分別與其相對應的內側板固接，兩個上插拔鎖扣分別置于內側板與外側板組成的兩側腔體中，且上插拔鎖扣位于空心腔體的前端，兩個肩帶平行設置在腰背內側殼的前面且固裝在腰背內側殼上；

每個大腿模塊包括大腿基板、大腿外殼、兩個關節支撐殼體、兩個大腿捆綁帶和兩個關節驅動組件，每個關節驅動組件包括驅動電機、電機支撐法蘭、小錐齒輪、大錐齒輪、小繩輪、傳動鋼絲繩、大繩輪、大繩輪軸、輸出件、兩個小繩輪軸承和兩個大繩輪軸承，驅動電機固定在電機支撐法蘭上，電機支撐法蘭固定在大腿基板上，小錐齒輪與驅動電機的輸出軸鍵連接，大錐齒輪與小錐齒輪嚙合，大錐齒輪與小繩輪鍵連接，小繩輪的兩端分別支撐在相對應的小繩輪軸承中，傳動鋼絲繩的一端纏繞在小繩輪上，傳動鋼絲繩的另一端繞過大繩輪后再繞回小繩輪上并固定在小繩輪上，大繩輪與大繩輪軸鍵連接，大繩輪軸的兩端分別支撐在相對應的大繩輪軸承中，輸出件固裝在大繩輪上，兩個大腿捆綁帶上下正對設置且固定于大腿基板的內側端面上，兩個關節驅動組件上下反向設置在大腿基板的外側端面上，且兩個輸出件分別朝上、朝下，兩個關節支撐殼體對稱設置在大腿外殼的上下端并構成外殼體，外殼體扣合在大腿基板的外側端面上，兩個小繩輪軸承和兩個大繩輪軸承分別支撐在相應的大腿基板和關節支撐殼體上；

每個小腿模塊包括小腿基板、小腿外殼、小腿支撐桿、柔性鞋墊、小腿捆綁帶和下插拔鎖扣，小腿捆綁帶固定于小腿基板的內側端面上，小腿外殼扣合在小腿基板的外側端面上，下插拔鎖扣置于小腿外殼與小腿基板組成的空心腔體中，且下插拔鎖扣位于空心腔體的上端，小腿支撐桿的上端與小腿基板通過螺釘固連，小腿支撐桿的下端與柔性鞋墊固連；

兩個大腿模塊互為鏡像設置在腰背模塊的下面，兩個小腿模塊互為鏡像設置在兩個大腿模塊的下面，且大腿捆綁帶和小腿捆綁帶均位于里側，位于上方的輸出件與上插拔鎖扣相連，位于下方的輸出件與下插拔鎖扣相連。

本發明的技術方案具有以下有益效果：

一、本發明采用了模塊化設計與插拔卡扣式組裝的方法，使得助行外骨骼整體分散為腰部、大腿(左右兩條)及小腿(左右兩條、含腳部)共五個模塊，零散的模塊十分利于攜帶，同時便于穿戴者坐著完成穿戴，同時插拔卡扣式組裝的方式使得穿戴者可以獨自完成穿戴，整個過程方便快捷。

二、各組合模塊間的插拔連接采用了機械連接與電氣連接一體化設計，避免了走線帶來的問題，同時也提高了接線的可靠性。

三、將髖關節驅動組件與膝關節驅動組件一體化設計，均置于大腿模塊中，設計的緊湊型布局極大地提升了空間利用率，減小了整體助行外骨骼的體積，避免了結構臃腫。

四、關節驅動組件中，減速環節采用高速端齒輪加末端鋼絲繩傳動的形式，提高輸出軸運動的穩定性，同時減小齒輪組所受的載荷，減少了齒輪的級數與體積，整體上減輕了關節重量，也提高了整體結構的緊湊性。

五、除去關鍵傳動件外，整體結構框架均采用非金屬材料，在滿足承載能力要求的情況下大幅減輕整體重量，同時相對與金屬結構提高了穿戴者在穿戴后的生理與心理舒適感。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構立體圖；

圖2是腰背模塊1的結構立體圖；

圖3是圖2的后視圖；