[發明專利]包括具有兩個樞轉軸線的機械踝部連接件的外骨骼

有效

• 申請號: 201680031898.6
• 申請日: 2016-04-07
• 公開（公告）號: CN107708639B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 蒂博·蓋伊拉爾;亞歷山大·布朗熱
• 申請（專利權）人: 萬德克拉夫特公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王瑞朋;張玫

本發明涉及外骨骼，其包括：足部結構、下腿部結構、具有樞轉軸線的機械膝部連接件以及機械踝部連接件，其將足部結構連接到下腿部結構并且包括第一樞轉連接件，第一樞轉連接件具有基本上平行于機械膝部連接件的樞轉軸線的第一樞轉軸線，以及第二樞轉連接件，第二樞轉連接件具有與第一樞轉軸線垂直并且當外骨骼直立且靜止時與支撐平面形成30°與60°之間的角度的第二樞轉軸線。

技術領域

本發明涉及用于人的移動性協助系統或外骨骼，其能夠支撐尤其受到運動障礙影響的使用者。

背景技術

外骨骼通常地包括骨盆結構、兩個腿部結構、兩個足部結構與兩個髖部結構：

骨盆結構構造為當穿戴外骨骼時定位在使用者腎臟后面并且可以通過套帶或條帶固定到骨盆；

每個腿部結構都構造為面向使用者的腿部中的一個(根據此結構面向使用者的左或右腿部)定位，并且包括相應地布置為面向使用者的大腿與小腿的上腿部分與下腿部分。

每個足部結構還包括支撐平面，當足部平放時，使用者的足部中的一個(根據此結構，左足或右足)可以被支撐在該支撐平面上。

每個髖部結構都構造為面向髖部中的一個定位(根據此結構左或右髖部)。

外骨骼的完全控制需要致動器與結構連接件允許外骨骼的移動，并且由此允許穿戴外骨骼的使用者的移動。機械連接件通常地包括樞轉連接件、滑動連接件和/或球接合連接件，同時致動器可以包括圓柱體、電機等。

這些機械連接件與致動器選擇為在不傷害穿戴它的使用者的情況下允許外骨骼的移動。為此目的，特別重要的是不施加使用者的肢體不能經受的力并且提供具有小輪廓與中等重量的外骨骼。

WO2011/002306例如描述了用于控制由使用者穿戴的外骨骼，并且具有外骨骼的與使用者的身體部分相應的不同構件相關聯的致動器的系統。外骨骼尤其包括主足部致動器與輔助足部致動器，其構造為致動足部結構并且使其能夠適于地形。

為此目的，主足部致動器構造為利用樞轉連接件圍繞與膝部的樞轉軸線平行的軸線致動足部結構相對于下腿部結構的旋轉。輔助足部致動器與此同時用于允許足部結構適于地形。然而，此踝部結構相對地復雜、笨重、沉重并且能量密集。

以申請人的名義還在2014年3月21日提交的文獻FR1452370中提出了外骨骼，其包括腿部結構、足部結構以及將足部結構連接到腿部結構的踝部樞轉連接件，其中，踝部樞轉連接件具有傾斜樞轉軸線，即未落入到外骨骼的前平面、矢量平面與水平平面之間的任何參考平面內的樞轉軸線。由此，踝部樞轉連接件與足部結構的支撐平面形成包括在0°與30°之間的非零角度，以及相對于與支撐平面的中間縱向軸線垂直的平面包括在0°到45°之間的非零角度。此構造具有在踝部處產生利用如上所示定向的僅一個致動器與自然的人類移動類似的移動的優點。外骨骼的結構被簡化與減輕。此外，此結構減少了腿部的空間的橫向使用，由此降低了在行走運動過程中碰撞的風險。

發明內容

由此，本發明的目的是提供改進外骨骼的行走運動過程中的穩定性并且正確地復制人行走運動的解決方案，其是緊湊的并且具有中等重量。

為此，本發明提出了外骨骼，包括：

足部結構，其包括構造為接收使用者的足部的支撐平面；

下腿部結構，其構造為接收使用者的腿部的下部；

機械膝部連接件，其構造為將下腿部結構連接到構造為接收使用者腿部的上部的上腿部結構，機械膝部連接件具有樞轉軸線；以及