[發(fā)明專利]一種基于離合器分時調(diào)控的髖膝雙關(guān)節(jié)被動外骨骼裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811075244.0
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109528451B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳文斌;衛(wèi)通通;周天成;吳霜;熊蔡華
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種基于離合器分時調(diào)控的髖膝雙關(guān)節(jié)被動外骨骼裝置，其特征在于，包括腰部支撐組件(I)、連接組件(II)、大腿組件(III)、離合器組件(IV)、小腿組件(V)和彈性元件組件(VI)，其中：

所述腰部支撐組件(I)用于固定在腰部，所述連接組件(II)用于連接腰部支撐組件(I)和大腿組件(III)，其設(shè)置有兩組并且左右對稱布置在支撐組件(I)的兩側(cè)，所述大腿組件(III)設(shè)置有兩組，兩組大腿組件(III)分別與兩組連接組件(II)相連，用于固定在大腿上；

所述離合器組件(IV)設(shè)置有兩組，兩組離合器組件(IV)分別安裝在兩組大腿組件(III)上，用于分時調(diào)控膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的能量，所述小腿組件(V)設(shè)置有兩組并且左右對稱布置在兩組大腿組件(III)的下方，用于固定在小腿上，所述彈性元件組件(VI)設(shè)置有兩組且左右對稱布置，其連接所述腰部支撐組件(I)和小腿組件(V)，并且穿過離合器組件(IV)；

每組所述離合器組件(IV)均包括離合器支架(23)、離合器蓋板(18)、棘輪(20)、行程擋片(21)、導(dǎo)線輪(22)、棘爪(33)和棘爪繩(11)，其中，所述離合器支架(23)安裝在大腿組件(III)的大腿后環(huán)箍(9)上，所述棘輪(20)、行程擋片(21)和導(dǎo)線輪(22)通過一花鍵軸(28)安裝在所述離合器支架(23)和離合器蓋板(18)之間，保證棘輪(20)、行程擋片(21)和導(dǎo)線輪(22)同步轉(zhuǎn)動，所述棘爪(33)通過棘爪軸(32)可轉(zhuǎn)動的安裝在離合器支架(23)和離合器蓋板(18)之間，所述棘爪繩(11)的上端連接在連接組件(II)的棘爪力臂(13)上，下端連接在棘爪(33)上，當(dāng)大腿后擺時，棘爪繩(11)拉動棘爪(33)轉(zhuǎn)動，使棘爪(33)與棘輪(20)脫離嚙合；

每組所述彈性元件組件(VI)均包括拉伸彈簧(3)、彈簧連接繩(5)、棘爪扭簧(27)和導(dǎo)線輪扭簧(29)，其中，所述拉伸彈簧(3)上端連接在連接組件(II)的彈簧力臂(1)上，下端與所述彈簧連接繩(5)的上端相連，所述彈簧連接繩(5)的中部連接在導(dǎo)線輪(22)上，下端連接在小腿組件(V)的小腿后環(huán)箍(7)上，棘爪扭簧(27)安裝在棘爪(33)與離合器蓋板(18)之間，用于將棘爪(33)回位至初始位置，當(dāng)大腿后擺時，棘爪繩(11)將會拉動棘爪(33)轉(zhuǎn)動，使棘爪(33)與棘輪(20)脫離嚙合，此時棘爪扭簧(27)具有一定的回復(fù)力矩，當(dāng)大腿前擺時，棘爪繩(11)處于松弛狀態(tài)，棘爪扭簧(27)帶動棘爪(33)回位至初始位置，導(dǎo)線輪扭簧(29)安裝在導(dǎo)線輪(22)和離合器支架(23)之間，用于將導(dǎo)線輪(22)回位至初始位置，當(dāng)人處于直立狀態(tài)時，彈簧連接繩(5)拽動導(dǎo)線輪(22)旋轉(zhuǎn)一定角度，此時導(dǎo)線輪扭簧(29)具有一定回復(fù)力矩，當(dāng)大腿后擺、膝關(guān)節(jié)彎曲時，彈簧連接繩(5)處于松弛狀態(tài)，導(dǎo)線輪(22)在導(dǎo)線輪扭簧(29)的作用下回位至初始安裝位置。

2.如權(quán)利要求1所述的基于離合器分時調(diào)控的髖膝雙關(guān)節(jié)被動外骨骼裝置，其特征在于，所述腰部支撐組件(I)包括兩腰部支具(14)、腰部柔性綁帶(17)和腰部支具連接件(2)，所述腰部支具連接件(2)用于連接所述兩腰部支具(14)的一端，所述腰部柔性綁帶(17)用于連接兩腰部支具(14)的另一端，以將腰部支具(14)固定在腰部以承受力支撐。

3.如權(quán)利要求2所述的基于離合器分時調(diào)控的髖膝雙關(guān)節(jié)被動外骨骼裝置，其特征在于，每組所述連接組件(II)均包括棘爪力臂連接件(12)、棘爪力臂(13)、彈簧力臂(1)、髖關(guān)節(jié)運動連接件(4)、大腿連桿(10)和膝關(guān)節(jié)運動連接件(16)，其中，所述棘爪力臂連接件(12)用于將所述棘爪力臂(13)連接在所述腰部支具(14)上，所述彈簧力臂(1)安裝在所述腰部支具(14)上，所述髖關(guān)節(jié)運動連接件(4)分別鉸接所述棘爪力臂連接件(12)以及所述大腿連桿(10)的上端，以便保證大腿連桿(10)隨大腿自由運動，所述膝關(guān)節(jié)運動連接件(16)與所述大腿連桿(10)的下端鉸接。

4.如權(quán)利要求3所述的基于離合器分時調(diào)控的髖膝雙關(guān)節(jié)被動外骨骼裝置，其特征在于，每組所述大腿組件(III)均包括大腿后環(huán)箍(9)和大腿柔性綁帶(15)，所述大腿后環(huán)箍(9)鉸接在所述膝關(guān)節(jié)運動連接件(16)上，所述大腿柔性綁帶(15)用于將所述大腿后環(huán)箍(9)緊貼在大腿上。

5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的基于離合器分時調(diào)控的髖膝雙關(guān)節(jié)被動外骨骼裝置，其特征在于，每組所述小腿組件(V)均包括小腿后環(huán)箍(7)、小腿前環(huán)箍(6)和小腿柔性綁帶(8)，所述小腿后環(huán)箍(7)和所述小腿前環(huán)箍(6)通過銷軸鉸接在一起，所述小腿柔性綁帶(8)將所述小腿后環(huán)箍(7)和所述小腿前環(huán)箍(6)固定在小腿上。