[發(fā)明專利]一種無源助行外骨骼

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910958856.2
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN111840006A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設計）人: 劉坤;吉碩;劉勇
• 申請（專利權）人: 邳州利康沃智能康復設備有限公司
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明所述的一種無源助行外骨骼包括腰部固定支撐裝置、大腿支撐裝置、小腿支撐裝置、腳部支撐裝置，依照健康人體步態(tài)行走過程中髖、膝和踝關節(jié)在運動過程中的關鍵自由度和人體空間姿態(tài)，充分考慮腰腹、骨盆、大腿、小腿等人體工學特點，各主要構件設計為滿足力學屬性的曲線形，綁縛在用戶下肢上穿戴使用。通過鉸接軸處加入高摩擦系數(shù)膠墊，可在行走觸地環(huán)節(jié)實現(xiàn)對膝關節(jié)和踝關節(jié)的抱死效果，把用戶上身重量通過各構件向下傳導直至地面，實現(xiàn)在室內進行無源式的助力行走、步態(tài)姿勢矯正訓練、站姿減負等多體態(tài)的使用效果，友好的使用體驗、仿生智能型的使用功能，輕量化的自重與低廉的加工成本，填補了領域空白，利于商品化生產、普及和推廣。

技術領域

本發(fā)明屬于人體運動助行機械設備領域，涉及可對下肢運動功能障礙患者進行步態(tài)運動輔助的一種無源助行外骨骼。

背景技術

人體的步行能力是實現(xiàn)自主生活不可或缺的重要行為之一，而對于下肢運動功能障礙患者或者是有長時間步行、彎腰等需求的特殊職業(yè)人群，通過輔助設備增強或者延長其步態(tài)運動能力，具有重要的價值。目前，國內外結構簡單的運動助行或者步態(tài)訓練設備，常見于健身用動力設備領域，很難使患者實現(xiàn)仿生運動輔助的效果，而非仿生的步態(tài)運動輔助器械會給患者肌肉骨骼等造成不同程度的畸態(tài)康復，或者造成畸態(tài)強迫性輔助，限制了運動的舒適性。目前國內外專用于仿生步態(tài)輔助的設備大多是有源多自由度機械系統(tǒng)，機械結構和控制系統(tǒng)復雜，成本高，造價貴，一般僅適用于醫(yī)院或康復機構中采購使用，很難進行家庭化使用推廣。因此，基于對標健康使用者步態(tài)行走過程中髖、膝和踝關節(jié)的關鍵自由度，依據(jù)仿生學和人體工學原理，設計機械結構簡單、造價低、使用方便、輕量化的無源可穿戴式外骨骼機械設備，助行醫(yī)療器械領域或工業(yè)中產業(yè)工人的護具設備領域，都具有重要意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種無源助行外骨骼，使機構簡單，方便家庭使用推廣，依據(jù)仿生學原理，設計一種在使用者進行步態(tài)行走訓練時，人機交互體驗感良好的行走運動輔助器械，不使用電機等有源設備，并做結構輕量化處理，通過坐板及束帶等做捆束式穿戴使用，為不同的下肢運動功能障礙患者或者有運動續(xù)航需要的用戶提供定制的步態(tài)行走輔助與減負。

為達到上述目的，本發(fā)明通過如下技術方案予以實現(xiàn)：

所述的一種無源助行外骨骼包括腰部固定支撐裝置1、大腿支撐裝置2、小腿支撐裝置3、腳部支撐裝置4，所述腰部固定支撐裝置1置于用戶骨盆外穿戴使用，并在左右髖關節(jié)位置分別與左右兩片大腿支撐裝置2連接后對大腿實現(xiàn)支撐與撥動，所述大腿支撐裝置2下端與小腿支撐裝置3的上端在膝腘處鉸接，小腿支撐裝置3下端與腳部支撐裝置4內外雙位鉸接，最后綁縛在用戶下肢上穿戴使用。

所述的腰部固定支撐裝置1包括腰部支撐座101、腰部橫向束帶102、束帶基座103、腰部縱向束帶104,所述腰部支撐座101為硬質材料一體成型加工，可以緊密貼合用戶骨盆形狀，接近全包裹式置于骨盆后面、腰后、臀下及胯下，之后通過腰部橫向束帶102從用戶腹部橫向束縛后，再與腰部縱向束帶104和束帶基座103扣緊形成一體式束縛緊固，確保腰部固定支撐裝置1可以舒適穩(wěn)固的穿戴使用。

所述的大腿支撐裝置2包括卷簧201、傳動封蓋202、大腿撐片203、大腿束帶204、第一異形銷軸205，所述卷簧201內芯始端套接固定在傳動封蓋202內部中心圓柱軸上，卷簧201外卷終端與腰部支撐座101側面圓槽內壁固定連接，之后傳動封蓋202蓋在腰部支撐座101左右兩側的圓槽上進行鉸接封裝，使二者之間可以實現(xiàn)穩(wěn)定的相對轉動，所述大腿撐片203上端向上焊接在傳動封蓋202外圓面，然后大腿撐片203向下進行90度向內扭形后，下端在膝腘處通過第一異形銷軸205鉸接在小腿支撐裝置3上端，在用戶步態(tài)前行中大腿做向下擺動動作時，大腿撐片203被大腿壓著向下一體擺動，則卷簧201被卷曲壓縮儲能，之后大腿開始做向上擺動進行邁腿動作時，卷簧201釋放所儲彈性勢能，通過大腿撐片203向上為邁腿動作中的大腿提供助力，這一過程中卷簧201有效存儲大腿運動中的重力勢能和動能，并且適時合理釋放提供助力，減少用戶的體能消耗。