[發明專利]一種多關節剛柔結合助力下肢外骨骼

有效

• 申請號: 202010549936.5
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111773026B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 吳新宇;曹武警;陳春杰;朱路;王大帥;何勇;馬躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 黎堅怡

1.一種多關節剛柔結合助力下肢外骨骼，其特征在于，包括：

髖關節綁縛系統，包括髖關節綁縛件以及設置在所述髖關節綁縛件上的驅動組件，所述髖關節綁縛件可穿戴于人體的腰部；以及

腿部支撐系統，連接于所述髖關節綁縛系統，所述腿部支撐系統可穿戴于人體的腿部；

其中，所述腿部支撐系統包括：第一繩索、第二繩索、大腿部件、膝關節部件以及小腿部件，所述大腿部件、所述膝關節部件以及小腿部件相互配合以支撐人體的腿部；

所述大腿部件包括：大腿支撐件以及設置在所述大腿支撐件上的大腿綁縛件，所述大腿綁縛件通過所述第一繩索連接于所述驅動組件；

所述小腿部件包括：小腿支撐件以及設置在所述小腿支撐件上的小腿綁縛件，所述大腿支撐件下端和所述小腿支撐件上端通過所述膝關節部件連接，所述小腿綁縛件通過所述第二繩索連接于所述驅動組件；

所述大腿支撐件與所述膝關節部件連接的一端上設有安裝凸臺，所述安裝凸臺上設有轉動軸，所述小腿支撐件與所述膝關節部件連接的一端開設有第一安裝孔以及第二安裝孔；

所述膝關節部件包括膝關節組件，所述膝關節組件包括外殼、第一螺釘、滾動軸承、扭簧以及關節軸承，所述第一螺釘通過所述滾動軸承固定于所述第一安裝孔中，所述扭簧設置于所述第二安裝孔內，所述關節軸承套設于所述安裝凸臺上；

所述轉動軸依次穿設于所述扭簧和所述外殼的通孔內；

所述小腿支撐件與所述膝關節部件連接的一端的周沿上設有第一卡槽；

所述膝關節部件還包括推桿組件，所述推桿組件包括固定結構件、推桿以及轉動彈性件，所述固定結構件固定連接所述大腿支撐件，所述推桿設置在所述固定結構件上，所述轉動彈性件與所述推桿連接，且所述轉動彈性件遠離所述推桿的一端可卡設在所述第一卡槽內；

當人體處于站立狀態時，所述推桿伸出并帶動所述轉動彈性件向下運動，直至所述轉動彈性件卡設于所述第一卡槽內，此時，所述轉動彈性件可壓縮，所述膝關節部件可在轉動預設角度后鎖定，同時，所述扭簧能量釋放并為膝關節的站立伸展動作提供被動助力；

當人體腳后跟抬起時，進入擺動伸展期，所述推桿回縮并帶動所述轉動彈性件向上運動，以使所述轉動彈性件脫離所述第一卡槽，同時，所述驅動組件帶動所述第二繩索拉伸，以使所述小腿綁縛件帶動所述膝關節部件主動屈曲旋轉，所述扭簧被壓縮并儲能；

在所述擺動伸展期時，所述驅動組件帶動第一繩索拉伸，以使所述大腿綁縛件為髖關節的屈曲動作提供主動助力，同時，所述第二繩索放松，所述扭簧釋放儲能并為膝關節部件的擺動伸展動作提供被動助力。

2.根據權利要求1所述的多關節剛柔結合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述小腿部件還包括：第一減震件，設置在所述小腿支撐件遠離所述膝關節部件的下端；

在人體腳后跟落地時，所述第一減震件著地減震并儲能；

在所述擺動伸展期時，所述第一減震件釋放儲能并為膝關節部件的擺動伸展動作提供助力。

3.根據權利要求1所述的多關節剛柔結合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述推桿為絲杠傳動件或電磁推桿；

其中，所述絲杠傳動件包括：

電磁鐵、直線電機或旋轉電機中的至少一種；以及

滾珠絲杠或梯形絲杠中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的多關節剛柔結合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述驅動組件包括：第二螺釘、繩索固定塊、線盤、線管、電機固定塊、減速器、電機、電機軸端蓋；

所述髖關節綁縛件包括：綁縛帶以及設置在所述綁縛帶上的腰部固定板、可調卡扣，所述可調卡扣用于實現所述綁縛帶與人體腰部的勒緊和放松；

其中，所述驅動組件通過所述腰部固定板固定于所述綁縛帶，所述電機和所述減速器通過所述電機固定塊固定于所述腰部固定板上，所述繩索固定塊通過所述第二螺釘與所述線盤連接，所述電機與所述減速器的輸入軸連接，所述減速器的輸出與所述線盤連接，所述線盤與所述電機軸端蓋連接，所述線管上的柱狀體卡設于所述線盤上的第二卡槽內。

5.根據權利要求1所述的多關節剛柔結合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述第一繩索、所述第二繩索為鮑登繩、鋼絲線、大力馬線中的至少一種。