[發(fā)明專利]一種腰部外骨骼

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010693457.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-17
• 公開（公告）號(hào): CN111805514B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶市牛迪科技發(fā)展有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00;A61H3/00
• 代理公司: 重慶恩洲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50263
• 代理人: 蘭渝宏;熊傳亞

本發(fā)明涉及一種腰部外骨骼裝置，其包括貼合于人體腰部結(jié)構(gòu)的腰板，以及與所述腰板相連的髖關(guān)節(jié)內(nèi)旋/外旋連接部。本發(fā)明更好地實(shí)現(xiàn)了腰部外骨骼裝置與人體腰部的同構(gòu)運(yùn)動(dòng)，讓人體在下肢不動(dòng)的情況下靈活、舒適、可控地扭動(dòng)腰部，優(yōu)化、提升了用戶穿戴外骨骼設(shè)置時(shí)的體驗(yàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于穿戴設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種腰部外骨骼裝置。

背景技術(shù)

外骨骼機(jī)器人是一種可穿戴在人體身體外部，并根據(jù)人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)或人腦意念，采用外部能源或便攜式能源進(jìn)行機(jī)械助力的主動(dòng)式機(jī)械系統(tǒng)。這種裝備在軍事領(lǐng)域，可以使士兵攜帶更多的武器裝備，增強(qiáng)士兵的運(yùn)動(dòng)能力，有效提高單兵的作戰(zhàn)能力；在民用領(lǐng)域，可以廣泛應(yīng)用于登山、旅游、消防、救災(zāi)等需要背負(fù)沉重物資，而車輛又無法通行的情況；在醫(yī)療領(lǐng)域，外骨骼機(jī)器人還可以用于輔助殘疾人、老年人行走，也可以幫助暫時(shí)喪失運(yùn)動(dòng)能力的患者進(jìn)行機(jī)能恢復(fù)訓(xùn)練。因此，具有很廣闊的應(yīng)用前景。

但是，要推廣外骨骼技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還存在的許多的挑戰(zhàn)。例如，雖然外骨骼能夠幫助人體減輕承重負(fù)擔(dān)，但是卻容易因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)無法靈活、穩(wěn)定、貼身地與人體同構(gòu)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致用戶體驗(yàn)往往較差，感覺被不靈活、堅(jiān)硬的機(jī)械結(jié)構(gòu)束縛或者被架住。

另一方面，為了適應(yīng)于人體腰部髖關(guān)節(jié)的三種旋轉(zhuǎn)自由度：內(nèi)旋/外旋、外展/內(nèi)收和屈曲/伸展，通常采用球接觸機(jī)構(gòu)作為髖關(guān)節(jié)。然而，一旦采用球接觸機(jī)構(gòu)作為髖關(guān)節(jié)將難以針對(duì)每個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度添加一定的彈性回彈力，并且球接觸機(jī)構(gòu)通常為內(nèi)球面和外球面的面摩擦，容易磨損，且阻尼較大。故而，為了能夠添加一定的彈性回彈力，從而使得外骨骼在負(fù)重情況下，各關(guān)節(jié)能夠保持一個(gè)穩(wěn)定位置的同時(shí)還能夠提供一定的助力，采用單關(guān)節(jié)方式來實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)的三種旋轉(zhuǎn)自由度的研究也逐漸成為熱門，即研究如何進(jìn)行關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)布局，使得在人體腿部通常的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作下不容易出現(xiàn)自由度降維(例如，在某個(gè)單關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)90度時(shí)，其它關(guān)節(jié)原本負(fù)責(zé)的自由度方向?qū)?huì)無轉(zhuǎn)動(dòng)自由度)的現(xiàn)象，從而提高用戶體驗(yàn)。

因此，如何提高用戶體驗(yàn)，使外骨骼裝備，尤其是腰部外骨骼與人體在同構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)更加流暢、和諧，是本發(fā)明嘗試解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種腰部外骨骼裝置，其包括腰部滑軌、腰部滑車、腰部彈性機(jī)構(gòu)；所述腰部滑車可以沿所述腰部滑軌滑動(dòng)；所述腰部彈性機(jī)構(gòu)被放置在所述腰部滑軌上，并且與所述腰部滑車連接，在所述腰部滑車沿所述腰部滑軌滑動(dòng)的過程中提供彈性蓄能。

進(jìn)一步地，所述腰部滑軌由多段可以相對(duì)折疊的腰部滑軌片組成。

進(jìn)一步地，所述腰部彈性機(jī)構(gòu)為扭簧、拉簧、壓簧或氣推桿。

進(jìn)一步地，所述腰部滑軌包括左腰部滑軌與右腰部滑軌；所述腰部滑車包括左腰部滑車與右腰部滑車；所述腰部彈性機(jī)構(gòu)包括左腰部彈性機(jī)構(gòu)與右腰部彈性機(jī)構(gòu)；所述左腰部彈性機(jī)構(gòu)被放置在所述左腰部滑軌上，并且與所述左腰部滑車連接，在所述左腰部滑車沿所述左腰部滑軌滑動(dòng)的過程中提供彈性蓄能；所述右腰部彈性機(jī)構(gòu)被放置在所述右腰部滑軌上，并且與所述右腰部滑車連接，在所述右腰部滑車沿所述右腰部滑軌滑動(dòng)的過程中提供彈性蓄能。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)旋/外旋連接部連接有髖關(guān)節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)連接部，所述髖關(guān)節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)連接部連接有前后轉(zhuǎn)連接部，使得髖部三自由度運(yùn)動(dòng)從上往下分別為內(nèi)旋/外旋、外展/內(nèi)收、屈曲/伸展，用以降低出現(xiàn)自由度降維的概率。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)旋/外旋連接部連接髖關(guān)節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)連接部，所述髖關(guān)節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)連接部與下肢外骨骼裝置連接，并且可讓所述下肢外骨骼裝置向人體左右側(cè)翻動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述內(nèi)旋/外旋連接部連接髖關(guān)前后轉(zhuǎn)連接部，所述髖關(guān)節(jié)前后轉(zhuǎn)連接部與下肢外骨骼裝置連接，并且可讓所述下肢外骨骼裝置向人體前后側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述腰部滑車連接髖關(guān)節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)連接部，所述髖關(guān)節(jié)側(cè)轉(zhuǎn)連接部與下肢外骨骼裝置連接，并且讓所述下肢外骨骼裝置向人體左右側(cè)翻動(dòng)。