[發明專利]一種單電機柔性助力的膝關節外骨骼

有效

• 申請號: 202010889953.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112025680B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 韓斌;閆澤峰;夏懷;杜子豪;陳學東
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/02;A61B5/11
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 石夢雅;李智

1.一種單電機柔性助力的膝關節外骨骼，其特征在于，該膝關節外骨骼包括固定模塊(11)、背部模塊(12)、柔性繩(13)和兩個膝部模塊(14)，其中：

所述固定模塊(11)與所述背部模塊(12)連接，用于將所述背部模塊(12)固定在背部；

所述背部模塊(12)包括頂蓋(28)、后板(21)，固定在所述頂蓋(28)上的電機(29)以及設置在所述頂蓋(28)和后板(21)之間的控制盒(24)、上帶輪(23)、下帶輪(26)、同步帶(22)、帶輪軸(27)和兩個夾塊(25)；所述電機(29)的轉軸與所述上帶輪(23)相連，并在所述控制盒(24)的控制下正轉或反轉，以帶動所述上帶輪(23)轉動；所述上帶輪(23)和下帶輪(26)分別與所述同步帶(22)嚙合連接，并且所述下帶輪(26)通過所述帶輪軸(27)與所述后板(21)連接，工作時所述上帶輪(23)通過所述同步帶(22)帶動所述下帶輪(26)轉動；兩個所述夾塊(25)分別與左右兩側的同步帶(22)嚙合固定，從而在所述同步帶(22)的帶動下相向移動，兩個所述夾塊(25)的結構相同，每個所述夾塊(25)均包括齒形塊(31)、連接塊(32)和第一繩扣(33)，其中所述齒形塊(31)與連接塊(32)分別設置在所述同步帶(22)的兩側，并且通過固定組件相互連接；所述齒形塊(31)與所述同步帶(22)嚙合固定；所述連接塊(32)的外側設置有第一繩扣(33)，用于與所述柔性繩(13)連接；

兩個所述膝部模塊(14)結構相同，分別通過柔性護膝(41)固定在穿戴者的左膝和右膝上，并且分別通過所述柔性繩(13)與兩個所述夾塊(25)連接，從而在所述夾塊(25)和柔性繩(13)的帶動下實現對兩腿的交替運動提供拉力，所述后板(21)和頂蓋(28)的兩側開有長凹槽，用于與所述夾塊(25)上的凸起配合，實現對所述夾塊(25)左右方向的限位。

2.如權利要求1所述的單電機柔性助力的膝關節外骨骼，其特征在于，每個所述膝部模塊(14)均包括柔性護膝(41)、無線慣性測量單元(44)、膝部連接塊(42)和第二繩扣(45)，其中所述柔性護膝(41)固定在穿戴者的膝蓋上；所述無線慣性測量單元(44)固定在所述柔性護膝(41)的一側，用于采集下肢關節角度信號并發送到所述控制盒(24)；所述膝部連接塊(42)固定在所述柔性護膝(41)的另一側，并通過所述第二繩扣(45)與所述柔性繩(13)連接。

3.如權利要求2所述的單電機柔性助力的膝關節外骨骼，其特征在于，所述控制盒(24)包括驅動器(53)、無線接收單元(52)和鋰電池(55)，其中所述驅動器(53)用于控制所述電機(29)正轉或反轉；所述無線接收單元(52)用于接收所述無線慣性測量單元(44)發送的下肢關節角度信號；所述鋰電池(55)用于為所述驅動器(53)和無線接收單元(52)提供電源。

4.如權利要求1～3任一項所述的單電機柔性助力的膝關節外骨骼，其特征在于，所述固定模塊(11)采用柔性背帶。

5.如權利要求4所述的單電機柔性助力的膝關節外骨骼，其特征在于，所述柔性背帶和柔性護膝使用彈性材料配合魔術貼進行固定。