[發明專利]電動腰部輔助外骨骼

有效

• 申請號: 202010910730.0
• 申請日: 2020-09-02
• 公開（公告）號: CN112025681B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 李智軍;李想;皮明;高洪波
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/02
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種電動腰部輔助外骨骼，包括背板(1)、肩部背帶(2)、驅動致動裝置(3)、大腿套(4)、左大腿連接桿(5)以及右大腿連接桿(6)；所述背板(1)上端連接肩部背帶(2)，背板(1)下端連接驅動致動裝置(3)，驅動致動裝置(3)的兩側分別連接左大腿連接桿(5)、右大腿連接桿(6)，左大腿連接桿(5)、右大腿連接桿(6)上均設置有大腿套(4)。本發明結構簡單合理，小巧輕便，通過肩部背帶和大腿套穿戴，穿戴后驅動致動裝置位于腰部并能夠輔助腰部進行彎腰和伸展動作；采用滑動器、髖部屈曲線以及髖部伸展線，通過串聯彈性致動的方法執行輔助力的控制，支持穿戴者的彎腰和蹲起動作。

技術領域

本發明涉及醫療器械技術領域，具體地，涉及一種電動腰部輔助外骨骼。

背景技術

目前，許多工人正遭受重復運動的工業任務引起的肌肉骨骼疾病，這些疾病會對工人的日常生活產生負面影響，代表性癥狀之一是下腰痛，尤其是在建筑，運輸，儲存，人類健康和社會工作活動領域，背部疾病的發生率更高。外骨骼技術被認為是預防肌肉骨骼疾病的有效的解決方案，但傳統的腰部輔助外骨骼由于太重和扭矩傳遞不足導致穿著不舒服，并且大多腰部輔助外骨骼背部較長、材料過硬，會干擾穿戴者的自然腰部運動。

傳統有源腰部助力外骨骼常采用的驅動方式主要有電機、液壓、電推桿、氣動肌肉等，無源系統則多采用彈簧作為儲能形式，或者通過鋼絲繩，轉輪相組合的形式，實現長距離力或力矩的傳遞。利用彈簧在人體彎腰時的拉伸來存儲人體重力勢能，然后在人體伸展過程中提供助力。傳統的腰部輔助外骨骼結構復雜、功能單一，對穿戴者關節限制較大。

公開號為CN207930662U的專利文獻公開了一種被動型腰部輔助外骨骼，采用氣彈簧驅動，結構簡單，重量較輕，便于使用者的活動，繼而增強輔助效果。但是氣彈簧驅動機構速度易變動，難于精確控制，低溫特性差，由于系統缺少外部能量，系統輸出的助力相對較小，且無法根據外在負載變化進行實時調節。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種電動腰部輔助外骨骼。

根據本發明提供的一種電動腰部輔助外骨骼，包括背板、肩部背帶、驅動致動裝置、大腿套、左大腿連接桿以及右大腿連接桿；

所述背板上端連接肩部背帶，背板下端連接驅動致動裝置，驅動致動裝置的兩側分別連接左大腿連接桿、右大腿連接桿，左大腿連接桿、右大腿連接桿上均設置有大腿套。

優選地，所述驅動致動裝置包括左髖連接件、右髖連接件、左髖軸、右髖軸、彈性致動裝置以及電力控制系統；

所述左髖連接件、右髖連接件分別連接背板的兩側，左髖連接件通過左髖軸連接左大腿連接桿，右髖連接件通過右髖軸連接右大腿連接桿；

所述電力控制系統設置在背板上，電力控制系統連接彈性致動裝置，彈性致動裝置設置在背板、左髖連接件以及右髖連接件上并連接左髖軸、右髖軸。

優選地，所述電力控制系統包括電池、IMU傳感器以及控制驅動器，所述電池分別連接IMU傳感器、控制驅動器以及彈性致動裝置；所述IMU傳感器連接控制驅動器，控制驅動器連接彈性致動裝置。

優選地，所述左髖連接件、右髖連接件為折形，左髖連接件折形的一端連接背板，左髖連接件折形的另一端連接左髖軸，右髖連接件折形的一端連接背板，右髖連接件折形的另一端連接右髖軸。

優選地，所述驅動致動裝置還包括盆骨連接桿，背板與左髖連接件之間、背板與右髖連接件之間均設置有盆骨連接桿。

優選地，所述盆骨連接桿包括伸縮桿裝置，所述伸縮桿裝置能夠調節盆骨連接桿的長度；

通過調節盆骨連接桿與背板的連接角度，能夠調節盆骨連接桿長度變化時對應的寬度與深度變化的比例。