[實用新型]下肢外骨骼機器人及其仿生膝關節機構

有效

• 申請號: 202020134277.4
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN211675179U
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 譚高輝;韓小剛;楊靜靜;梁余意
• 申請（專利權）人: 深圳市丞輝威世智能科技有限公司
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 深圳市世紀恒程知識產權代理事務所 44287
• 代理人: 肖文靜

本實用新型提供一種仿生膝關節機構，包括大腿基板、動力關節和動力輸出連接件。大腿基板包括基板本體和安裝部，安裝部開設有安裝孔，安裝孔具有轉動中心；動力關節包括驅動裝置和動力端，動力端安裝于安裝孔內；動力輸出連接件固定連接于動力端，以使動力輸出連接件環繞轉動中心旋轉。其中，轉動中心相對基板本體的中軸線偏設置。本實用新型還提供包括該仿生膝關節機構下肢外骨骼機器人。本實用新型技術方案將外骨骼膝關節的轉動中心后置，以更好地與人體膝關節的轉動中心對齊，避免外骨骼膝關節的轉動中心與人體膝關節的轉動瞬心偏移過大，從而避免對患者的正常運動造成干涉，進而利于提高患者的穿戴舒適度及康復效果。

技術領域

本實用新型涉及醫療器械技術領域，特別涉及一種下肢外骨骼機器人的仿生膝關節機構，以及包括該仿生膝關節機構的下肢外骨骼機器人。

背景技術

下肢外骨骼機器人是一種由機構本體、硬件系統、算法及軟件系統，以及可穿戴部件共同構成的康復機器人，能夠幫助腦卒中、脊髓損傷以及下肢運動功能有障礙的患者進行康復訓練。具體的，患者通過使用下肢外骨骼機器人可以進行坐、站、行走、平衡等功能訓練，幫助患者逐漸恢復肌力，掌握身體平衡，矯正異常行走步態，從而回歸正常生活。

需要說明的是，人體膝關節的屈曲運動是一種滑動和滾動的運動綜合，而膝關節是變旋轉中心、變旋轉半徑的旋轉關節，旋轉時其轉動瞬心隨之移動。具體的，在屈膝過程中膝關節的轉動瞬心會相對大腿部向后發生偏置。目前，下肢外骨骼機器人的膝關節只能簡化為單一轉軸，其轉動中心在轉動過程中無法移動，外骨骼膝關節的轉動中心與人體膝關節的轉動瞬心會發生偏移，使得人體膝關節與外骨骼之間出現相對位移。現有技術中，在屈膝過程中，外骨骼膝關節與人體膝關節之間會出現較大的相對位移，如此，不僅會對人體的正常運動造成干涉，還使得兩者綁定的位置產生較大的額外作用力，該額外作用力會影響患者的康復效果，嚴重情況下還可能對患者的膝關節造成二次傷害。

實用新型內容

本實用新型的主要目的是提出一種下肢外骨骼機器人的仿生膝關節機構，旨在解決上述至少一個技術問題。

為實現上述目的，本實用新型提出一種仿生膝關節機構，用于包括小腿機構的下肢外骨骼機器人，所述仿生膝關節機構包括：

大腿基板，所述大腿基板包括基板本體和連接于所述基板本體末端的安裝部，所述安裝部開設有安裝孔，所述安裝孔具有轉動中心；

動力關節，所述動力關節包括驅動裝置和連接于所述驅動裝置的動力端，所述動力端安裝于所述安裝孔內，所述驅動裝置用以為所述動力端的轉動提供動力；以及，

動力輸出連接件，所述動力輸出連接件固定連接于所述動力端，以使所述動力輸出連接件環繞所述轉動中心旋轉，所述動力輸出連接件用以連接所述小腿機構；其中，

所述轉動中心相對所述基板本體的中軸線偏離設置。

在一實施例中，所述轉動中心相對所述基板本體的中軸線偏離的距離不大于20mm。

在一實施例中，所述安裝部上設有第一限位部和第二限位部，所述動力輸出連接件具有與所述第一限位部抵接的第一位置，以及與所述第二限位部抵接的第二位置，所述動力輸出連接件在所述第一位置與所述第二位置之間轉動。

在一實施例中，所述動力輸出連接件包括與所述動力關節對接的轉動部，以及自所述轉動部向外凸設的小腿連接部，所述小腿連接部形成與所述第一限位部抵接的第一抵接端、與所述第二限位部抵接的第二抵接端，以及用以與小腿機構連接的小腿連接端；所述第一抵接端鄰接于所述轉動部，所述第二抵接端與所述第一抵接端相對，所述小腿連接端為所述小腿連接部的遠離所述轉動部的一端。

在一實施例中，當所述動力輸出連接件處于所述第一位置時，所述小腿連接端的中軸線與所述基板本體中軸線的延長線的夾角范圍是5°～15°。