[實用新型]基于繩索傳動的下肢康復外骨骼

有效

• 申請號: 202020852862.8
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN213099174U
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 黃錕;劉斌;楊洪波
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 祁云珊

本實用新型公開了一種基于繩索傳動的下肢康復外骨骼，包括：背包裝置、腰部固定裝置、左驅動機構和右驅動機構；左驅動機構和右驅動機構結構相同，均包括與腰部固定裝置連接的髖關節驅動機構、與髖關節驅動機構下端連接的膝關節驅動機構、與膝關節驅動機構的下端連接的踝關節驅動機構以及連接在所述踝關節驅動機構下端的足底支撐機構。本實用新型的單腿具有6個自由度：髖關節驅動機構2個自由度、膝關節驅動機構2個自由度、踝關節驅動機構2個自由度，整體裝置能實現12個自由度；本實用新型的各關節結構與人體關節運動形式耦合，每個關節通過背部的驅動電機組件驅動，采用繩索傳動的方式驅動，驅動設備可遠關節而設置在背部，能減輕節處的重量。

技術領域

本實用新型涉及康復機器人領域，特別涉及一種基于繩索傳動的下肢康復外骨骼。

背景技術

外骨骼機器人是一種具備運動支撐防護功能的可穿戴式設備，具有廣泛應用。在醫療領域，康復外骨骼機器人能夠有效地輔助殘疾人進行上肢下肢的康復訓練，大大減輕醫療人員的工作壓力。

目前外骨骼機器人的部分關節的結構不符合人體工學，不僅造成人機運動不協調，還會造成關節的壓力，從而可能損傷關節。例如，對于膝關節，研究表明，人體膝關節運動復雜，當膝關節做屈伸運動時，并不是簡單的單自由度的轉動，股骨會在脛骨上轉動并滑動，而目前下肢外骨骼的膝關節的結構普遍至具有單自由度的轉動，不符合人體工學，不僅造成人機運動不協調，還會造成關節的壓力，從而可能損傷關節。另外，目前主動式外骨骼的驅動機構普遍都設置在關節處，會造成下肢的重量增大，關節運動慣性增大。

所以，現在需要一種更可靠的方案。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種基于繩索傳動的下肢康復外骨骼。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種基于繩索傳動的下肢康復外骨骼，包括：背包裝置、腰部固定裝置以及對稱連接在所述腰部固定裝置左右兩側的左驅動機構和右驅動機構；

所述左驅動機構和右驅動機構結構相同，均包括與所述腰部固定裝置連接的髖關節驅動機構、與所述髖關節驅動機構下端連接的膝關節驅動機構、與所述膝關節驅動機構的下端連接的踝關節驅動機構以及連接在所述踝關節驅動機構下端的足底支撐機構；

所述背包裝置內設置有若干個驅動電機組件，每個所述髖關節驅動機構、膝關節驅動機構和踝關節驅動機構各自通過繩索驅動連接有至少一個驅動電機組件；

所述髖關節驅動機構具有通過一個驅動電機組件的驅動實現的屈伸自由度和通過第一被動儲能組件實現的內收/外擺自由度；

所述膝關節驅動機構具有通過一個驅動電機組件的驅動實現矢狀面的自適應兩個自由度；

所述踝關節驅動機構具有通過一個驅動電機組件的驅動實現的屈伸自由度和通過第二被動儲能組件實現的內翻/外翻自由度。

優選的是，所述腰部固定裝置包括固定板、連接在所述固定板上的腰部綁帶以及設置在所述固定板內側的靠背。

優選的是，所述髖關節驅動機構通過第一被動儲能組件與所述固定板可轉動連接，所述第一被動儲能組件包括固接在所述固定板上的髖關節上連接板、固接在所述髖關節上連接板上的兩軸承座、可沿人體髖關節的內收/外擺方向轉動設置在所述兩軸承座上的髖關節轉軸、與所述髖關節轉軸固接的連接件以及上端與所述髖關節上連接板固接且下端與所述連接件固接的板簧；

所述連接件隨髖關節進行內收/外擺運動時，所述板簧會因產生變形而儲存能量。

優選的是，所述髖關節驅動機構包括可轉動設置在所述連接件下端的髖關節驅動輪、與所述髖關節驅動輪固接的髖關節下連接板以及連接在所述髖關節下連接板上的用于固定套設在大腿上的髖關節綁帶；

所述髖關節驅動輪通過第一繩索與至少一個所述驅動電機組件驅動連接。