[實用新型]人體自重轉換為支撐力的膝關節助力系統

有效

• 申請號: 202020978577.0
• 申請日: 2020-06-03
• 公開（公告）號: CN212471491U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 付春林
• 申請（專利權）人: 上海邁伺通機器人科技有限責任公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/16;B25J13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及人體自重轉換為支撐力的膝關節助力系統，包括大腿支撐模塊和小腿支撐模塊，所述大腿支撐模塊和小腿支撐模塊之間通過膝關節重力轉換模塊連接，足底重力感應模塊通過拉索線與膝關節重力轉換模塊連接，通過拉索線將相對運動轉化為膝關節重力轉換模塊的支撐力，本實用新型為膝關節所提供的支撐力，經由小腿支撐模塊及足底模塊，傳遞到地面，提供支撐，將大大降低膝關節的壓力，提升用戶舒適度；尤其對于膝關節損傷和活動不便的老人來說，上下坡、上下樓梯、下蹲、站起等提供有效幫助。

技術領域

本實用新型涉及一種可穿戴的膝關節助力系統，其屬于外骨骼機器人技術領域，具體是人體自重轉換為支撐力的膝關節助力系統。

背景技術

隨著機器人技術領域的持續突破，外骨骼作為機器人領域的重要組成，也取得了不少突破，各方面的應用也逐步發展起來。美國、日本等國都相繼推出了自己的外骨骼產品，國內科研院校也積累了大量相關技術和經驗，但市場上鮮有成熟產品銷售。

膝關節運動輔助系統分兩大類，一類無源膝關節助力系統，另一類有源膝關節助力系統。第一類可以在市場上找到少量產品，主要是使用彈簧或偏心輪來實現助力，但使用效果不理想，對用戶的幫助有限，也影響用戶正常的行走；第二類通過智能識別人體運動姿態，智能的為膝關節提供動力，提升使用者的膝部力量，但由于技術復雜性極高，同時也無法捕獲用戶所有行動狀態和意愿，使用場景受限，目前還沒有商業應用，大都停留在實驗室階段。

無源膝關節碰到的問題主要兩大方面，第一方面是穿戴后影響正常行走，由于目前的產品都是使用彈簧或偏心輪技術，所以在邁腿時會產生阻力，用戶體驗較差，膝蓋會顯得很笨重。由于會影響正常運動行為，甚至在特殊情況下會引發危險；第二方面是支撐力，由于會產生阻力，所以彈簧的力量不能過大，這也導致助力的力量也偏低。

隨著國家老齡化社會的到來，膝關節疾病是困擾老年人的一類常見疾病，膝關節疾病患者出行困難，嚴重影響生活質量，一款好的膝關節運動輔助系統也成了越來越多老人的期待。所以，迫切需要一款用戶體驗好的、穿戴方便的膝關節運動輔助系統。

現有技術的缺陷和不足：

1、現有智能外骨骼系統對人體運動姿態識別還遠遠不夠，導致助力效果不佳，甚至出現危險；

2、有源助力系統包含電機、電池等重量大的部件，使得整個系統偏重，影響用戶體驗；

3、電池續航能力不足；

4、電力驅動的智能助力系統價格昂貴，超出正常消費水平；

5、安全性有待提升。

6、現有無源助力系統太過簡單，對用戶體驗的提升效果不佳；

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供人體自重轉換為支撐力的膝關節助力系統，以解決現有技術中存在的缺陷。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：

人體自重轉換為支撐力的膝關節助力系統，包括大腿支撐模塊和小腿支撐模塊，所述大腿支撐模塊和小腿支撐模塊之間通過膝關節重力轉換模塊連接，所述小腿支撐模塊的上端與膝關節重力轉換模塊外殼連接，下端與足底重力感應模塊連接；所述足底重力感應模塊包括上端和下端，所述上端在受到人體重力下壓時可與下端形成相對運動，所述足底重力感應模塊通過拉索線與膝關節重力轉換模塊連接，通過拉索線將相對運動轉化為膝關節重力轉換模塊的支撐力；

進一步的，所述膝關節重力轉換模塊包括直線齒輪條、齒輪組和主齒輪，其中所述直線齒輪條與拉索線直接連接，所述直線齒輪條通過齒輪組與主齒輪連接，所述主齒輪與大腿支撐模塊連接用于提供支撐力；

進一步的，所述直線齒輪條為一模齒輪，齒輪組建議大小為一模30齒；