[發明專利]一種具有多種行走輔助模式的柔性下肢助力服

在審

• 申請號: 202110590403.6
• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113304017A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 張連存;黃強;張偉民;王志恒
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00;A61H1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種具有多種行走輔助模式的柔性下肢助力服，包括：

氣動控制系統，其用于對獲取的數據進行處理，以及對驅動及負壓輸出進行控制；

左腿膝關節柔性助力組件，其用于穿戴在左腿膝關節，能夠在人體矢狀面內在左腿的大腿和小腿的后側，以及膝蓋窩側提供氣壓作用力，為左腿膝關節提供在0°-180°范圍內伸展的轉矩，從而輔助左腿膝關節伸展；

右腿膝關節柔性助力組件，其用于穿戴在右腿膝關節，能夠在人體矢狀面內從右腿的大腿和小腿的后側，以及膝蓋窩側提供氣壓作用力，為右腿膝關節提供在0°-180°范圍內伸展的轉矩，從而輔助右腿膝關節伸展；

左腿髖關節柔性助力組件，其能夠提供左腿大腿擺動的助力，從而輔助左腿髖關節運動；

右腿髖關節柔性助力組件，其能夠提供右腿大腿擺動的助力，從而輔助右腿髖關節運動；

航姿參考系統組件(AHRS)，其安裝在所述左腿膝關節柔性助力組件和右腿膝關節柔性助力組件上，位于人體的冠狀面內，能夠對雙腿的小腿和大腿相對地面的擺動角度和角速度變化參數進行實時獲取，并反饋給所述氣動控制系統，為所述氣動控制系統提供用戶步態和行走模式數據；

所述航姿參考系統組件能夠對左、右腿大腿相對地面的擺動角度參數進行實時獲取，并反饋給所述氣動控制系統；所述氣動控制系統通過所述航姿參考系統組件(AHRS)的反饋對人體當前的行走步態和行走模式進行識別；所述氣動控制系統能夠按照步態規律和行走模式適時地為所述左腿髖關節柔性助力組件、右腿髖關節柔性助力組件、左腿膝關節柔性助力組件，以及右腿膝關節柔性助力組件提供正壓或者負壓輸入，從而為用戶提供三種運動輔助模式的助力；

所述三種運動輔助模式包括：

運動輔助模式一，單獨輔助髖關節運動；

運動輔助模式二，單獨輔助膝關節運動；

運動輔助模式三，同時輔助膝關節和髖關節運動。

2.根據權利要求1所述的具有多種行走輔助模式的柔性下肢助力服，其特征在于，所述氣動控制系統包括：控制箱本體、控制器、電池組、開關A、開關B、正負壓雙模式氣泵、兩位三通正壓氣閥A、兩位三通正壓氣閥B、兩位三通負壓氣閥C、兩位三通負壓氣閥D、兩通電磁閥E、兩通電磁閥F；

所述控制器用于對數據進行接收、計算、處理，以及指令發送；

所述正負壓雙模式氣泵能夠為所述左腿髖關節柔性助力組件和所述右腿髖關節柔性助力組件提供負壓，以及為所述左腿膝關節柔性助力組件和所述右腿膝關節柔性助力組件提供正壓；

所述兩位三通正壓氣閥A、兩位三通正壓氣閥B、兩位三通負壓氣閥C、兩位三通負壓氣閥D均為三通電磁閥，其分別用于所述正負壓雙模式氣泵正壓輸出到左腿髖關節柔性助力組件、所述右腿髖關節柔性助力組件、所述左腿膝關節柔性助力組件及所述右腿膝關節柔性助力組件之間不同氣流輸送通道的切換，以及正壓和負壓的切換；

所述兩通電磁閥E用于將所述正負壓雙模式氣泵進氣口與外界空氣連通，所述兩通電磁閥F用于將所述微小型正負壓雙模式氣泵出氣口與外界空氣連通；

所述開關A和開關B用于對所述控制器輸出信號開或關的控制；

所述電池組為所述氣動控制系統供電。

3.根據權利要求1所述的具有多種行走輔助模式的柔性下肢助力服，其特征在于，所述柔性下肢助力服還包括：

肩部約束帶，用于將所述氣動控制系統在用戶的肩部和背部約束和固定；

腰部約束帶，用于將所述氣動控制系統在用戶的腰部約束和固定；

氣管A和氣管B，其分別用于將所述氣動控制系統與所述左腿膝關節柔性助力組件和右腿膝關節柔性助力組件連接，從而提供正壓輸入或者氣壓卸載；

氣管C和氣管D，其分別用于將所述氣動控制系統為所述左腿髖關節柔性助力組件和右腿髖關節柔性助力組件連接，從而提供負壓輸入或者氣壓卸載。

4.根據權利要求1所述的具有多種行走輔助模式的柔性下肢助力服，其特征在于，所述左腿膝關節柔性助力組件和右腿膝關節柔性助力組件分別進一步包括包圍式護膝、TPU正壓驅動器以及膝部固定帶。