一种刚软一体式下肢外骨骼专利检索-外骨骼假肢专利检索查询-专利查询网

积极推动地理标志专门立法

2022-03-10 地理标志，立法，知识产权
保护知识产权是对创新最大的激励

2022-03-10 保护知识产权，创新，激励
谢商华：加快制定知识产权基本法

2022-03-10 知识产权基本法
擦亮“双奥之城”品牌

2022-03-10 双奥，知识产权
让冰雪运动“热”力全开

2022-03-10 冰雪运动，知识产权
携手共奋进　走好强国路

2022-03-10 强国，知识产权
坚持创新引领　方能稳中求进

2022-03-10 创新，稳中求进，知识产权
答好“两张卷” 奋进新征程

2022-03-10 知识产权
专家解读政府工作报告中的创新和知识产权相关部署

2022-03-10 政府工作报告，创新，知识产权
今年政府工作报告指出：加强知识产权保护和运用

2022-03-10 政府工作报告，知识产权保护

一种刚软一体式下肢外骨骼

阅读：283发布：2021-02-24

IPRDB可以提供一种刚软一体式下肢外骨骼专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种刚软一体式下肢外骨骼，包括髋关节气动软体驱动器，膝关节气动软体驱动器，踝关节气动软体驱动器，腰部刚性连杆，大腿刚性连杆，小腿刚性连杆，脚刚性连杆，腰部穿戴机构，大腿穿戴机构，小腿穿戴机构和脚穿戴机构，其中：各关节气动软体驱动器采用具有双层气囊的椭圆柱形或椭圆环形结构，向不同气囊充气实现双向弯曲变形；刚性连杆将各关节气动软体驱动器连接起来，在刚性连杆上安装穿戴机构，用于将外骨骼穿戴在人体上；关节气动软体驱动器的弯曲变形和弯曲力矩，通过刚性连杆和穿戴机构传递给人体下肢，从而驱动人体下肢关节的转动，达到辅助人体下肢运动的目的。，下面是一种刚软一体式下肢外骨骼专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：由关节气动软体驱动器、刚性连杆和穿戴机构构成，其中：

所述软体驱动器包括髋关节气动软体驱动器，膝关节气动软体驱动器和踝关节气动软体驱动器；

所述刚性连杆包括腰部刚性连杆，大腿刚性连杆，小腿刚性连杆和脚刚性连杆；

所述穿戴机构包括腰部穿戴机构，大腿穿戴机构，小腿穿戴机构和脚穿戴机构；

所述髋关节气动软体驱动器连接在所述腰部刚性连杆和所述大腿刚性连杆之间，所述膝关节气动软体驱动器连接在所述大腿刚性连杆与所述小腿刚性连杆之间，所述踝关节气动软体驱动器连接在所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆之间；所述腰部穿戴机构、大腿穿戴机构、小腿穿戴机构和脚穿戴机构分别对应安装在所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆上，用于将外骨骼穿戴在人体上；所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器以及所述踝关节气动软体驱动器可弯曲变形和弯曲力矩并分别通过对应的所述刚性连杆和所述穿戴机构传递给人体下肢，从而驱动人体下肢关节的转动。

2.根据权利要求1所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：当所述髋关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的弯曲运动；当所述髋关节气动软体驱动器向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的伸展运动；

当所述膝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的伸展运动，当所述膝关节气动软体驱动器向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的弯曲运动；

当所述踝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的弯曲运动，当所述踝关节气动软体驱动器向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的伸展运动。

3.根据权利要求1或2所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器和所述踝关节气动软体驱动器内部均设置有双层气囊，通过分别向所述双层气囊充气实现双向弯曲变形，即向其中一层气囊充气使各关节气动软体驱动器向另一侧气囊弯曲。

4.根据权利要求3所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器采用椭圆柱形结构，所述踝关节气动软体驱动器采用椭圆环形结构，各关节气动软体驱动器的自然弯曲角度与人体各关节的自然弯曲角度相适应。

5.根据权利要求3所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述双层气囊之间的邻接面上设有柔性不可伸缩层，用以限制所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器、所述踝关节气动软体驱动器的伸长变形。

6.根据权利要求3所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器、所述踝关节气动软体驱动器的气动接口分别固定在所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆上，用于插接外部气源。

7.根据权利要求1所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆内部均安装有长度调节机构，用于调节各刚性连杆的长度以与穿戴者的身体尺寸相适应。

8.根据权利要求7所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆的内部均设置有蜗轮蜗杆螺旋式长度调节机构，通过涡轮驱动蜗杆的伸长，实现所述各刚性连杆长度的连续调节。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：在各刚性连杆端部均设置有快速接头，所述快速接头用于各刚性连杆与对应的各关节气动软体驱动器之间的相互连接与分离。

10.根据权利要求9所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述快速接头为安装在各刚性连杆端部的钢珠套圈式快速接头，通过套圈的滑动，实现所述各刚性连杆与所述各软体驱动器之间的快速连接与分离。

说明书全文

一种刚软一体式下肢外骨骼

技术领域

[0001] 本发明涉及种软体机器人技术领域的一种可穿戴辅助机器人，具体地，涉及一种刚软一体式下肢外骨骼。

背景技术

[0002] 近年来，软体机器人逐渐成为机器人技术领域的热点研究对象，相对于传统的刚性机器人，软体机器人具有很好的柔性，不需要复杂的控制算法，便可以实现对环境和操作对象的自适应，而且能够避免碰撞引起的人体伤害以及物品和机器人损坏，在微创手术和康复治疗等医疗领域有很大的应用前景。

[0003] 可穿戴辅助机器人主要用于穿戴在人体上辅助人体进行运动，例如帮助中风患者进行长期自主的肢体康复训练，在康复治疗方面有比较好的应用前景。传统的可穿戴康辅助机器人为全刚性结构、采用电机驱动，虽然驱动力大，但存在笨重、柔性差和关节轴线对准等问题。最近发展起来的软体机器人为可穿戴辅助机器人提供了很好的解决方案，出现了一类轻便、柔性高、穿戴舒适、关节轴线能自适应的软体外骨骼。

[0004] 软体外骨骼采用硅橡胶、纤维、鲍登线、形状记忆合金等软体材料构成，通过气压、线拉力或电热效应驱动。如美国哈佛大学Wehner等人开发的一种基于气动人工肌肉驱动和线驱动的下肢软体外骨骼Exosuit，分别采用气动人工肌肉和鲍登线模仿人体肌腱，驱动人体关节运动；美国亚利桑那州立大学Thalman等人研究的一款模块化气袋式肘关节软体外骨骼，采用气袋的充气膨胀效应驱动人体肘关节的弯曲，能够辅助人体进行负重训练；新加坡国立大学的等人Yap等人研究的一款采用热胶合TPU合成布料制作而成的气动软体手指外骨骼，尺寸、重量与一般手套接近，穿戴在中风患者的手指上，能够辅助中风患者进行手指的康复训练。基于气动人工肌肉驱动或线驱动软体外骨骼，对穿戴者的肢体会产生高达200N的轴向拉力，使穿戴者的关节产生压迫感，容易引起穿戴不舒适甚至关节受损。采用全软结构的弯曲驱动软体外骨骼，存在弯曲轮廓与人体肢体轮廓不一致的问题，在非关节处产生较大约束力，但在关节处的有效驱动力却较小，穿戴舒适性差、驱动效率低。

发明内容

[0005] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种刚软一体式下肢外骨骼，通过关节气动软体驱动器与刚性连杆的组合，使下肢外骨骼在人体关节处不但能辅助穿戴者进行关节运动并且能自适应人体关节轴线的变化，而在非关节处使下肢外骨骼的变形轮廓与人体下肢的运动轮廓一致，能提高穿戴舒适性并增强驱动效率。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 本发明提供一种刚软一体式下肢外骨骼，由关节气动软体驱动器、刚性连杆和穿戴机构构成，其中：

[0008] 所述软体驱动器包括髋关节气动软体驱动器，膝关节气动软体驱动器，踝关节气动软体驱动器；

[0009] 所述刚性连杆包括腰部刚性连杆，大腿刚性连杆，小腿刚性连杆，脚刚性连杆；

[0010] 所述穿戴机构包括腰部穿戴机构，大腿穿戴机构，小腿穿戴机构和脚穿戴机构；

[0011] 所述髋关节气动软体驱动器连接在所述腰部刚性连杆和所述大腿刚性连杆之间，所述膝关节气动软体驱动器连接在所述大腿刚性连杆与所述小腿刚性连杆之间，所述踝关节气动软体驱动器连接在所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆之间；所述腰部穿戴机构、大腿穿戴机构、小腿穿戴机构和脚穿戴机构分别对应安装在所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆上，用于将外骨骼穿戴在人体上；所述髋关节气动软体驱动器、所述其关节气动软体驱动器以及所述踝关节气动软体驱动器可弯曲变形和弯曲力矩并分别通过对应的所述刚性连杆和所述穿戴机构传递给人体下肢，从而驱动人体下肢关节的转动。

[0012] 优选的，当所述髋关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的弯曲运动，当其向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的伸展运动；当膝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的伸展运动，当其向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的弯曲运动；当所述踝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的弯曲运动，当其向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的伸展运动。

[0013] 优选的，所述髋关节气动软体驱动器、膝关节气动软体驱动器和踝关节气动软体驱动器内部均设置有双层气囊，通过分别向其内部的气囊充气实现双向弯曲变形，即向其中一层气囊充气使关节气动软体驱动器向另一侧气囊弯曲，从而辅助穿戴者进行下肢管节的弯曲和伸展运动。

[0014] 进一步优选的，所述髋关节气动软体驱动器、膝关节气动软体驱动器采用椭圆柱形结构，所述踝关节气动软体驱动器采用椭圆环形结构，所述各关节气动软体驱动器的自然弯曲角度与人体各关节的自然弯曲角度相适应。

[0015] 优选的，所述双层气囊之间的邻接面上设有柔性不可伸缩层，用以限制所述髋关节气动软体驱动器、膝关节气动软体驱动器、踝关节气动软体驱动器的伸长变形。

[0016] 进一步优选的，所述腰部刚性连杆、大腿刚性连杆、小腿刚性连杆和脚刚性连杆内部均安装有长度调节机构，用于调节所述刚性连杆的长度以与穿戴者的身体尺寸相适应。

[0017] 进一步优选的，所述腰部刚性连杆、大腿刚性连杆、小腿刚性连杆和脚刚性连杆的内部均设置有蜗轮蜗杆螺旋式长度调节机构，通过涡轮驱动蜗杆的伸长，实现所述各刚性连杆长度的连续调节，以适应穿戴者的身体尺寸。涡轮的驱动可通过连接操作旋钮实现。

[0018] 优选地，所述腰部穿戴机构、所述大腿穿戴机构、所述小腿穿戴机构和脚穿戴机构分别安装在所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆上，分别穿戴在人体下肢的腰部、大腿、小腿和脚上。

[0019] 优选地，所述髋关节气动软体驱动器、膝关节气动软体驱动器、踝关节气动软体驱动器的气动接口分别固定在腰部刚性连杆、大腿刚性连杆、小腿刚性连杆上，用于插接外部气源。

[0020] 优选的，在各刚性连杆端部均设置有快速接头，所述快速接头用于各刚性连杆与对应的各关节气动软体驱动器之间的相互连接与分离。

[0021] 进一步优选的，所述快速接头为安装在各刚性连杆端部的钢珠套圈式快速接头，通过套圈的滑动，实现各刚性连杆与所述各软体驱动器之间的快速连接与分离。

[0022] 与现有技术相比，本发明具有如下至少一种有益效果：

[0023] 1)本发明采用气动软体驱动器的弯曲变形驱动人体关节运动，具有质量轻、柔性高、安全性好、能够自适应人体关节轴线变化的优点，克服了线驱动对人体关节产生压迫力的缺点以及刚性外骨骼轴线对准的问题。

[0024] 2)本发明通过刚性连杆将各关节气动软体驱动器连接起来，使整个刚软一体式下肢外骨骼与人体下肢的轮廓一致，克服了全软外骨骼弯曲轮廓与人体不一致的缺点，提高了外骨骼的穿戴舒适性和驱动效率。

[0025] 3)本发明通过各关节气动软体驱动器的双气囊结构实现了对人体下肢关节的双向驱动，可以辅助人体下肢关节进行弯曲和伸展运动，克服了线驱动软体外骨骼只能单向驱动的缺点。

[0026] 4)本发明将踝关节气动软体驱动器设计成不同于髋关节气动软体驱动器、膝关节气动软体驱动器的椭圆环形，使其自然弯曲与人体踝关节的自然弯曲一致，进一步提高了所述外骨骼的穿戴舒适性。

[0027] 5)本发明通过快速接头，实现了外骨骼各模块之间的快速对接与分离，降低了了外骨骼的安装难度、缩短了外骨骼的安装时间，方便外骨骼各模块的维护与更换；

[0028] 6)本发明通过长度调节机构，实现了外骨骼各刚性连杆长度的连续调节，使外骨骼能够适应不同身高的穿戴者，提高了外骨骼的通用性。

附图说明

[0029] 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

[0030] 图1为本发明一优选实施例的刚软一体式下肢外骨骼的整体结构示意图：

[0031] 图中：1为腰部刚性连杆，2为髋关节气动软体驱动器，3为大腿刚性连杆，4为膝关节气动软体驱动器，5为小腿刚性连杆，6为踝关节气动软体驱动器，7为脚刚性连杆，8A、9A分别为上、下腰部穿戴机构，9A、9B分别为上、下大腿穿戴机构，10A、10B分别为上、下小腿穿戴机构、11A、11B分别为前、后脚穿戴机构，3-2A为大腿刚性连杆的上端部快速接头套圈，3-9为腿刚性连杆的长度调节旋钮。

[0032] 图2中为本发明一优选实施例的膝关节气动软体驱动器4的结构示意图，其中(a)为主视图，(b)为A-A剖面图，

[0033] 图中：4-1A、4-1B、4-1C、4-1D分别为左上端盖、右上端盖、左下端盖和右下端盖，4-2为不可伸缩层，4-3A、4-3B分别为左弹性纺织材料、右弹性纺织材料，4-4A、4-4B分别为左内芯、右内芯，4-5A、4-5B分别为上、下束紧带。

[0034] 图3中为本发明一优选实施例的大腿刚性连杆3的结构示意图，

[0035] 图中：3-1为钢珠、3-2A为上套圈、3-2B为下套圈、3-3A为左上连杆、3-3B为右上连杆、3-4A为左下连杆、3-4B为右下连杆、3-5为固定螺栓、3-6A为左蜗轮、3-6B为右蜗轮、3-7为蜗杆、3-8A为左螺杆、3-8B为右螺杆、3-9为旋钮、3-10为固定螺母、3-11A为左气动接口、3-11B为右气动接口。

具体实施方式

[0036] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0037] 如图1所示，为本发明一种刚软一体式下肢外骨骼的优选实施例，刚软一体式下肢外骨骼包括：腰部刚性连杆1，髋关节气动软体驱动器2，大腿刚性连杆3，膝关节气动软体驱动器4，小腿刚性连杆5，踝关节气动软体驱动器6，脚刚性连杆7，上、下腰部穿戴机构8A、8B，上、下大腿穿戴机构9A、9B，上、下小腿穿戴机构10A、10B、前、后脚穿戴机构11A、11B。其中髋关节气动软体驱动器2、膝关节气动软体驱动器4和踝关节气动软体驱动器6结构相同，髋关节气动软体驱动器2和膝关节气动软体驱动器4形状相同但尺寸不同，踝关节气动软体驱动器6与髋关节气动软体驱动器2和膝关节气动软体驱动器4形状不同，上、下腰部穿戴机构8A、8B的结构和尺寸相同，上、下大腿穿戴机构9A、9B的结构和尺寸相同，上、下小腿穿戴机构10A、10B的结构和尺寸相同，前脚穿戴机构11A比后脚穿戴机构11B略宽，各关节气动软体驱动器和各刚性连杆的长度和宽度根据人体下肢的尺寸确定。

[0038] 腰部刚性连杆1、大腿刚性连杆3、小腿刚性连杆5和脚刚性连杆7均能实现长度调节，以大腿刚性连杆3的长度调节为例，大腿刚性连杆3主要由上半连杆、下半连杆两部分构成，通过逆时针旋转旋钮3-9，使上半连杆、下半连杆之间的间隙增大，从而实现大腿刚性连杆3的伸长；通过顺时针旋转旋钮3-9，使上半连杆、下半连杆之间的间隙减小，从而实现大腿刚性连杆3的缩短；

[0039] 髋关节气动软体驱动器2连接在腰部刚性连杆1和大腿刚性连杆3之间，膝关节气动软体驱动器4连接在大腿刚性连杆3和小腿刚性连杆5之间，踝关节气动软体驱动器6连接在小腿刚性连杆5和脚刚性连杆7之间；

[0040] 各刚性连杆与各关节气动软体驱动器之间均通过快速接头实现连接，以髋关节气动软体驱动器2与大腿刚性连杆3之间的连接为例，向上滑动套圈3-2A，使大腿刚性连杆3的上端部快速接头锁紧，从而实现髋关节气动软体驱动器2与大腿刚性连杆3之间的连接；向下滑动套圈3-2A，使大腿刚性连杆3上端部快速接头松开，从而实现髋关节气动软体驱动器2与大腿刚性连杆3之间的分离；

[0041] 腰部穿戴机构8A、8B、大腿穿戴机构9A、9B、小腿穿戴机构10A、10B、脚穿戴机构11A、11B均采用环形绑带结构，分别安装在腰部刚性连杆1、大腿刚性连杆3、小腿刚性连杆
5、脚刚性连杆7上，用于将刚软一体式下肢外骨骼穿戴在人体上。

[0042] 在图1的实施例中，上、下腰部穿戴机构8A、8B，上、下大腿穿戴机构9A、9B，上、下小腿穿戴机构10A、10B、前、后脚穿戴机构11A、11B采用环形绑带来作为穿戴机构，这些环形绑带的环径与人体下肢的尺寸相吻合适配，可根据穿戴者的下肢尺寸进行定制，亦或是将这些环形绑带采用弹性材料制成，更或是在环形绑带上设置可改变其尺寸的伸缩结构来使其与穿戴者的下肢尺寸相吻合适配，使关节气动软体驱动器和刚性连杆可稳固地固定在人体上。

[0043] 各关节气动软体驱动器的弯曲变形和弯曲力矩，通过各刚性连杆和各穿戴机构传递给人体下肢，从而驱动人体下肢关节的转动，实现辅助人体下肢运动的功能。

[0044] 刚软一体式下肢外骨骼采用关节气动软体驱动器和刚性连杆的刚软混合结构，使刚软一体式下肢外骨骼的变形轮廓与人体下肢运动轮廓一致，减小非关节处的约束力，同时增大关节处的驱动力，从而提高穿戴舒适性和驱动效率。

[0045] 刚软一体式下肢外骨骼的踝关节气动软体驱动器6设计成不同于髋关节气动软体驱动器、膝关节气动软体驱动器的椭圆环形，使其自然弯曲与人体踝关节的自然弯曲一致，进一步提高了外骨骼的穿戴舒适性。

[0046] 在一优选的实施例里，如图2中(a)、(b)所示，为膝关节气动软体驱动器4的结构示意图，膝关节气动软体驱动器4包括：左上端盖4-1A、右上端盖4-1B、左下端盖4-1C、右下端盖4-1D、不可伸缩层4-2、左弹性纺织材料4-3A、右弹性纺织材料4-3B、左内芯4-4A、右内芯4-4B、上束紧带4-5A、下束紧带4-5B；其中：

[0047] 膝关节气动软体驱动器4为由弹性纺织材料4-3A、4-3B组成的具有两层气囊结构的椭圆柱形弯曲驱动器，且每层气囊内均有一内芯4-4A、4-4B以保证气密性。

[0048] 左内芯4-4A、右内芯4-4B均有一个向上伸出的气嘴，安装时分别穿过左上端盖4-1A、右上端盖4-1B的通孔。

[0049] 左上端盖4-1A、右上端盖4-1B在安装时分别部分插入到所示左弹性纺织材料4-3A、右弹性纺织材料4-3B的内腔中，然后用上束紧带4-5A扎紧；左下端盖4-1C、右下端盖4-
1D在安装时分别部分插入到左弹性纺织材料4-3A、右弹性纺织材料4-3B的内腔中，然后用下束紧带4-5B扎紧。

[0050] 左上端盖4-1A、右上端盖4-1B的上部各有一环形槽，该环形槽用于与大腿刚性连杆3的下端部快速接头连接；左下端盖4-1C、右下端盖4-1D的下部各有一环形槽，该环形槽用于与小腿刚性连杆5的上端部快速接头连接。

[0051] 膝关节气动软体驱动器4采用弹性纺织材料4-3A、4-3B，因此具有很好的柔性，可以自动适应人体关节转动过程中的轴线变化，在辅助人体下肢运动的过程中更加安全。

[0052] 膝关节气动软体驱动器4可以实现双向弯曲，当向膝关节气动软体驱动器4的其中一层气囊充气时，膝关节气动软体驱动器4向另一层气囊方向弯曲；两层气囊的邻接面上有一层柔性的不可伸缩层4-2，以限制膝关节气动软体驱动器4的伸长变形。不可伸缩层4-2可以采用棉麻纺织布料等制成。

[0053] 膝关节气动软体驱动器4向穿戴者身体前方弯曲，实现膝关节的伸展运动辅助；膝关节气动软体驱动器4向穿戴者身体后方弯曲，实现膝关节的弯曲运动辅助。

[0054] 在一优选的实施例里，如图3所示，为大腿刚性连杆3的结构示意图，大腿刚性连杆3包括：钢珠3-1、上套圈3-2A、下套圈3-2B、左上连杆3-3A、右上连杆3-3B、左下连杆3-4A、右下连杆-3-4B、固定螺栓3-5、左蜗轮3-6A、右蜗轮3-6B、蜗杆3-7、左螺杆3-8A、右螺杆3-8B、旋钮3-9、固定螺母3-10、左气动接口3-11A、右气动接口3-11B。

[0055] 大腿刚性连杆3采用金属3D打印技术加工成左上连杆3-3A、右上连杆3-3B、左下连杆3-4A、右下连杆-3-4B四部分，装配时，左上连杆3-3A、右上连杆3-3B通过固定螺栓3-5和固定螺母3-10连接成上半连杆3-3，左下连杆3-4A、右下连杆-3-4B通过固定螺母3-5和固定螺母3-10连接成上半连杆3-4。

[0056] 上半连杆3-3的上端部和下半连杆3-4的下端部均成型为椭圆形沉头槽结构，在椭圆形沉头槽的壁面上周向均布若干小孔，并在每个小孔内装入钢珠3-1；上半连杆3-3的上端部和下半连杆3-4的下端部分别均套有上套圈3-2A和下套圈3-2B，上半连杆3-3的钢珠3-1与套圈3-2A、下半连杆3-4的钢珠3-1与套圈3-2B分别构成大腿刚性连杆3的上端部快速接头、下端部快速接头，分别用于与髋关节气动软体驱动器2的下端部、膝关节气动软体驱动器4的上端部相连接。

[0057] 以大腿刚性连杆3的下端部快速接头为例，当向下滑动下套圈3-2B时，小孔内的钢珠3-1受到下套圈3-2B的径向挤压，向椭圆形沉头槽的中心运动，若此时膝关节气动软体驱动器4的上端盖4-1插入该椭圆形沉头槽，则钢珠3-1将运动到上端盖4-1的环形槽内，从而将大腿刚性连杆3的下端部与膝关节气动软体驱动器4的上端部锁紧，实现连接；当向上滑动下套圈3-2B后，由于钢珠3-1的径向挤压约束解除，很容易将大腿刚性连杆3与膝关节气动软体驱动器4分离，同时钢珠3-1向远离椭圆形沉头槽中心的方向运动。

[0058] 大腿刚性连杆3的左下连杆3-4A、右下连杆3-4B在分界面附近钻有两个左右对称相互平行的竖直螺纹孔，分别旋入左螺杆3-8A、右螺杆3-8B；在左上连杆3-3A、右上连杆3-3B的分界面附近钻有两个左右对称相互平行的竖直通孔，分别用于通过左螺杆3-8A、右螺杆3-8B的无螺纹部分。

[0059] 在左螺杆3-8A、右螺杆3-8B的上端分别固连左蜗轮3-6A、右蜗轮3-6B，在左蜗轮3-6A和右蜗轮3-6B之间配合一个蜗杆3-7，构成蜗轮蜗杆传动机构，容纳于左上连杆3-3A和右上连杆3-3B之间的空腔内；蜗杆3-7的左端固连旋钮3-9，旋钮3-9穿过左上连杆3-3A的水平通孔，供用户进行旋转操作。

[0060] 当逆时针旋转旋钮3-9时，蜗杆3-7亦逆时针旋转，通过蜗轮蜗杆副传动，使左蜗轮3-6A逆时针旋转、右蜗轮3-6B顺时针旋转，从而带动与之固连的左螺杆3-8A逆时针旋转、右螺杆3-8B顺时针旋转，由于左螺杆3-8A的下端是右旋螺纹、右螺杆3-8B的下端是左旋螺纹，因此左螺杆3-8A、右螺杆3-8B均相对下半连杆3-4向上运动，使上半连杆3-3和下半连杆3-4之间的间隙增大，从而使整个大腿刚性连杆3伸长；反之，当顺时针旋转旋钮3-9时，大腿刚性连杆3缩短，从而实现大腿刚性连杆3的长度调节；

[0061] 大腿刚性连杆3的左下连杆3-4A、右下连杆3-4B在分界面附近分别开有一定大小的槽，用于放置左气动接口3-11A、右气动接口3-11B。

[0062] 右气动接口3-11A、左气动接口3-11B均为直通L型气动接口，其朝下的端口分别连接膝关节气动软体驱动器4的右内芯4-4B、左内芯4-4A的气嘴，其水平朝向的端口在安装时分别穿过左下连杆3-4A的两个通孔，用于连接外部气源，将气动接口3-11A、3-11B固定在大腿刚性连杆3上能够解决频繁插拔气管引起的气动连接不稳定的问题。

[0063] 右上连杆3-3B、右下连杆3-4B的背面开有通槽，分别用于安装大腿穿戴机构9A、9B，通过大腿穿戴机构9A、9B能够将大腿刚性连杆可靠地固定在穿戴者的大腿上，从而将外骨骼的驱动力有效地传递至人体下肢。

[0064] 上述实施例在具体实施时：当髋关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的弯曲运动，当其向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的伸展运动；当膝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的伸展运动，当其向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的弯曲运动；当踝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的弯曲运动，当其向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的伸展运动。

[0065] 本发明具有质量轻、柔性高、安全性好、双向驱动、能够自适应人体关节轴线变化、与人体下肢运动轮廓一致、长度可调、安装方便的优点，克服了线驱动对人体关节产生压迫力的缺点以及刚性外骨骼轴线对准的问题，克服了全软外骨骼弯曲轮廓与人体不一致的缺点，提高了外骨骼的穿戴舒适性和驱动效率，可以辅助人体下肢关节进行弯曲和伸展运动，克服了线驱动软体外骨骼只能单向驱动的缺点。

[0066] 以上是本发明中的优选结构设计，当然在其他实施例中，各个优选结构可以单独使用，在互相不冲突的前提下，也可以任意组合使用，组合使用时效果会更好。

[0067] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本发明简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

[0068] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

标题	发布/更新时间	阅读量
外骨骼服-专利编号CN106112996B	2020-05-11	511
外骨骼-专利编号CN107613936A	2020-05-11	641
外骨骼-专利编号CN103717356B	2020-05-11	234
外骨骼服-专利编号CN106112996A	2020-05-12	517
外骨骼-专利编号CN103717356A	2020-05-11	533
外骨骼服-专利编号CN106112997A	2020-05-12	1000
外骨骼服-专利编号CN106112997B	2020-05-13	136
手外骨骼-专利编号CN104768714A	2020-05-12	427
动力外骨骼-专利编号CN106943276A	2020-05-13	1081
一种外骨骼-专利编号CN110253540A	2020-05-13	1018

一种刚软一体式下肢外骨骼

一种刚软一体式下肢外骨骼

技术领域

背景技术

发明内容

附图说明

具体实施方式

IPRDB

热门服务

关于我们

友情链接

联系方式