【技术实现步骤摘要】
下肢助行外骨骼及其助行方法
:本专利技术涉及一种下肢助行外骨骼及其助行方法。
技术介绍
:“外骨骼”的概念最初源于昆虫的外骨骼,是指生物提供保护和支持的坚强的外部结构。人们利用仿生学原理,在人体外穿上能提供某种相应帮助的装备,如提供保护不受外来伤害,助行,负重或者提供增强人体某种技能等。在康复领域,则简化构造,只需要机械外骨骼下肢部分来帮助那些下肢功能障碍的人们,让他们重新站立起来并移动。但现有外骨骼存在以下不足:自由度与现有人体下肢匹配度不足,一些人体的常规动作无法完成,如分开腿、腿绕足跟旋转,应用昂贵复杂的减速器,对各个旋转关节的精度、制造工艺要求较高,完成同样力矩转动时需要的电机扭矩较大。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种下肢助行外骨骼及其助行方法。上述的目的通过以下的技术方案实现:下肢助行外骨骼,其组成包括:对称设置的大腿机械关节、小腿机械关节和脚部托板,所述下肢助行外骨骼还包括总控制集成器、电池、背部固定托板,一对胯部电动推杆、胯部旋转关节、腿部整体旋转关节、大腿关节电动推杆、膝关节电动推杆、脚踝旋转关节、胯部角度检测传感器、大腿关节角度检测传感器、小腿关节角度检测传感器、踝关节角度检测传感器以及脚部压力传感器;两大腿机械关节通过背部固定托板连接,连接处位于人体胯部相对应的位置,背部固定托板上方安装总控制集成器和电池,背部固定托板两端分别安装胯部电动推杆和胯部旋转关节,胯部电动推杆固定安装在背部固定托板上,胯部旋转关节插装在背部固定托板上,胯部电动推杆分别驱动相应胯部旋转关节的施力端进行与佩戴者自然站立姿势相适应的左右摆动,且两侧的胯部旋转 ...
【技术保护点】
一种下肢助行外骨骼,其组成包括:对称设置的大腿机械关节(1)、小腿机械关节(2)和脚部托板(3),其特征是:所述下肢助行外骨骼还包括电池(4)、总控制集成器(5)、背部固定托板(6),一对胯部电动推杆(7)、胯部旋转关节(8)、腿部整体旋转关节(9)、大腿关节电动推杆(10)、膝关节电动推杆(11)、脚踝旋转关节(12)、胯部角度检测传感器(13)、大腿关节角度检测传感器(14)、小腿关节角度检测传感器(15)、踝关节角度检测传感器(16)、脚踝关节电动推杆(17)以及脚部压力传感器(18);两大腿机械关节(1)通过背部固定托板(6)连接,连接处位于人体胯部相对应的位置,背部固定托板(6)上方安装总控制集成器(5)和电池(4),背部固定托板(6)两端分别安装胯部电动推杆(7)和胯部旋转关节(8),胯部电动推杆(7)固定安装在背部固定托板(6)上,胯部旋转关节(8)插装在背部固定托板(6)上,胯部电动推杆(7)分别驱动相应胯部旋转关节(8)转动,且两侧的胯部旋转关节(8)下方分别对称的依次设置:胯部旋转关节(8)向下与腿部整体旋转关节(9)转动安装,腿部整体旋转关节(9)向下通过大腿关节 ...
【技术特征摘要】
1.一种下肢助行外骨骼,其组成包括:对称设置的大腿机械关节(1)、小腿机械关节(2)和脚部托板(3),其特征是:所述下肢助行外骨骼还包括电池(4)、总控制集成器(5)、背部固定托板(6),一对胯部电动推杆(7)、胯部旋转关节(8)、腿部整体旋转关节(9)、大腿关节电动推杆(10)、膝关节电动推杆(11)、脚踝旋转关节(12)、胯部角度检测传感器(13)、大腿关节角度检测传感器(14)、小腿关节角度检测传感器(15)、踝关节角度检测传感器(16)、脚踝关节电动推杆(17)以及脚部压力传感器(18);两大腿机械关节(1)通过背部固定托板(6)连接,连接处位于人体胯部相对应的位置,背部固定托板(6)上方安装总控制集成器(5)和电池(4),背部固定托板(6)两端分别安装胯部电动推杆(7)和胯部旋转关节(8),胯部电动推杆(7)固定安装在背部固定托板(6)上,胯部旋转关节(8)插装在背部固定托板(6)上,胯部电动推杆(7)分别驱动相应胯部旋转关节(8)转动,且两侧的胯部旋转关节(8)下方分别对称的依次设置:胯部旋转关节(8)向下与腿部整体旋转关节(9)转动安装,腿部整体旋转关节(9)向下通过大腿关节电动推杆(10)铰接大腿机械关节(1),大腿关节电动推杆(10)驱动大腿机械关节(1)进行与佩戴者自然站立姿势相适应的前后摆动,大腿机械关节(1)向下通过膝关节电动推杆(11)铰接小腿机械关节(2),膝关节电动推杆(11)驱动小腿机械关节(2)进行与佩戴者自然站立姿势相适应的前后摆动,小腿机械关节(2)下部末端铰接脚踝旋转关节(12),且小腿机械关节(2)通过脚踝关节电动推杆(17)铰接脚踝旋转关节(12),脚踝关节电动推杆(17)驱动脚踝旋转关节(12)进行与佩戴者自然站立姿势相适应的前后摆动,脚踝旋转关节(12)连接脚部托板(3),脚部托板(3)上表面设置脚部压力传感器(18);并且,膝关节电动推杆(11)位于大腿机械关节(1)的前方,大腿关节电动推杆(10)位于大腿机械关节(1)的后方;脚踝关节电动推杆(17)位于小腿机械关节(2)的前方;这里的前方是指,人体自然站立时,面朝方向定义为前;其中,在胯部旋转关节(8)与胯部电动推杆(7)连接处设置胯部角度检测传感器(13);在腿部整体旋转关节(9)与大腿关节电动推杆(10)铰接处设置大腿关节角度检测传感器(14);且大腿关节电动推杆(10)驱动大腿机械关节(1)绕着大腿关节角度检测传感器(14)摆动;在大腿机械关节(1)与小腿机械关节(2)铰接处设置小腿关节角度检测传感器(15);在小腿机械关节(2)与脚踝旋转关节(12)铰接处设置踝关节角度检测传感器(16);佩戴者自然站立姿势是指:人体自然站立时,面朝方向定义为前。2.根据权利要求1所述的下肢助行外骨骼,其特征是:所述的下肢助行外骨骼还包括大腿部分长度调节关节(19),所述的大腿机械关节(1)内设置导轨,大腿部分长度调节关节(19)由大腿机械关节(1)顶端插入导轨中,大腿机械关节(1)通过大腿部分长度调节关节(19)向上与腿部整体旋转关节(9)铰接;且大腿关节电动推杆(10)与大腿部分长度调节关节(19)的连接实现对大腿机械关节(1)的转动进行驱动。3.根据权利要求1或2所述的下肢助行外骨骼,其特征是:所述的下肢助行外骨骼还包括小腿部分长度调节关节(20),所述的小腿机械关节(2)内设置导轨,小腿部分长度调节关节(20)由小腿机械关节(2)顶端插入导轨中,小腿机械关节(2)通过小腿部分长度调节关节(20)向上与大腿机械关节(1)铰接;且膝关节电动推杆(11)与小腿部分长度调节关节(20)的连接实现对小腿机械关节(2)的转动进行驱动。4.根据权利要求3所述的下肢助行外骨骼,其特征是:所述的大腿机械关节(1)在靠近人体一侧的表面上还安装大腿关节压力传感器及固定装置(21),用于将助行外骨骼固定于佩戴者的大腿部位,并检测行走过程中的压力信号,使下肢助行外骨骼的整体控制系统更加完整。5.根据权利要求1、2或4所述的下肢助行外骨骼,其特征是:所述的小腿机械关节(2)在靠近人体一侧的表面上还安装小腿关节压力传感器及固定装置(22),用于将助行外骨骼固定于佩戴者的大腿部位,并检测行走过程中的压力信号,使下肢助行外骨骼的整体控制系统更加完整。6.根据权利要求5所述的下肢助行外骨骼,其特征是:所述的胯部旋转关节(8)还包括受力段和施力段,受力段的一端与施力段的一端垂直连接形成一体式的L型,L型的胯部旋转关节(8)的受力端具有与胯部...
【专利技术属性】
技术研发人员:王天,孙相宇,王晓奇,张洋,
申请(专利权)人:哈尔滨程天科技发展有限公司,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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