一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置制造方法及图纸

一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，属于辅助老年人起居的智能装备技术领域，包括拐杖、磁吸机构及运动可变式连杆机构，所述磁吸机构通过其上的磁铁与运动可变式连杆机构的小腿支撑杆配合，拐杖至于使用者腋下辅助行走。通过对现有的人体腿部运动分析，提取出了腿部在自然状态下的近似运动规律。在运动过程中，大腿以大腿根部为旋转中心，小腿以小腿根部为旋转中心，且在大腿向外侧转动的过程中，小腿略向内侧转动，且角度较小。根据不同运动状态下的具体情况，设计了运动可变式连杆机构，使得在运动的过程中，可以保证腿部外骨骼在自然状态下的运动状态与正常人腿的运动状态相似。

A kind of leg exoskeleton device to assist the elderly to move

The utility model relates to a leg exoskeleton device for assisting the action of the elderly, which belongs to the technical field of intelligent equipment for assisting the living of the elderly, including a crutch, a magnetic suction mechanism and a motion variable linkage mechanism, wherein the magnetic suction mechanism is matched with the crus support rod of the motion variable linkage mechanism through a magnet on the magnetic suction mechanism, and the crutch is used for auxiliary walking under the armpit. Based on the analysis of the existing human leg motion, the approximate motion law of the leg in the natural state is extracted. In the process of movement, the thigh root is the center of rotation, the crus root is the center of rotation, and in the process of thigh to the outside, the crus slightly to the inside, and the angle is small. According to the specific conditions of different motion states, a variable motion linkage mechanism is designed, which can ensure that the movement state of the leg exoskeleton in the natural state is similar to that of the normal leg in the process of movement.

【技术实现步骤摘要】
一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置
本专利技术属于辅助老年人起居的智能装备
，特别涉及一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置。
技术介绍
随着人年龄的不断增长，当度过了壮年期步入老年期时，身体的各项机能逐渐出现问题，老年人各方面的健康指数都会处于下降的状态之中，而腿部酸软无力就是其中一个严重的问题。腿部酸软无力会对老年人的生活起居产生极大影响，比如：无法正常坐立、上下床、如厕、洗浴、行走等。而现有的轮椅设计，更多的是帮助老年人进行位置的移动，无法解决上述的大多数问题，在活动范围和运动方式上有一定的局限性，并且老年人如果长期使用轮椅出行，由于身体不能伸展会影响到血液流通，造成腿部发凉甚至浮肿，同时会压迫腰椎造成更大的损害。而拐杖的用途过小，依然需要耗费使用者大量的体力和工作。而楼梯间的电梯或扶手等装置，造价贵，局限性强，只适用于楼梯间的上下，且扶手只起到防止摔倒的用途，不能极大方便老年人上下楼。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，其结构简单、使用方便，并且将智能控制与机械装置相结合，实现健康护理与方便生活的双重作用，使操作简便性和使用安全性更高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，包括拐杖、磁吸机构及运动可变式连杆机构，所述磁吸机构通过其上的磁铁与运动可变式连杆机构的小腿支撑杆配合，拐杖置于使用者腋下辅助行走。所述拐杖包括拐杖体，拐杖体的伸缩杆外端同心套装有减震弹簧，且减震弹簧一端与拐杖体的固定杆末端固定连接，伸缩杆末端同心套装于球型连杆一端的孔内，且减震弹簧另一端与球型连杆固定连接，球型连杆另一端与轮架相连，轮架下表面设置有三个耳板组，每个耳板组由两块耳板组成，耳板设置于轮架的长边处，每组耳板上通过轮轴安装有滑轮，其中位于中间的一对滑轮为编码轮，轮架两端设置有刹车片，且刹车片位于轮架的短边处。所述磁吸机构包括第一直线导轨、滑块及磁铁，第一直线导轨上滑动安装有滑块，滑块顶部固定连接有磁铁，磁铁为类Z字型结构，磁铁面向运动可变式连杆机构一端开设有凹槽。所述运动可变式连杆机构包括长安装板和直线滑杆，长安装板为两根，两个长安装板上均通过螺栓固定安装有两个第二直线滑轨，两个长安装板通过两个护腰连接，两个护腰的后端安装有控制箱，位于下方的护腰前端分别安装有第一按钮和第二按钮，第二直线导轨上滑动安装有第一转轴滑块，第一转轴滑块外侧通过转轴和轴承与第一转动套相连，两个长安装板底端通孔内分别通过轴承与两个第一连接转轴一端相连，每个第一连接转轴伸出长安装板内侧部分通过联轴器安装有电机，第一连接转轴伸出长安装板外侧部分依次安装第一杆件、短连杆及大腿支撑杆，所述第一杆件与第一连接转轴之间安装有轴承，所述短连杆与大腿支撑杆端部内侧焊接，所述大腿支撑杆外侧壁通过转轴和轴承与第二转动套连接，所述直线滑杆依次贯穿第一转动套和第二转动套，大腿支撑杆另一端与通过可调节转轴与小腿支撑杆相连运动可变式连杆机构通过小腿支撑杆与磁吸机构的凹槽配合，所述直线滑杆的中下部通过转轴与大腿支撑杆中下部连接，直线滑杆底端通过第二连接转轴与小腿支撑杆连接，所述大腿支撑杆上通过两个Ω形安装座设置有两个大腿绑带，所述小腿支撑杆上通过两个Ω形安装座设置有两个小腿绑带，所述短连杆另一端和第二杆件通过转轴连接，第一杆件末端和第二杆件中部通过转轴连接有第三杆件，第三杆件中部与第二杆件中下部安装有电动伸缩杆。所述大腿支撑杆包括大腿空心固定杆和大腿空心伸缩杆，所述大腿空心固定杆用于安装大腿绑带，大腿空心固定杆靠近小腿支撑杆一端套装有大腿空心伸缩杆，且大腿空心固定杆靠近小腿支撑杆一端外侧壁上均匀开设有第一调节孔，大腿空心伸缩杆内腔通过固定轴设置有第一固定块，第一固定块中心孔内通过第一弹簧安装有第一锁舌，第一锁舌用于与第一调节孔配合使用调节大腿支撑杆的长度。所述小腿支撑杆包括小腿空心伸缩杆和小腿空心固定杆，小腿空心固定杆用于安装小腿绑带，小腿空心固定杆靠近大腿支撑杆一端套装有小腿空心伸缩杆，且小腿空心固定杆靠近大腿空心支撑杆一端外侧壁上均匀开设有调节孔，小腿空心伸缩杆内腔通过固定轴设置有固定块，固定块中心孔内通过弹簧安装有锁舌，锁舌用于与通孔配合使用调节小腿支撑杆的长度。所述控制箱内安装有单片机、小型蓄电池、陀螺仪及蓝牙模块，所述单片机分别与小型蓄电池、电机、安全气囊、陀螺仪及蓝牙模块电连接，腰部前侧的第一按钮与第二按钮串联在电源与单片机之间，所述蓝牙模块分别与编码轮和电动推杆电连接。小型蓄电池直接与单片机相连，给单片机进行供电，由第一按钮和第二按钮控制装置启动与停止，同时单片机分别与两侧电机、腰部的安全气囊、陀螺仪和蓝牙模块进行电连接，蓝牙模块主要接受由拐杖的编码轮返还到单片机的数据来判断当前的步速是否合理，进而通过单片机对电机的转速进行调节，使实际步速趋于正常。同时还可由蓝牙模块实现对电动推杆的无线控制，来控制电动推杆的伸缩。当陀螺仪识别到异常的角度和方位的急剧变化，以此来判断用户处于跌倒过程中，立即弹开护腰内部的安全气囊实现对老年人的缓冲保护作用。本专利技术的有益效果为：1、通过对现有的人体腿部运动分析，提取出了腿部在自然状态下的近似运动规律。在运动过程中，大腿以大腿根部为旋转中心，小腿以小腿根部为旋转中心，且在大腿向外侧转动的过程中，小腿略向内侧转动，且角度较小。根据不同运动状态下的具体情况，设计了运动可变式连杆机构，使得在运动的过程中，可以保证腿部外骨骼在自然状态下的运动状态与正常人腿的运动状态相似。2、由于使用者的身高腿长，骨骼年龄不相同，所以为了适应不同使用者的自身情况，本专利技术大腿支撑杆和小腿支撑杆为可伸缩式，使用者可以根据自身情况自我调整。3、本专利技术装置结构相对简单，且由镁合金与树脂材料制成。装置轻便，便于携带。电机采用无刷直流电机，具有宽调速、小体积、高效率和稳态转速误差小的特点。通过多杆机构的巧妙设计，将能量传递损失减小到最低，使得使用更加的独立与方便。附图说明图1为本专利技术辅助老年人行动的智能腿部外骨骼整体结构示意图；图2为本专利技术辅助老年人行动的智能腿部外骨骼中的拐杖示意图；图3为本专利技术辅助老年人行动的智能腿部外骨骼的运动可变式连杆机构转化为座椅状态时的三维示意图；图4为本专利技术辅助老年人行动的智能腿部外骨骼的运动可变式连杆机构转化为座椅状态时的侧视图；图5为本专利技术辅助老年人行动的智能腿部外骨骼的运动可变式连杆机构转化为辅助行走状态示意图；图6为本专利技术辅助老年人行动的智能腿部外骨骼的运动可变式连杆机构的大腿支撑干伸缩部分的结构示意图；图7为本专利技术辅助老年人行动的智能腿部外骨骼的运动可变式连杆机构的小腿支撑干伸缩部分的结构示意图；1-拐杖，101-拐杖体，102-减震弹簧，103-球型连杆，104-轮架，105-耳板，106-编码轮，107-刹车片，2-磁吸机构，201-第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，其特征在于，包括拐杖、磁吸机构及运动可变式连杆机构，所述磁吸机构通过其上的磁铁与运动可变式连杆机构的小腿支撑杆配合，拐杖置于使用者腋下辅助行走。/n

【技术特征摘要】
1.一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，其特征在于，包括拐杖、磁吸机构及运动可变式连杆机构，所述磁吸机构通过其上的磁铁与运动可变式连杆机构的小腿支撑杆配合，拐杖置于使用者腋下辅助行走。


2.根据权利要求1所述的一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，其特征在于：所述拐杖包括拐杖体，拐杖体的伸缩杆外端同心套装有减震弹簧，且减震弹簧一端与拐杖体的固定杆末端固定连接，伸缩杆末端同心套装于球型连杆一端的孔内，且减震弹簧另一端与球型连杆固定连接，球型连杆另一端与轮架相连，轮架下表面设置有三个耳板组，每个耳板组由两块耳板组成，耳板设置于轮架的长边处，每组耳板上通过轮轴安装有滑轮，其中位于中间的一对滑轮为编码轮，轮架两端设置有刹车片，且刹车片位于轮架的短边处。


3.根据权利要求1所述的一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，其特征在于：所述磁吸机构包括第一直线导轨、滑块及磁铁，第一直线导轨上滑动安装有滑块，滑块顶部固定连接有磁铁，磁铁为类Z字型结构，磁铁面向运动可变式连杆机构一端开设有凹槽。


4.根据权利要求1所述的一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，其特征在于：所述运动可变式连杆机构包括长安装板和直线滑杆，长安装板为两根，两个长安装板上均通过螺栓固定安装有两个第二直线滑轨，两个长安装板通过两个护腰连接，两个护腰的后端安装有控制箱，位于下方的护腰前端分别安装有第一按钮和第二按钮，第二直线导轨上滑动安装有第一转轴滑块，第一转轴滑块外侧通过转轴和轴承与第一转动套相连，两个长安装板底端通孔内分别通过轴承与两个第一连接转轴一端相连，每个第一连接转轴伸出长安装板内侧部分通过联轴器安装有电机，第一连接转轴伸出长安装板外侧部分依次安装第一杆件、短连杆及大腿支撑杆，所述第一杆件与第一连接转轴之间安装有轴承，所述短连杆与大腿支撑杆端部内侧焊接，所述大腿支撑杆外侧壁通过转轴和轴承与第二转动套连接，所述直线...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红双，杨楠，顾淙天，吴佳琪，马源，付善坤，张顺豪，
申请(专利权)人：沈阳航空航天大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21