髋膝双关节助行外骨骼制造技术

本申请提供了一种髋膝双关节助行外骨骼，髋膝双关节助行外骨骼包括驱动装置、第一滑轮、第二滑轮、腰部穿戴件和膝关节助力器，膝关节助力器包括大腿穿戴件、小腿穿戴件和拉动结构，第一滑轮与腰部穿戴件相连，第二滑轮与大腿穿戴件相连，拉动结构包括绕设于第一滑轮和第二滑轮上的线绳，线绳的两端分别与小腿穿戴件和驱动装置的输出端相连。则在使用时，可通过驱动装置驱动拉动结构，拉动结构的线绳拉动小腿穿戴件以使小腿穿戴件相对大腿穿戴件运动，在拉动结构的线绳拉动小腿穿戴件的同时，张紧的线绳使得第一滑轮与第二滑轮相互靠近，可较好地辅助膝关节和髋关节的运动耦合，对髋关节和膝关节同时进行有效助力，使用户保持自然步态行走。

【技术实现步骤摘要】
髋膝双关节助行外骨骼
本申请属于穿戴式外骨骼
，更具体地说，是涉及一种髋膝双关节助行外骨骼。
技术介绍
穿戴式外骨骼是一种辅助人体行走的可穿戴式外骨骼机器人，可广泛地应用于军事、医疗和助老等领域。穿戴式外骨骼大多是以液压驱动的刚性驱动外骨骼，但是刚性驱动外骨骼存在重量大、与人体关节耦合度差、难穿戴等缺陷，与人体关节运动的协调性较差。柔性驱动的外骨骼能够较好地克服刚性驱动外骨骼的不足，可使人体下肢保持自然步态行走。人体行走动作通常为多关节的复合运动，尤其是在上下坡或上下楼梯等复杂的环境中，人体行走动作更是涉及到髋关节和膝关节等多个关节同时运动。当前采用柔性驱动的外骨骼，一般仅能够对用户的髋关节或膝关节进行特定关节助力，无法同时辅助膝关节和髋关节的运动耦合，提供的助力有限，导致用户难以保持自然步态行走，消耗的能量增加。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种髋膝双关节助行外骨骼，以解决现有技术中存在的柔性驱动的外骨骼仅能进行特定关节助力，无法辅助膝关节和髋关节运动耦合的技术问题。为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种髋膝双关节助行外骨骼，包括：第一滑轮；腰部穿戴件，用于将所述第一滑轮固定于用户的腰部；膝关节助力器，用于对用户膝关节的伸展运动提供助力，所述膝关节助力器包括大腿穿戴件、小腿穿戴件和拉动所述小腿穿戴件以使所述小腿穿戴件相对所述大腿穿戴件运动的拉动结构；驱动装置，用于驱动所述拉动结构；以及第二滑轮，固定于所述大腿穿戴件上；其中，所述拉动结构包括绕设于所述第一滑轮和所述第二滑轮上的线绳，所述线绳的一端与所述小腿穿戴件相连，所述线绳的另一端与所述驱动装置的输出端相连。可选地，所述拉动结构还包括引导所述线绳拉伸的导绳套，所述导绳套设于所述大腿穿戴件上。可选地，所述膝关节助力器还包括支撑并定位所述线绳的膝部垫高件和用于将所述膝部垫高件固定于用户的膝盖上的膝部穿戴件，所述膝部垫高件上开设有供所述线绳穿过的第一穿过孔。可选地，所述膝关节助力器还包括引导所述线绳拉伸的套管，所述套管置于所述第一穿过孔中，所述线绳贯穿设置于所述套管中。可选地，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括用于将所述驱动装置固定于用户背部的背部穿戴件。可选地，所述驱动装置包括与所述背部穿戴件相连的电机和与所述电机的输出轴相连的绞盘，所述线绳的远离所述小腿穿戴件的一端固定于所述绞盘上。可选地，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括用于将所述线绳限定于所述绞盘上的限位件，所述限位件与所述背部穿戴件相连，所述限位件上开设有供所述线绳穿过的第二穿过孔。可选地，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括：惯性测量单元，用于监测并反馈所述用户步态相位；以及控制器，用于接收所述惯性测量单元反馈的步态相位信息并发送控制指令控制所述驱动装置工作。可选地，所述惯性测量单元包括：第一惯性传感器，用于布置于用户足部；第二惯性传感器，用于布置于用户小腿前侧；以及第三惯性传感器，用于布置于用户大腿前侧。可选地，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括：足底压力检测器，用于获取用户足底压力大小与分布；以及控制器，用于接收所述足底压力检测器反馈的压力信息并发送控制指令控制所述驱动装置工作。本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，与现有技术相比，至少具有如下技术效果之一：本申请实施例提供的髋膝双关节助行外骨骼，通过设置固定于用户的腰部的第一滑轮和固定于用户大腿穿戴件上的第二滑轮，并将拉动结构的线绳绕设于第一滑轮和第二滑轮上。则在使用时，驱动装置驱动拉动结构，拉动结构的线绳拉动小腿穿戴件以使小腿穿戴件相对大腿穿戴件运动，从而对膝关节的伸直产生助力。在拉动结构的线绳拉动小腿穿戴件的同时，张紧的线绳使得第一滑轮与第二滑轮相互靠近，以对髋关节的伸直产生助力。这样，就可以结合人体行走运动中髋关节与膝关节的耦合关系，较好地辅助膝关节和髋关节的运动耦合，对髋关节和膝关节同时进行有效助力，使用户保持自然步态行走。并且，该髋膝双关节助行外骨骼穿戴使用轻便，减少能量消耗，提升行走的舒适度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的髋膝双关节助行外骨骼的结构示意图；图2为本申请实施例提供的驱动装置的立体结构示意图；图3为本申请实施例提供的第一滑轮的立体结构示意图；图4为本申请实施例提供的第二滑轮的立体结构示意图；图5为本申请实施例提供的线绳的立体结构示意图；图6为本申请实施例提供的导绳套的立体结构示意图；图7为本申请实施例提供的膝部垫高件的立体结构示意图；图8为本申请实施例提供的小腿固定件的立体结构示意图；图9为本申请实施例提供的固线器的立体结构示意图。其中，图中各附图标记：1-驱动装置；11-电机；12-绞盘；13-电机座；14-减速器；2-第一滑轮；3-第二滑轮；4-腰部穿戴件；5-膝关节助力器；51-大腿穿戴件；52-小腿穿戴件；53-拉动结构；531-线绳；532-导绳套；54-膝部垫高件；541-第一穿过孔；55-膝部穿戴件；56-套管；6-背部穿戴件；7-限位件；71-第二穿过孔；8-小腿固定件；9-固线器；91-扣位槽；10-卡接头。具体实施方式为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需要说明的是，当元件被称为“连接于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种髋膝双关节助行外骨骼，其特征在于，包括：/n第一滑轮；/n腰部穿戴件，用于将所述第一滑轮固定于用户的腰部；/n膝关节助力器，用于对用户膝关节的伸展运动提供助力，所述膝关节助力器包括大腿穿戴件、小腿穿戴件和拉动所述小腿穿戴件以使所述小腿穿戴件相对所述大腿穿戴件运动的拉动结构；/n驱动装置，用于驱动所述拉动结构；以及/n第二滑轮，固定于所述大腿穿戴件上；/n其中，所述拉动结构包括绕设于所述第一滑轮和所述第二滑轮上的线绳，所述线绳的一端与所述小腿穿戴件相连，所述线绳的另一端与所述驱动装置的输出端相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种髋膝双关节助行外骨骼，其特征在于，包括：
第一滑轮；
腰部穿戴件，用于将所述第一滑轮固定于用户的腰部；
膝关节助力器，用于对用户膝关节的伸展运动提供助力，所述膝关节助力器包括大腿穿戴件、小腿穿戴件和拉动所述小腿穿戴件以使所述小腿穿戴件相对所述大腿穿戴件运动的拉动结构；
驱动装置，用于驱动所述拉动结构；以及
第二滑轮，固定于所述大腿穿戴件上；
其中，所述拉动结构包括绕设于所述第一滑轮和所述第二滑轮上的线绳，所述线绳的一端与所述小腿穿戴件相连，所述线绳的另一端与所述驱动装置的输出端相连。


2.如权利要求1所述的髋膝双关节助行外骨骼，其特征在于，所述拉动结构还包括引导所述线绳拉伸的导绳套，所述导绳套设于所述大腿穿戴件上。


3.如权利要求1所述的髋膝双关节助行外骨骼，其特征在于，所述膝关节助力器还包括支撑并定位所述线绳的膝部垫高件和用于将所述膝部垫高件固定于用户的膝盖上的膝部穿戴件，所述膝部垫高件上开设有供所述线绳穿过的第一穿过孔。


4.如权利要求3所述的髋膝双关节助行外骨骼，其特征在于，所述膝关节助力器还包括引导所述线绳拉伸的套管，所述套管置于所述第一穿过孔中，所述线绳贯穿设置于所述套管中。


5.如权利要求1所述的髋膝双关节助行外骨骼，其特征在于，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括用于将所述驱动装置固定于用户背...

【专利技术属性】
技术研发人员：付成龙，周志洁，朱家乐，韦青茂，顾宇平，冷雨泉，黄冠，马亮，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：广东;44