本发明专利技术提供一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿，结构简单轻便，不使用电池等外在动力，可以长时间使用，适用于老年人和腿部疾患人员，走路和上楼时由于机械腿具有支撑能力，减轻膝盖负重的压力，可以形成助力效果，腰围承重活圈按照臀部形状，装置有三角形尼龙兜带，形成座椅的效果，使用中可以随时蹲坐休息，该发明专利技术同样适用于需长时间站立工作的人员，如汽车装配线操作工，和长时间站立手术台的医护人员，在站立时借助机械腿的支撑即可休息，减轻体力消耗，极大地提高工作效率。
【技术实现步骤摘要】
一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿
：本专利技术属于医疗康复领域，具体是涉及一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿。
技术介绍
：目前，随着科技的发展，能够解决人类行走不便的各种外骨骼机器人、各类型外骨骼机械腿在不断出现，能够改善老年人或腿部疾患者的运动机能，改善人们的生活质量，但目前的外骨骼机器人，虽然功能强大，但结构复杂、体积笨重，使用了各类传感器、马达、杠杆、电动装置、及各种机械转换装置由微电脑进行控制，需要电池作为能源驱动，因电池容量所限，无法长时间使用，且整体装置造价昂贵，因此大部分状况只是作为科学研究，而无法满足和普及到广大需求者。如何减小助力结构体积，减轻重量，降低成本使用灵活轻便，即成为当前急需解决的问题。另，对于长时间站立工作，如汽车装配生产线的操作工，手术台手术医师等，亦需要一种能减轻工作强度的助力机械腿，在站立时借助机械腿的支撑即可休息，减轻体力消耗，亦是本专利技术的考虑内容。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种无需动力，简单轻便，能够普及适用于广大老年人和行走困难的人群，行走时身体重量由机械腿支撑，减小对膝关节的压力，并可随时蹲坐休息的行走助力机械腿。本专利技术采用金属空心管材作为腿部支撑，其特征是：大腿支撑管(1)，小腿支撑管(2)作为腿部外骨骼支撑，在大小腿连接的膝关节处，按装有可控棘轮组合装置，该装置是根据行走状态控制其棘爪(22)、棘轮(21)的分离与啮合。为使机械腿运动灵活度达到与人体腿部自由活动状态相同，在髋关节部位设计有具有3个自由度的模拟髋关节，大腿支撑管上端安装有关节轴承(3)，以模拟人体髋关节的3个活动自由度，脚踝部设计有踝关节轴承(8)，模拟脚踝部活动自由度，其整体结构为大腿支撑管(1)上端关节轴承(3)与腰围承重活圈(12)连接，大小腿支撑管膝关节处通过可控棘轮组合结构连接，小腿支撑管脚踝关节(8)与脚踏支架(11)连接，脚踏支架(11)安装有脚踏旋转板(28)及与脚踏旋转板固接的旋转杠杆(29)，旋转杠杆(29)通过牵引钢丝绳(26)连接到棘爪离合顶杆(24)，整体装配后形成腿部外骨骼，脚踏支架(11)安装有尼龙魔术贴鞋绑带(10)，以与鞋子扎紧，腰部设计的腰围承重活圈(12)，通过髋关节连接板(34)与大腿支撑管上部关节轴承(3)连接，腰围承重活圈(12)制作有三角形尼龙兜带(18)，可以作为休息座椅，当人体蹲坐休息时，完全由外骨骼承担身体重量。其作用原理为：双腿站立时，脚踏旋转板(28)在人体重力作用下被踏平，如图6状态，旋转杠杆(29)向下旋转，牵引钢丝绳(26)牵引棘爪离合顶杆(24)向下拉动，在棘爪拉簧(23)作用下，棘爪(22)、棘轮(21)恢复正常啮合状态，如图3所示，机械腿处于不可弯曲状态，起到支撑作用，当人体开始走路时，一脚抬起，脚踏旋转板(28)松开对棘爪离合顶杆(24)的牵引，在顶杆复位弹簧(25)推动下向上顶起，克服棘爪拉簧(23)的拉力，顶起棘爪(22)，使棘爪(22)、棘轮(21)分离，如图4所示，此时膝关节处于自由活动状态，可以做迈步动作，向前迈步后，脚步落地踩压脚踏旋转板(28)，带动旋转杠杆(29)逆时针向下转动，牵引钢丝绳(26)牵引棘爪离合顶杆(24)向下运动脱离棘爪(22)，在棘爪拉簧(23)的拉动下，棘爪(22)复位与棘轮(21)啮合，棘爪、棘轮再次处于单向旋转状态，即膝关节只能在弯曲状态向上站立伸直，而不能向下弯曲，即形成对身体支撑力量。另一腿运动状况相同，当双腿站立时双侧棘爪棘轮结构均处于单向锁止状态，使得双腿在弯曲时可伸直站立，下蹲则棘轮结构锁止，形成机械腿对身体的支撑作用。进一步：本专利技术对膝关节处的棘轮结构动作，另设计有手动调整功能，在机械腿膝关节处设有棘爪手动调节钮(5)，可以在不需要棘轮单向旋转功能时，向上拨动棘爪手动调节钮(5)，通过棘爪手动分离钩(30)可以向上拉动棘爪(22)，脱开棘爪(22)与棘轮(21)的啮合，起到和脚部抬起时膝关节可自由活动的同样功能，可以方便调节膝关节任意弯曲角度，即调节人体的坐姿高度，调整至需要高度后再拨回原位，恢复单向锁定功能，形成对人体的支撑。进一步：大腿支撑管(1)与小腿支撑管(2)膝关节之间的可控棘轮结构，设计的转动角度范围在0-120°之间单向锁止和转动，即可以达到人体在腿部直立至下蹲120°任意位置实现蹲坐休息。进一步，在膝关节处设有0-120°旋转槽(19)和限位销钉(20)，进一步确保膝关节在0-120°之间的活动范围。进一步：身体重量的支撑则是由大腿支撑管(1)与腰围承重活圈(12)连接后，由腰围承重活圈(12)上的尼龙兜带(18)兜住臀部形成座椅而实现蹲坐功能。进一步：腰围承重活圈(12)设计为带有腰围尺寸调节孔的铰链活圈(17)，根据需要可以选择不同位置的安装孔，可以调节腰围尺寸大小，以适合不同腰围人员使用，腰围承重活圈(12)采用铰链(17)打开结构，可以打开闭合方便穿戴。进一步：大腿支撑管(1)和小腿支撑管(2)采用长度可调结构，通过按压调节按钮，可调节大小腿支撑管长度，以适应不同身高人员使用。再一步：腰围承重活圈(12)通过腰围扎紧尼龙皮带(13)系在腰部以与身体结合固定，尼龙兜带(18)通过可调整尼龙带长度的金属挂钩(16)挂在腰围承重活圈(12)上。大小腿支撑管安装有绑带固定卡(7)，可穿过带有粘扣的魔术贴绑带(33)，当中垫有大腿绑扎软垫(31)小腿绑扎软垫(32)以扎紧大腿部和小腿脚踝部。实现目的的技术方案如下：本专利技术可根据需要采用矩形不锈钢、铝合金管材或碳纤维材质作为大小腿支撑管，本方案采用的是铝合金空心管材，大小腿支撑管连接的膝盖部位，按装有铝合金膝关节连接板，采用旋转销轴连接，两膝关节连接板之间安装可控棘轮组合结构，其中棘轮与大腿支撑管膝关节连接板通过销钉固定，棘爪安装在小腿支撑管膝关节连接板上，由旋转销轴定位，棘爪拉簧一端挂在棘爪，另一端挂在离合顶杆基座上，形成对棘爪的弹性牵引，棘爪离合顶杆穿入离合复位弹簧，由开口挡圈定位，安装于离合顶杆基座上，牵引钢丝绳插入棘爪复位顶杆底部孔位由顶丝紧固，另一端通过钢丝绳线管穿入与脚踏旋转板固接的旋转杠杆，用顶丝紧固，通过脚步的抬起与落地，脚踏旋转板做上下旋转动作，通过脚踏旋转杠杆牵拉钢丝绳，调节棘爪工作位置，改变棘爪与棘轮的啮合状态。腰围承重活圈起到承受身体重量的座椅作用，其采用不锈钢带制作，四面为铰链结构便于打开穿戴，腰围承重活圈设计有尺寸调节孔，可调节腰围尺寸，其上穿有尼龙环和长度可调尼龙皮带以方便系在腰部，腰围承重活圈上安装有尼龙带制作的臀部尼龙兜带，起到座椅的用途，尼龙兜带端部的尼龙兜带挂钩可调节臀部兜带松紧度，身体承重由腰围承重活圈与尼龙兜带构成臀部座椅支撑，借助机械腿整体结构支撑人体重量，形成坐姿，减少腿部所承受的身体重量。脚踏支架装有尼龙魔术贴鞋绑带，可将鞋子与脚踏支架绑紧，使行走更灵便。本专利技术所产生的有益效果是：1.结构简单轻便，成本低廉，不使用电池等外在动本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿，采用金属空芯管材作为腿部外骨骼支撑，其特征在于：大腿支撑管与小腿支撑管膝关节部位采用可控棘爪棘轮组合结构，模拟膝关节行走和站立时所需要的旋转或支撑动作，棘爪棘轮的啮合与分离是由棘爪离合顶杆根据行走状态所控制，大腿支撑管与小腿支撑管在髋关节与脚脚踝关节处各安装有具有3个自由度的关节轴承，大腿支撑管髋关节轴承与腰围承重活圈连接，小腿支撑管踝关节轴承与脚踏支架连接，模拟走路时髋关节、膝关节和踝关节动作，腰部的腰围承重活圈，制作有类似座椅的尼龙兜带，蹲坐休息时由尼龙兜带兜住臀部承受身体重量，行走时可模拟人体腿部全部关节运动特征，同时膝关节部位设有棘爪手动调节钮，拨动棘爪手动调节钮可完全分开棘爪与棘轮的啮合，以方便各种情况使用，实现行走助力和蹲坐休息的功能。/n
【技术特征摘要】
1.一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿，采用金属空芯管材作为腿部外骨骼支撑，其特征在于：大腿支撑管与小腿支撑管膝关节部位采用可控棘爪棘轮组合结构，模拟膝关节行走和站立时所需要的旋转或支撑动作，棘爪棘轮的啮合与分离是由棘爪离合顶杆根据行走状态所控制，大腿支撑管与小腿支撑管在髋关节与脚脚踝关节处各安装有具有3个自由度的关节轴承，大腿支撑管髋关节轴承与腰围承重活圈连接，小腿支撑管踝关节轴承与脚踏支架连接，模拟走路时髋关节、膝关节和踝关节动作，腰部的腰围承重活圈，制作有类似座椅的尼龙兜带，蹲坐休息时由尼龙兜带兜住臀部承受身体重量，行走时可模拟人体腿部全部关节运动特征，同时膝关节部位设有棘爪手动调节钮，拨动棘爪手动调节钮可完全分开棘爪与棘轮的啮合，以方便各种情况使用，实现行走助力和蹲坐休息的功能。
2.根据权利要求1所述的一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿，其特征在于：所述的膝关节部位棘爪与棘轮的啮合与分离，由棘爪离合顶杆控制，脚部着地时棘爪离合顶杆受到牵引钢丝绳牵拉与棘爪分离，棘爪由棘爪拉簧拉动，使棘爪棘轮复位啮合，处于只能单向旋转状态，即膝盖弯曲时可以直立站起，下蹲时锁止，起到支撑功能。
3.根据权利要求2所述的一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿，其特征在于：所述的棘爪离合顶杆装置，其离合复位弹簧的弹力大于棘爪拉簧的拉力，牵引钢丝绳松开时由离合复位弹簧克服棘爪拉簧的拉力，顶起棘爪离合顶杆，使棘爪旋转脱离棘轮，即脚部抬离地面时牵引钢丝绳松开对棘爪离合顶杆的牵引，棘爪离合顶杆的离合复位弹簧弹起，使得棘爪与棘轮分离，膝盖可以自由弯曲运动。
4.根据权利要求3所述的一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿，其特征在于：所述的棘爪离合顶杆牵引钢丝绳是与脚踏旋转板及拉线杠杆连接，安装于脚踏支架上，通过行走时脚部落地与抬起，踩压脚踏旋转板及拉线杠杆，牵引棘轮离合顶杆下拉与复位，控制棘爪与棘轮的分离与啮合状态。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵光华，
申请(专利权)人：赵光华，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。