本发明专利技术公开了一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，包括膝关节运动模块、小腿模块、踝关节运动模块，其中，小腿模块一端与膝关节运动模块相连，另一端与踝关节运动模块相连。本发明专利技术实现膝关节屈曲/伸展单自由度运动和踝关节背屈/跖屈、内翻/外翻二自由度运动，辅助人体行走，从而达到助力的效果。膝关节运动采用电机驱动，膝关节运动模块采用仿生人体膝关节设计，小腿模块设有高度调节设计，能够满足不同人群的需求。本发明专利技术仿生膝踝关节助力外骨骼装置具有结构简单、易于穿戴、人群适应性强的优点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置
[0001]本专利技术涉及下肢外骨骼
，具体涉及的是一种用于助力人体膝踝关节运动的仿生膝踝关节助力外骨骼装置。
技术介绍
[0002]下肢外骨骼是一种可穿戴于人体外侧的机械系统，可以对穿戴者起到支撑、助力和保护的作用。下肢外骨骼具备为穿戴者提供充足的力量和耐力的能力，应用广泛，既可以在民用领域为下肢力量不足、行走不便的老年人进行辅助行走和负重，也可以在军事、消防营救领域辅助士兵及消防人员完成长距离行走、背负重物、运送伤员等特殊任务。此外，在医疗领域，康复外骨骼能够有效辅助患者进行康复训练，从而减轻医护人员的工作压力。
[0003]将下肢外骨骼根据驱动关节的个数进行分类可分为单关节外骨骼和多关节外骨骼。相比之下，多关节外骨骼具有更好的助力效果，但在结构设计、驱动方式等方面也更复杂。目前国内外多关节助力外骨骼主要存在结构复杂、仿生性不强、穿戴舒适性差、助力效果不理想等问题。
技术实现思路
[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，采用膝关节单自由度运动、踝关节二自由度运动的设计形式，实现对人体行走的助力。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，包括膝关节运动模块、小腿模块、踝关节运动模块，所述膝关节运动模块与所述小腿模块通过胫骨连杆相连接，所述小腿模块与所述踝关节运动模块分别与护具调节件两端相连接。
[0006]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述膝关节运动模块包括股骨连杆、电机固定连接轴盘、电机输出盘架、一体化伺服减速电机、股骨连接板、伸缩拉杆、仿生膝关节结构、胫骨连接板，所述股骨连杆与所述电机固定连接轴盘通过螺栓进行固定连接，所述电机输出盘架与所述伸缩拉杆通过销轴相连接，所述一体化伺服减速电机与所述电机输出盘架通过螺栓固连，所述股骨连接板通过螺栓与所述股骨连杆相连接，所述股骨连接板与所述胫骨连接板分别通过销轴与所述仿生膝关节结构相连接。
[0007]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述股骨连接板设有十排两列螺纹孔，可实现外骨骼膝关节运动模块的高度调节，根据《中国成年人人体尺寸（GB/T 10000
‑
1988）》标准设计调节范围为313.95mm
‑
333.95mm。
[0008]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述伸缩拉杆包括转动销、拉杆、拉杆套筒，所述转动销与所述拉杆固连，所述拉杆套筒与所述胫骨连接板通过销轴相连接。
[0009]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述仿生膝关节结构包括髌骨挡板、膝关节前十字韧带连杆、膝关节后十字韧带连杆，所述髌骨挡板与所述膝关节前十字韧带连杆固连，仿照膝关节交叉韧带设计，模拟股骨和胫骨之间的生物力学特性。
[0010]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述小腿模块包括胫骨连杆、小腿护具、护具调节件，所述胫骨连杆与所述小腿护具通过螺栓固定相连，所述小腿护具与所述护具调节件通过销轴相连接。
[0011]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述小腿护具设有三排两列螺纹孔，可实现小腿模块的高度调节，根据《中国成年人人体尺寸（GB/T 10000
‑
1988）》标准设计调节范围为194.19mm
‑
229.19mm。
[0012]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述踝关节运动模块包括踝关节背屈/跖屈连接件、踝关节内翻/外翻连接件、足固定件、足底部件、压力传感器，所述踝关节背屈/跖屈连接件与所述踝关节内翻/外翻连接件通过销轴相连接，所述踝关节内翻/外翻连接件与所述足固定件通过销轴相连接。
[0013]所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，所述足固定件与所述足底部件通过螺栓固定相连，所述压力传感器位于足底部件底部，与所述足底部件通过螺栓固连。
[0014]本专利技术的有益效果为：1、本专利技术仿生膝踝关节助力外骨骼装置结构简便，利用交叉四连杆机构对膝关节进行仿生设计，符合仿生学设计理念，确保了人体穿戴外骨骼时的安全性和可靠性。
[0015]2、本专利技术设有高度调节机构，穿戴于人体，可以根据不同人的体形对外骨骼进行高度调节，增强了外骨骼的人群适用性以及人体穿戴的舒适性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置的整体结构示意图；图2为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置的主视图；图3为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置的左视图；图4为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置膝关节运动模块的结构示意图；图5为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置小腿模块的结构示意图；图6为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置踝关节运动模块的结构示意图；图7为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置踝关节运动模块的结构示意图；图8为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置膝关节运动模块中的伸缩拉杆的结构示意图；图9为本专利技术一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置膝关节运动模块中的仿生膝关节结构的结构示意图；图中：1膝关节运动模块，2小腿模块，3踝关节运动模块，101股骨连杆，102电机固定连接轴盘，103电机输出盘架，104一体化伺服减速电机，105股骨连接板，106伸缩拉杆，107仿生膝关节结构，108胫骨连接板，201胫骨连杆，202小腿护具，203护具调节件，301踝关节背屈/跖屈连接件，302踝关节内翻/外翻连接件,303足固定件，304压力传感器，305足底部件,106A转动销，106B拉杆，106C拉杆套筒，107A髌骨挡板，107B膝关节前十字韧带连杆，107C膝关节后十字韧带连杆。
具体实施方式
[0017]下面结合具体实施例及附图对本专利技术作进一步的详细说明。
[0018]如图1至图9所示，本专利技术的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，包括膝关节运动模块1、小腿模块2、踝关节运动模块3。该仿生膝踝关节助力外骨骼装置分别实现膝关节屈曲/伸展单自由度运动和踝关节背屈/跖屈、内翻/外翻二自由度运动。其中，膝关节运动采用电机主动驱动。
[0019]如图4所示，膝关节运动模块1包括：股骨连杆101、电机固定连接轴盘102、电机输出盘架103、一体化伺服减速电机104、股骨连接板105、伸缩拉杆106、仿生膝关节结构107、胫骨连接板108，其中，股骨连杆101与电机固定连接轴盘102通过螺栓进行固定连接，电机输出盘架103与伸缩拉杆106通过销轴相连接，电机输出盘架103与一体化伺服减速电机104通过螺栓固连，股骨连接板105设有十排两列螺纹孔，通过螺栓与股骨连杆101相连接，可实现高度调节，股骨连接板105与胫骨连接板108分别通过销轴与仿生膝关节结构107相连接。
[0020]如图5所示，小腿模块2包括：胫骨连杆201、小腿护具202、护具调节件203，其中，胫骨连杆201与小腿护具202通过螺栓固定相连，小腿护具202与护具调节件203通过销轴相连接，小腿护具202设有三排两列螺纹孔，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，其特征在于：包括膝关节运动模块、小腿模块、踝关节运动模块，所述膝关节运动模块与所述小腿模块通过胫骨连杆相连接，所述小腿模块与所述踝关节运动模块分别与护具调节件两端相连接。2.根据权利要求1所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，其特征在于：所述膝关节运动模块包括股骨连杆、电机固定连接轴盘、电机输出盘架、一体化伺服减速电机、股骨连接板、伸缩拉杆、仿生膝关节结构、胫骨连接板，所述股骨连杆与所述电机固定连接轴盘通过螺栓进行固定连接，所述电机输出盘架与所述伸缩拉杆通过销轴相连接，所述一体化伺服减速电机与所述电机输出盘架通过螺栓固连，所述股骨连接板通过螺栓与所述股骨连杆相连接，所述股骨连接板与所述胫骨连接板分别通过销轴与所述仿生膝关节结构相连接。3.根据权利要求2所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，其特征在于：所述股骨连接板设有十排两列螺纹孔，可实现外骨骼膝关节运动模块的高度调节，根据《中国成年人人体尺寸（GB/T 10000
‑
1988）》标准设计调节范围为313.95mm
‑
333.95mm。4.根据权利要求2所述的一种仿生膝踝关节助力外骨骼装置，其特征在于：所述伸缩拉杆包括转动销、拉杆、拉杆套筒，所述转动销与所述拉杆固连，所述拉杆套筒与所述胫骨连接板通过销轴相连接。5.根据权利要求2所述的一种仿...
【专利技术属性】
技术研发人员：李静，王涵，王占礼，高墨尧，柳虹亮，庞在祥，李爽，段志峰，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：
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。