一种下肢外骨骼及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种下肢外骨骼及其制作方法，属于机械外骨骼技术领域。该下肢外骨骼的制作方法先利用用户承重部位的数据模型设计初始承重板；在初始承重板满足用户基本的承重要求时，对初始承重板进行优化设计，得到具有晶格结构的腿部支撑件，上述腿部支撑件更符合人体工学，提高了用户使用时的舒适度和美观性，而且晶格结构使得下肢外骨骼的重量大大减轻，在保证了下肢外骨骼承重能力的同时，提高了下肢外骨骼的轻便性；最后利用调节组件将腰部支撑件、腿部支撑件和足部支撑件依次相连，以形成下肢外骨骼，模块化的设计可以提高下肢外骨骼的制作效率，而且调节组件可以对下肢外骨骼进行微调，使得下肢外骨骼与用户完美适配。配。配。

【技术实现步骤摘要】
一种下肢外骨骼及其制作方法


[0001]本专利技术涉及机械外骨骼
，尤其涉及一种下肢外骨骼及其制作方法。

技术介绍

[0002]机械外骨骼作为一种穿戴在人体上，并对四肢提供额外的能量来驱动四肢运动的辅助设备，常用于肌肉萎缩患者的复健和对重物的搬运过程。
[0003]现有的机械外骨骼大多刚性杆架结构，使得机械外骨骼的结构笨重，不利于用户的使用。而且虽然现有的机械外骨骼可以对用户进行一对一定制，但人体的数据并非保持不变的，随着时间的增长，人体的数据必然会有一定的浮动，导致定制的机械外骨骼不再完美适配于用户。
[0004]为此，亟需提供一种下肢外骨骼及其制作方法以解决上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种下肢外骨骼制作方法，解决了现有的机械外骨骼结构笨重的问题，在保证了下肢外骨骼承重能力的同时，减轻了下肢外骨骼的重量。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供一种下肢外骨骼，解决了因人体数据产生浮动而导致下肢外骨骼不能适配于用户的问题，提高了下肢外骨骼的适用性。
[0007]为实现上述目的，提供以下技术方案：
[0008]一种下肢外骨骼的制作方法，包括以下步骤：
[0009]S1、对用户的承重部位进行三维扫描，得到所述承重部位的数据模型，并根据所述数据模型设计初始承重板；
[0010]S2、判断所述初始承重板是否满足用户基本的承重要求；
[0011]S3、若所述初始承重板满足用户基本的承重要求，则对所述初始承重板进行优化设计，得到具有晶格结构的腿部支撑件；否则，重新设计所述初始承重板；
[0012]S4、利用调节组件将腰部支撑件、所述腿部支撑件和足部支撑件依次相连，以形成所述下肢外骨骼。
[0013]作为上述下肢外骨骼的制作方法的一种可选方案，步骤S3包括以下步骤：
[0014]S31、对所述初始承重板进行结构优化，得到制作所述初始承重板的最优材料，和最优材料在所述初始承重板上的位置分布和密度；
[0015]S32、对结构优化后的所述初始承重板进行参数优化，得到具有晶格结构的所述腿部支撑件。
[0016]作为上述下肢外骨骼的制作方法的一种可选方案，步骤S2包括以下步骤：
[0017]S21、利用CAE对所述初始承重板进行仿真分析，得到所述初始承重板能承受的最大外力和最大扭矩；
[0018]S22、当最大外力不小于用户所需的最小外力，且最大扭矩不小于用户所需的最小扭矩时，所述初始承重板满足用户基本的承重要求。
[0019]作为上述下肢外骨骼的制作方法的一种可选方案，步骤S21中所述初始承重板以用户的行走步态作为约束条件进行仿真分析。
[0020]一种下肢外骨骼，通过上述任一方案所述的下肢外骨骼的制作方法进行制作，包括：
[0021]腰部支撑件，用户的背部能够抵接所述腰部支撑件；
[0022]腿部支撑件，包覆用户的腿部表面；
[0023]连接件，用于连接所述腰部支撑件和所述腿部支撑件；所述连接件包括第一连接件和第二连接件，所述腰部支撑件与所述第一连接件的第一端通过第一调节组件相连，所述第一调节组件用于调节所述腰部支撑件与所述第一连接件连接处的位置；所述第一连接件的第二端与所述第二连接件的第一端通过第二调节组件相连，所述第二调节组件用于调节所述连接件的长度；所述腿部支撑件的第一端与所述第二连接件的第二端相连；
[0024]足部支撑件，用于承载用户的足部；所述足部支撑件与所述腿部支撑件的第二端通过第三调节组件相连，所述第三调节组件用于调节所述腿部支撑件与所述足部支撑件连接处的位置。
[0025]作为上述下肢外骨骼的一种可选方案，所述腰部支撑件的任意一端沿第一方向开设有通槽，所述第一连接件的第一端能够插入所述通槽；
[0026]所述第一调节组件包括：
[0027]多个限位槽，多个所述限位槽沿所述第一方向间隔设置于所述第一连接件的第一端；
[0028]限位件，所述限位件的一端与所述腰部支撑件相连，另一端能够插设于任一所述限位槽内；
[0029]所述第一方向为所述腰部支撑件的延伸方向。
[0030]作为上述下肢外骨骼的一种可选方案，所述腰部支撑件沿所述第一方向开设容纳槽；所述限位件包括滑动部和限位部，所述限位部与所述滑动部垂直设置，所述滑动部能够滑动设于所述容纳槽内，以使所述限位部插设于不同的所述限位槽内。
[0031]作为上述下肢外骨骼的一种可选方案，所述腰部支撑件沿第二方向开设第一紧固孔，所述第一紧固孔与所述容纳槽相连通，所述滑动部沿所述第二方向开设第二紧固孔，所述第一调节组件还包括第一紧固件，所述第一紧固件依次穿过所述第一紧固孔与所述第二紧固孔后与所述腰部支撑件相连。
[0032]作为上述下肢外骨骼的一种可选方案，所述第一连接件的第二端沿其延伸方向设有凸起，所述第二连接件的第一端开设凹槽，所述凸起能够插设于所述凹槽内；
[0033]所述第二调节组件包括：
[0034]多个第一定位孔，多个所述第一定位孔沿凸起的延伸方向间隔设于所述凸起上；
[0035]多个第二定位孔，多个第二定位孔沿凹槽的开口方向间隔设于凹槽的两个槽壁上；
[0036]第二紧固件，所述第二紧固件依次穿过所述凹槽其中一个槽壁上的所述第二定位孔、所述第一定位孔与所述凹槽另一槽壁上的所述第二定位孔。
[0037]作为上述下肢外骨骼的一种可选方案，所述腿部支撑件的第二端沿其延伸方向设有连接板，所述足部支撑件上转动设有转动件，所述转动件上设有卡接槽，所述连接板能够
插设于所述卡接槽内；
[0038]所述第三调节组件包括：
[0039]调节孔，所述调节孔设于所述卡接槽的两个槽壁上，所述调节孔由多个圆形沿所述卡接槽的开口方向依次交叠形成；
[0040]限位半孔，设于所述连接板上，且所述限位半孔贯穿所述连接板的自由端，所述限位半孔与所述调节孔能够形成不同位置处的安装空间；
[0041]第三紧固件，能够插入所述安装空间。
[0042]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0043]本专利技术所提供的一种下肢外骨骼的制作方法先利用用户承重部位的数据模型设计初始承重板；在初始承重板满足用户基本的承重要求时，对初始承重板进行优化设计，得到具有晶格结构的腿部支撑件，上述腿部支撑件更符合人体工学，提高了用户使用时的舒适度和美观性，而且晶格结构使得下肢外骨骼的重量大大减轻，在保证了下肢外骨骼承重能力的同时，提高了下肢外骨骼的轻便性；最后利用调节组件将腰部支撑件、腿部支撑件和足部支撑件依次相连，以形成下肢外骨骼，模块化的设计可以提高下肢外骨骼的制作效率，而且调节组件可以对下肢外骨骼进行微调，使得下肢外骨骼与用户完美适配。
[0044]本专利技术所提供的一种下肢外骨骼包括腰部支撑件、腿部支撑件、连接件和足部支撑件，腰部支撑件与第一连接件的第一端通过第一调节组件相连，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种下肢外骨骼的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对用户的承重部位进行三维扫描，得到所述承重部位的数据模型，并根据所述数据模型设计初始承重板；S2、判断所述初始承重板是否满足用户基本的承重要求；S3、若所述初始承重板满足用户基本的承重要求，则对所述初始承重板进行优化设计，得到具有晶格结构的腿部支撑件(2)；否则，重新设计所述初始承重板；S4、利用调节组件将腰部支撑件(1)、所述腿部支撑件(2)和足部支撑件(4)依次相连，以形成所述下肢外骨骼。2.根据权利要求1所述的下肢外骨骼的制作方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：S31、对所述初始承重板进行结构优化，得到制作所述初始承重板的最优材料，和最优材料在所述初始承重板上的位置分布和密度；S32、对结构优化后的所述初始承重板进行参数优化，得到具有晶格结构的所述腿部支撑件(2)。3.根据权利要求1所述的下肢外骨骼的制作方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：S21、利用CAE对所述初始承重板进行仿真分析，得到所述初始承重板能承受的最大外力和最大扭矩；S22、当最大外力不小于用户所需的最小外力，且最大扭矩不小于用户所需的最小扭矩时，所述初始承重板满足用户基本的承重要求。4.根据权利要求3所述的下肢外骨骼的制作方法，其特征在于，步骤S21中所述初始承重板以用户的行走步态作为约束条件进行仿真分析。5.一种下肢外骨骼，通过如上述权利要求1
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4任一项所述的下肢外骨骼的制作方法进行制作，其特征在于，包括：腰部支撑件(1)，用户的背部能够抵接所述腰部支撑件(1)；腿部支撑件(2)，包覆用户的腿部表面；连接件(3)，用于连接所述腰部支撑件(1)和所述腿部支撑件(2)；所述连接件(3)包括第一连接件(31)和第二连接件(32)，所述腰部支撑件(1)与所述第一连接件(31)的第一端通过第一调节组件(5)相连，所述第一调节组件(5)用于调节所述腰部支撑件(1)与所述第一连接件(31)连接处的位置；所述第一连接件(31)的第二端与所述第二连接件(32)的第一端通过第二调节组件(6)相连，所述第二调节组件(6)用于调节所述连接件(3)的长度；所述腿部支撑件(2)的第一端与所述第二连接件(32)的第二端相连；足部支撑件(4)，用于承载用户的足部；所述足部支撑件(4)与所述腿部支撑件(2)的第二端通过第三调节组件(7)相连，所述第三调节组件(7)用于调节所述腿部支撑件(2)与所述足部支撑件(4)连接处的位置。6.根据权利要求5所述的下肢外骨骼，其特征在于，所述腰部支撑件(1)的任意一端沿第一方向开设有通槽(11)，所述第一连接件(31)的第一端能够插入所述通槽(11)；所述第一调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆天珩，马浩文，史奕浓，吴雨桐，刘馥源，王立哲，陈敏，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：发明
国别省市：