一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构制造技术

本发明专利技术公开了一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构，包括：一对下肢外骨骼本体及设置于所述下肢外骨骼本体中的膝关节变换组件，所述下肢外骨骼本体包括大腿杆件及与所述大腿杆件活动连接的小腿杆件，且所述大腿杆件与小腿杆件之间设置有膝关节变换组件；所述膝关节变换组件包括站立姿态锁定结构、坐立姿态变换结构及电机推杆结构，所述电机推杆结构固定设置于小腿杆件上，所述电机推杆结构上设置有站立姿态锁定结构，所述坐立姿态变换结构活动设置于所述大腿杆件上，且所述站立姿态锁定结构用于站立时膝盖姿势的支撑与固定，所述坐立姿态变换结构用于膝盖变换姿势的顺畅。根据本发明专利技术，通过简单的结构实现较好的髋关节和膝关节的联动，方便使用者。方便使用者。方便使用者。

【技术实现步骤摘要】
一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构


[0001]本专利技术涉及机器人膝关节设备的
，特别涉及一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构。

技术介绍

[0002]随着人口老龄化以及交通事故频发，我国的脑卒中患者和脊髓损伤患者数量呈现逐年增高的趋势。脑卒中引起的偏瘫以及脊髓损伤造成的截瘫，使得患者下肢功能障碍。长时间的卧床很容易引起继发性功能障碍，如压疮、关节活动障碍、肌肉挛缩、血栓形成等，同时也给患者本人带来身体和心理的严重伤害。穿戴式下肢外骨骼机器人可以帮助使用者站立行走、跨越障碍和上下楼梯等任务，借助下肢外骨骼机器人进行平地行走训练，可以提高患者康复训练的参与性，增强患者康复想的信心。
[0003]目前，现存下肢外骨骼机器人通常具有质量大、结构复杂等特点。为了保证下肢关节活动能力，大部分下肢外骨骼机器人都采用动力关节驱动，驱动电机直接作用在髋、膝、踝关节，使下肢外骨骼整体重量增加。另外，被动式外骨骼往往结构复杂，体积庞大，操作复杂，对使用者的要求较高，并且维护成本高，难度大。对于具有被动膝关节的下肢外骨骼机器人，这类设备很难帮助下肢功能障碍患者实现站立
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坐下、坐下
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站立等功能，因此需要借助气弹簧等助力机构来完成，而这些外部助力机构反过来又不能影响行走等功能，因此一种来实时控制气弹簧等外部助力机构仅在坐立姿势变换时参与而不干预行走功能的机械机制是必要的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足之处，本专利技术的目的是提供一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构，通过简单的结构实现较好的髋关节和膝关节的联动，方便使用者。为了实现根据本专利技术的上述目的和其他优点，提供了一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构，包括：
[0005]一对下肢外骨骼本体及设置于所述下肢外骨骼本体中的膝关节变换组件，所述下肢外骨骼本体包括大腿杆件及与所述大腿杆件活动连接的小腿杆件，且所述大腿杆件与小腿杆件之间设置有膝关节变换组件；
[0006]所述大腿杆件包括大腿杆，所述小腿杆件包括小腿杆件，所述大腿杆与小腿杆件之间活动连接，且所述小腿杆件靠近大腿杆的一端开设有U型安装槽；
[0007]所述膝关节变换组件包括站立姿态锁定结构、坐立姿态变换结构及电机推杆结构，所述电机推杆结构固定设置于小腿杆件上，所述电机推杆结构上设置有站立姿态锁定结构，所述坐立姿态变换结构活动设置于所述大腿杆件上，且所述站立姿态锁定结构用于站立时膝盖姿势的支撑与固定，所述坐立姿态变换结构用于膝盖变换姿势的顺畅。
[0008]优选的，所述站立姿态锁定结构包括设置于大腿杆靠近小腿杆件的一端上的单向锁齿及设置于电机推杆结构上的锁齿固定件，所述单向锁齿的末端向大腿杆方向翘起。
[0009]优选的，所述锁齿固定件包括设置于电机推杆结构的延伸杆上的固定板及设置于所述固定板下端面上的第一棘爪，所述第一棘爪活动连接于腿杆件的U型安装槽内，且所述第一棘爪上开设有与单向锁齿相配合的配合槽，所述配合槽用于第一棘爪与单向锁齿相啮合。
[0010]优选的，所述坐立姿态变换结构包括活动设置于大腿杆上的第三棘爪件与棘轮及与所述棘轮活动连接的气弹簧件，所述大腿杆上对称设置有第三棘爪件与棘轮，且所述棘轮位于两个第三棘爪件之间。
[0011]优选的，还包括第二棘爪件，所述第二棘爪件设置于固定板上，且所述固定板一相对的边沿上对称延伸设置有第二棘爪件，所述第二棘爪件位于棘轮外表面处，第三棘爪件与第二棘爪件均可与棘轮相啮合。
[0012]本专利技术与现有技术相比，其有益效果是：
[0013](1)利用单关节电机为单腿助力，相对于多电机驱动式下肢外骨骼重量更轻，更节能。
[0014](2)利用站立姿态锁定组件、坐立姿态变换组件和电机推杆机构实现行走姿态变换和坐立姿态变换，机构更加安全与精巧。
[0015](3)姿态变换机构采用单方向棘轮与棘齿的啮合，结构简单，解锁便易，且安全可靠。
附图说明
[0016]图1为根据本专利技术的新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构的三维结构示意图；
[0017]图2为根据本专利技术的新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构的三维爆炸结构示意图；
[0018]图3为根据本专利技术的新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构的制作流程框图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0020]参照图1
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3，一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构，包括：一对下肢外骨骼本体10及设置于所述下肢外骨骼本体10中的膝关节变换组件40，所述下肢外骨骼本体10包括大腿杆件20及与所述大腿杆件20活动连接的小腿杆件30，且所述大腿杆件20与小腿杆件30之间设置有膝关节变换组件40；所述大腿杆件20包括大腿杆21，所述小腿杆件30包括小腿杆件 31，所述大腿杆21与小腿杆件31之间活动连接，且所述小腿杆件31靠近大腿杆21的一端开设有U型安装槽；所述膝关节变换组件40包括站立姿态锁定结构、坐立姿态变换结构及电机推杆结构50，所述电机推杆结构50固定设置于小腿杆件30上，所述电机推杆结构50上设置有站立姿态锁定结构，所述坐立姿态变换结构活动设置于所述大腿杆件20
上，且所述站立姿态锁定结构用于站立时膝盖姿势的支撑与固定，所述坐立姿态变换结构用于膝盖变换姿势的顺畅。
[0021]进一步的，所述站立姿态锁定结构包括设置于大腿杆21靠近小腿杆件 30的一端上的单向锁齿211及设置于电机推杆结构50上的锁齿固定件，所述单向锁齿211的末端向大腿杆21方向翘起，所述锁齿固定件包括设置于电机推杆结构50的延伸杆上的固定板411及设置于所述固定板411下端面上的第一棘爪414，所述第一棘爪414活动连接于腿杆件31的U型安装槽内，且所述第一棘爪414上开设有与单向锁齿211相配合的配合槽，所述配合槽用于第一棘爪414与单向锁齿211相啮合，所述第一棘爪414与单向锁齿211 接触啮合时限制关节活动，通过电机推杆结构50推动第一棘爪414与单向锁齿211啮合以保证站立相的伸展锁定，当电机推杆结构50复位时与第一棘爪 414脱离，第一棘爪414由于重力与单向锁齿211脱离，此过程完成膝关节解锁可进一步实现屈曲；在行走姿态变换过程，所述行走姿态变换组件不受坐立姿态变换组件干预，各组件间相互独立。
[0022]进一步的，所述坐立姿态变换结构包括活动设置于大腿杆21上的第三棘爪件42与棘轮43及与所述棘轮43活动连接的气弹簧件44，所述大腿杆21 上对称设置有第三棘爪件42与棘轮43，且所述棘轮43位于两个第三棘爪件 42之间，还包括第二棘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构，其特征在于，包括：一对下肢外骨骼本体(10)及设置于所述下肢外骨骼本体(10)中的膝关节变换组件(40)，所述下肢外骨骼本体(10)包括大腿杆件(20)及与所述大腿杆件(20)活动连接的小腿杆件(30)，且所述大腿杆件(20)与小腿杆件(30)之间设置有膝关节变换组件(40)；所述大腿杆件(20)包括大腿杆(21)，所述小腿杆件(30)包括小腿杆件(31)，所述大腿杆(21)与小腿杆件(31)之间活动连接，且所述小腿杆件(31)靠近大腿杆(21)的一端开设有U型安装槽；所述膝关节变换组件(40)包括站立姿态锁定结构、坐立姿态变换结构及电机推杆结构(50)，所述电机推杆结构(50)固定设置于小腿杆件(30)上，所述电机推杆结构(50)上设置有站立姿态锁定结构，所述坐立姿态变换结构活动设置于所述大腿杆件(20)上，且所述站立姿态锁定结构用于站立时膝盖姿势的支撑与固定，所述坐立姿态变换结构用于膝盖变换姿势的顺畅。2.如权利要求1所述的一种新型下肢外骨骼机器人膝关节坐立姿态变换机构，其特征在于，所述站立姿态锁定结构包括设置于大腿杆(21)靠近小腿杆件(30)的一端上的单向锁齿(211)及设置于电机推杆结构(50)上的锁齿固定件，所述单向锁齿(211)的末端...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻洪流，李慧，唐心意，孟巧玲，郭进，程铭，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：