一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼制造技术

本实用新型专利技术公开了一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，包括胸带组件，用于绑定人体胸部和肩部；下腰带组件，用于绑定人体腰部；大腿连接组件，用于绑定人体大腿；髋关节组件，用于驱动人体髋关节的屈曲、伸展；所述胸带组件和下腰带组件之间设有多个电动推杆，多个电动推杆对称安装于人体的前胸两侧及后背两侧，且通过球铰与胸带组件、下腰带组件连接；所述电动推杆通过伸缩为人体腰背部提供多自由度的运动助力。本实用新型专利技术能够实现多自由度的腰背部运动辅助和日常行走助力，便携性好、功能性强。性强。性强。

【技术实现步骤摘要】
一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼


[0001]本技术属于涉及医疗康复机器人领域，特别是一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼。

技术介绍

[0002]近年来，国内外越来越多的人正在承受腰背痛的困扰。据统计，发达国家中，70％～85％的人曾患过腰背痛，其中发病率约30％。同时，由于长期的高负荷工作，以及不标准的发力方式等原因，几乎所有重体力劳动者都承受着慢性软组织、骨组织劳损带来的病痛折磨。由于临床上还未出现具有实用价值的手术治疗方法，大多数患者需要依靠自然康复以摆脱腰背疼痛。腰背痛不仅严重影到了患者的日常工作和生活，造成身体疼痛和直接经济负担，而且加重了国家医疗事业的负担、使社会劳动力丧失，从而引起了国际社会的广泛关注。
[0003]然而现存的外骨骼机器人大多将人体髋关节、膝关节等主要关节相结合，其构型复杂笨重、针对性较差，采用的动力源数量较多，加大其控制难度，同时，穿戴不便，不易携带，导致其市场推广性较差。专利公布号：CN107486839公开了一种可穿戴助行外骨骼机器人，该装置为全身性的外骨骼，在髋关节、膝关节处均设置动力源，占据空间较大，不易存放，便携性较差。专利公布号：CN205094945公开了一种对佩戴者的手腕、腰背部进行助力的外骨骼，该装置采用传动绳和柔带进行运动辅助，与传统的全身外骨骼相比，其优点是占据空间较小，同时柔性结构的使用增加了穿戴者的舒适性。而与传统外骨骼相同的是，其辅助针对性较差，穿脱方式较为复杂。
[0004]由于医疗及工业领域对腰背部辅助需求的日益增加，近年来国内外出现了一批专注于腰背部辅助的、更为轻便的外骨骼。以专利公布号：CN109700641为例，该专利公布了一种面向物流行业中，需要长期进行弯腰搬运、下蹲肩扛等重复性劳动劳动者的腰部助力外骨骼。与传统外骨骼相比，其结构轻便，运动灵活、穿脱方便。然而，由于其针对搬运动作所设计，其能够辅助的动作只有对称的前后倾运动，辅助动作单一，有较大的使用局限性，不适合日常工作生活。这也是已公布腰部外骨骼的共同问题。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，以解决现有外骨骼机器人结构复杂、不易穿戴、辅助动作单一等问题。
[0006]实现本技术目的的技术解决方案为：
[0007]一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，包括：
[0008]胸带组件，用于绑定人体胸部和肩部；
[0009]下腰带组件，用于绑定人体腰部；
[0010]大腿连接组件，用于绑定人体大腿；
[0011]髋关节组件，用于驱动人体髋关节的屈曲、伸展；
[0012]所述胸带组件和下腰带组件之间设有多个电动推杆，多个电动推杆对称安装于人体的前胸两侧及后背两侧，且通过球铰与胸带组件、下腰带组件连接；
[0013]所述电动推杆通过伸缩为人体腰背部提供多自由度的运动助力。
[0014]本技术与现有技术相比，其显著优点是：
[0015](1)本技术的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，与传统的全身性外骨骼相比，省去了手臂关节、膝关节等处的动力源和机械结构，使本技术的辅助更具针对性，结构更加轻便，降低了经济成本，更适合穿戴和日常工作生活。
[0016](2)本技术的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，通过串并联机构实现髋腰结合的多自由度腰部运动助力，在传统外骨骼辅助人体对称前后倾的基础上，同时针对人体左右扭转、左右侧弯等动作进行辅助，在实现多自由度的腰部运动助力的同时辅助穿戴者行走，更加适合腰背部康复人群的日常工作生活辅助，更具有实用性。
[0017](3)本技术结构简洁轻便，并具有模块化的特点，其中髋部助力模块可以拆卸，同时，与现有的外骨骼机器人相比，本结构更易于实现对电机的独立控制。
[0018](4)本技术的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，使用高自由度的连接方式，该装置可通过一定的折叠被放入有限空间内，方便日常携带和运输。
附图说明
[0019]图1为本技术实施例的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼等轴测视图。
[0020]图2为本技术实施例的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼正视图。
[0021]图3为本技术实施例的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼的等轴测视图。
[0022]图4为髋关节组件内部示意图。
[0023]图5为大腿连接组件结构示意图。
[0024]图6为胸带组件结构示意图。
[0025]图7为下腰带组件结构示意图。
[0026]图8为髋关节外壳6与下腰带组件连接示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及具体实施例对本技术做进一步的介绍。
[0028]结合图1
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图8，本实施例的一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，包括胸带组件17、电动推杆21、下腰带组件18、髋关节组件20、大腿连接组件19、电池包42。所述髋关节组件20安装于下腰带组件18下端的对称两侧；大腿连接组件19与髋关节组件20相连；电动推杆21对称安装于人体的前胸两侧及后背两侧，上端通过球铰与胸带组件17相连，下端通过球铰与下腰带组件18相连；电池包42安装于下腰带组件18的后侧；髋关节组件20通过控制人体髋关节的张开提供辅助力，电动推杆21通过伸缩为人体腰背部提供多自由度的运动助力；腰髋结合的助力方式能够有效适应人体日常生活中的动作需求，从而减轻使用者在工作和生活中的运动负担，改善工作和生活质量。电池包42为电动推杆21、髋关节组件20提供电源。
[0029]具体的，所述髋关节组件20包括谐波减速器23、驱动电机24；所述下腰带组件18下端两侧通过安装孔与螺丝对称连接驱动外壳6；所述驱动外壳6与谐波减速器23固连；所述
驱动电机24与谐波减速器23同轴相连。
[0030]进一步的，所述髋关节组件20使用刚性外壳6包裹其内部包括谐波减速器23、驱动电机24等在内的驱动模块；所述谐波减速器23输出端与大腿连接组件19通过安装孔与螺丝相连；所述刚性外壳6上端与下腰带组件18固连；所述刚性外壳6为圆筒状壳体，壳体靠近人体一端设置与谐波减速器23外侧法兰盘相对应的安装孔，使之与所述谐波减速器23通过螺丝同轴相连；所述刚性外壳6远离人体一端设置螺纹安装孔，与一端盖9相连；所述端盖9设置与刚性外壳6相对应的螺纹安装孔；所述刚性外壳6通过安装孔与下腰带组件18相连；所述驱动电机24通过谐波减速器23在髋关节处施加较大扭矩，使人体髋关节的屈曲、伸展。
[0031]具体的，所述胸带组件17包含塑性外圈3、柔性内衬2和两个柔性肩带1。所述塑性外圈3分为四个模块：宽度调节模块40、左助力外圈37、右助力外圈42和松紧调节模块43；所述左助力外圈37对称固连两个球铰支座22；所述右助力外圈42对称固连两个球铰支座22；所述左助力外圈37、右助力外圈42之间后端设有宽度调节模块40；所述宽度调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，其特征在于，包括：胸带组件，用于绑定人体胸部和肩部；下腰带组件，用于绑定人体腰部；大腿连接组件，用于绑定人体大腿；髋关节组件，用于驱动人体髋关节的屈曲、伸展；所述胸带组件和下腰带组件之间设有多个电动推杆，多个电动推杆对称安装于人体的前胸两侧及后背两侧，且通过球铰与胸带组件、下腰带组件连接；所述电动推杆通过伸缩为人体腰背部提供多自由度的运动助力。2.根据权利要求1所述的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，其特征在于，所述髋关节组件包括驱动外壳、谐波减速器、驱动电机；所述下腰带组件下端两侧对称连接驱动外壳；所述驱动电机通过谐波减速器与驱动外壳相连；所述谐波减速器与大腿连接组件相连。3.根据权利要求1所述的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，其特征在于，所述大腿连接组件包括上腿部连杆、下腿部连杆、腿部挡板；所述上腿部连杆与下腿部连杆为嵌套结构，可调整相对位置；所述腿部挡板与下腿部连杆转动连接。4.根据权利要求3所述的腰髋结合的多自由度助腰助行外骨骼，其特征在于，所述腿部挡板内侧设有柔性内衬，所述柔性内衬设有绑带，用以将腿部挡板与大腿固定以及调节松紧。5.根据权利要求1所述的腰髋结合的多自由度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩平，徐晔玫，田杨，王凯，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：