一种髋关节外骨骼运动助力系统及多冗余自由度关节组件技术方案

本申请公开了一种髋关节外骨骼运动助力系统及多冗余自由度关节组件。所述髋关节外骨骼运动助力系统包括腿部组件；所述腿部组件包括：驱动装置；传力组件，传力组件输入端与驱动装置连接；多冗余自由度关节组件，关节输入端与传力组件的输出端连接；非软体腿部容纳装置，其中，驱动装置用于为所述传力组件提供驱动力，以使传力组件带动关节组件运动，从而使多冗余自由度关节组件带动所述腿部容纳装置运动；多冗余自由度关节组件能够使非软体腿部容纳装置在运动时具有髋关节活动所需的三个方向的自由度。本申请设置有多冗余自由度关节组件，通过多冗余自由度关节组件能够使非软体腿部容纳装置在运动时具有髋关节活动所需的三个方向的自由度。三个方向的自由度。三个方向的自由度。

【技术实现步骤摘要】
一种髋关节外骨骼运动助力系统及多冗余自由度关节组件


[0001]本申请涉及外骨骼助力
，特别是涉及一种髋关节外骨骼运动助力系统及多冗余自由度关节组件。

技术介绍

[0002]目前髋关节助力外骨骼应用广泛，可以帮助使用者进行运动助力或康复训练，实现走、跑以及上下楼等运动形态。传统的髋关节助力外骨骼装置可以通过电机或者液压马达带动人腿运动，实现助力的效果，但是传统的髋关节助力外骨骼需要在髋关节处各设置一个电机用于驱动该关节，这往往会造成装置过宽，穿戴不便，使用时过宽的电机驱动组件妨碍上肢摆动，并且由于重量分散在人体两侧，且装置重心与人体重心相距较远，增加了运动负担，造成了额外体能消耗，此外还存在髋关节活动自由度受限以及重量较大等问题。
[0003]现有的髋关节外骨骼中，通常采用软体柔性材质作为腿部连接部件，然而，柔性材质作为腿部连接部件易产生变形和错位，导致腿部受力不均匀，而且由于材料强度和刚度限制其所能够给予腿部的助力有限，很难给予腿部足够的助力。
[0004]采用硬质结构所形成的腿部连接部件，髋关节外骨骼运动助力系统效果不好，可能给穿戴者带来不适，同时会阻碍使用者的髋关节在各个自由度的运动，例如，髋关节通常具有伸展/屈曲、外展/内收以及内旋/外旋运动方向，然而，由于髋关节外骨骼运动助力系统的约束，导致使用者可能无法有效的进行外展、内收、内旋或者外旋动作，或者在进行此类动作时受到腿部连接部件的阻碍。
[0005]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

[0006]本申请的目的在于提供一种髋关节外骨骼运动助力系统来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
[0007]为实现上述目的，本申请提供了一种髋关节外骨骼运动助力系统，所述髋关节外骨骼运动助力系统包括腰部组件以及腿部组件；其中，所述腿部组件包括：
[0008]驱动装置；
[0009]传力组件，所述传力组件包括传力组件输入端以及传力组件输出端，所述传力组件输入端与所述驱动装置连接；
[0010]多冗余自由度关节组件，所述多冗余自由度关节组件包括关节输入端以及关节输出端，所述关节输入端与所述传力组件的输出端连接；
[0011]非软体腿部容纳装置，所述非软体腿部容纳装置包括容纳空间，所述容纳空间内适于容纳使用者腿部，所述关节输出端与所述非软体腿部容纳装置连接；其中，
[0012]所述驱动装置用于为所述传力组件提供驱动力，以使传力组件带动关节组件运动，从而使多冗余自由度关节组件带动所述腿部容纳装置运动；
[0013]所述多冗余自由度关节组件能够使所述非软体腿部容纳装置在运动时具有髋关
节活动所需的三个方向的自由度。
[0014]可选地，所述驱动装置包括右腿驱动装置和/或左腿驱动装置；
[0015]所述传力组件包括左腿传力组和/或右腿传力组；
[0016]所述非软体腿部容纳装置包括左腿容纳装置和/或右腿容纳装置；
[0017]多冗余自由度关节组件包括左腿关节组和/或右腿关节组，所述左腿关节组包括左腿关节输入端以及左腿关节输出端；所述右腿关节组包括右腿关节输入端以及右腿关节输出端；其中，
[0018]所述右腿驱动装置与所述右腿传力组连接，所述左腿驱动装置与所述左腿传力组连接；
[0019]所述左腿容纳装置与所述左腿关节组的左腿关节输出端连接，所述左腿传力组与所述左腿关节组的左腿关节输入端连接；
[0020]所述右腿容纳装置与所述右腿关节组的右腿关节输出端连接，所述右腿传力组与所述右腿关节组的右腿关节输入端连接。
[0021]可选地，所述腰部组件包括：
[0022]腰带；
[0023]腰部支架，所述腰带与所述腰部支架连接。
[0024]可选地，所述腰部支架包括腰部内侧固定板、腰部外侧固定板、支架固定杆；
[0025]所述腰部支架进一步包括左腿支架固定滑块和/或右腿支架固定滑块；其中，
[0026]腰带设置在腰部内侧固定板和腰部外侧固定板之间；
[0027]支架固定杆固定在腰部外侧固定板上；
[0028]左腿支架固定滑块和/或右腿支架固定滑块通过孔轴配合与支架固定杆连接。
[0029]可选地，所述左腿传力组包括：
[0030]左腿支架组件，所述左腿支架组件与支架固定杆连接且沿轴向被左腿支架固定滑块夹住，所述左腿驱动装置与所述左腿支架组件连接；
[0031]左腿主轴，所述左腿主轴与所述左腿驱动装置的输出端连接；
[0032]左腿轴承组件，所述左腿轴承组件安装在所述左腿支架组件上，且所述左腿轴承组件的轴承内圈与左腿主轴连接；
[0033]左腿助力线组件，所述左腿助力线组件包括左腿助力线输入端以及左腿助力线输出端，所述左腿助力线输入端与所述左腿主轴连接，所述左腿助力线输出端与所述左腿关节组的左腿关节输入端连接；其中，
[0034]所述左腿驱动装置用于为所述左腿主轴提供旋转力，所述左腿主轴用于带动所述左腿助力线组件运动，从而使所述左腿助力线组件带动所述左腿关节组运动，以使左腿关节组带动所述左腿容纳装置进行髋关节伸展方向运动或髋关节屈曲方向运动。
[0035]可选地，所述右腿传力组包括：
[0036]右腿支架组件，所述右腿支架组件与支架固定杆连接且沿轴向被右腿支架固定滑块夹住，所述右腿驱动装置与所述右腿支架组件连接；
[0037]右腿主轴，所述右腿主轴与所述右腿驱动装置的输出端连接；
[0038]右腿轴承组件，所述右腿轴承组件安装在所述右腿支架组件上，且所述右腿轴承组件的轴承内圈与右腿主轴连接；
[0039]右腿助力线组件，所述右腿助力线组件包括右腿助力线输入端以及右腿助力线输出端，所述右腿助力线输入端与所述右腿主轴连接，所述右腿助力线输出端与所述右腿关节组的右腿关节输入端连接；其中，
[0040]所述右腿驱动装置用于为所述右腿主轴提供旋转力，所述右腿主轴用于带动所述右腿助力线组件运动，从而使所述右腿助力线组件带动所述右腿关节组运动，以使右腿关节组带动所述右腿容纳装置进行髋关节伸展方向运动或髋关节屈曲方向运动。
[0041]可选地，所述左腿关节组包括：
[0042]左腿输入臂组件，所述左腿输入臂组件包括左腿输入臂输入端以及左腿输入臂输出端，所述左腿输入臂输入端与所述左腿助力线输出端连接；
[0043]左腿输出臂组件，所述左腿输出臂组件包括左腿输出臂输入端以及左腿输出臂输出端，所述左腿输出臂输入端与所述左腿输入臂组件连接；
[0044]左腿夹持组件，所述左腿夹持组件夹持所述左腿输入臂组件以及左腿输入臂组件；
[0045]左腿传力杆，所述左腿传力杆包括左腿传力杆输入端以及左腿传力杆输出端，所述左腿传力杆输入端与所述左腿输出臂输出端连接；
[0046]左腿传力杆件固定装置，所述左腿传力杆输出端与所述左腿传力杆件固定装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种髋关节外骨骼运动助力系统，其特征在于，所述髋关节外骨骼运动助力系统包括腰部组件以及腿部组件；其中，所述腿部组件包括：驱动装置；传力组件，所述传力组件包括传力组件输入端以及传力组件输出端，所述传力组件输入端与所述驱动装置连接；多冗余自由度关节组件，所述多冗余自由度关节组件包括关节输入端以及关节输出端，所述关节输入端与所述传力组件的输出端连接；非软体腿部容纳装置，所述非软体腿部容纳装置包括容纳空间，所述容纳空间内适于容纳使用者腿部，所述关节输出端与所述非软体腿部容纳装置连接；其中，所述驱动装置用于为所述传力组件提供驱动力，以使传力组件带动关节组件运动，从而使多冗余自由度关节组件带动所述腿部容纳装置运动；所述多冗余自由度关节组件能够使所述非软体腿部容纳装置在运动时具有髋关节活动所需的三个方向的自由度。2.如权利要求1所述的髋关节外骨骼运动助力系统，其特征在于，所述驱动装置包括右腿驱动装置(2)和/或左腿驱动装置(202)；所述传力组件包括左腿传力组和/或右腿传力组；所述非软体腿部容纳装置包括左腿容纳装置(71)和/或右腿容纳装置(7)；多冗余自由度关节组件包括左腿关节组和/或右腿关节组，所述左腿关节组包括左腿关节输入端以及左腿关节输出端；所述右腿关节组包括右腿关节输入端以及右腿关节输出端；其中，所述右腿驱动装置(2)与所述右腿传力组连接，所述左腿驱动装置(202)与所述左腿传力组连接；所述左腿容纳装置(71)与所述左腿关节组的左腿关节输出端连接，所述左腿传力组与所述左腿关节组的左腿关节输入端连接；所述右腿容纳装置(7)与所述右腿关节组的右腿关节输出端连接，所述右腿传力组与所述右腿关节组的右腿关节输入端连接。3.如权利要求3所述的髋关节外骨骼运动助力系统，其特征在于，所述腰部组件包括：腰带(9)；腰部支架，所述腰带(9)与所述腰部支架连接。4.如权利要求3所述的髋关节外骨骼运动助力系统，其特征在于，所述腰部支架包括腰部内侧固定板(11)、腰部外侧固定板(12)、支架固定杆(14)；所述腰部支架进一步包括左腿支架固定滑块和/或右腿支架固定滑块(13)；其中，腰带(9)设置在腰部内侧固定板(11)和腰部外侧固定板(12)之间；支架固定杆(14)固定在腰部外侧固定板(12)上；左腿支架固定滑块和/或右腿支架固定滑块(13)通过孔轴配合与支架固定杆(14)连接。5.如权利要求4所述的髋关节外骨骼运动助力系统，其特征在于，所述左腿传力组包括：左腿支架组件，所述左腿支架组件与支架固定杆连接且沿轴向被左腿支架固定滑块夹
住，所述左腿驱动装置与所述左腿支架组件连接；左腿主轴，所述左腿主轴与所述左腿驱动装置的输出端连接；左腿轴承组件，所述左腿轴承组件安装在所述左腿支架组件上，且所述左腿轴承组件的轴承内圈与左腿主轴连接；左腿助力线组件，所述左腿助力线组件包括左腿助力线输入端以及左腿助力线输出端，所述左腿助力线输入端与所述左腿主轴连接，所述左腿助力线输出端与所述左腿关节组的左腿关节输入端连接；其中，所述左腿驱动装置用于为所述左腿主轴提供旋转力，所述左腿主轴用于带动所述左腿助力线组件运动，从而使所述左腿助力线组件带动所述左腿关节组运动，以使左腿关节组带动所述左腿容纳装置进行髋关节伸展方向运动或髋关节屈曲方向运动。6.如权利要求5所述的髋关节外骨骼运动助力系统，其特征在于，所述右腿传力组包括：右腿支架组件，所述右腿支架组件与支架固定杆(14)连接且沿轴向被右腿支架固定滑块(13)夹住，所述右腿驱动装置(202)与所述右腿支架组件连接；右腿主轴(24)，所述右腿主轴(24)与所述右腿驱动装置(202)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兴帮，杨轩，樊瑜波，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：