本发明专利技术提供一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，包括上肢穿戴部件、大腿并联机构、小腿并联机构、足端穿戴部件及柔性膝关节；上肢穿戴部件设置于所述大腿并联机构上方，所述大腿并联机构设置于所述小腿并联机构上方，所述小腿并联机构设置于所述足端穿戴部件上方，所述柔性膝关节设置于所述大腿并联机构和小腿并联机构之间；该机构可使穿戴者负重能力强且机构自由度满足人体下肢自由度数目，适应不同身材穿戴者使用，能保证穿戴者长时间运动，且在运动过程中保证人机关节运动的对应性和一致性。过程中保证人机关节运动的对应性和一致性。过程中保证人机关节运动的对应性和一致性。
【技术实现步骤摘要】
新型穿戴式下肢外骨骼机构
[0001]本专利技术具体涉及一种新型穿戴式下肢外骨骼机构。
技术介绍
[0002]目前，下肢外骨骼主要应用于增大负重、助力行走或康复训练，按结构可分为固定式和可携式，按机构可分为串联式、并联式和混联式等。不同类型的外骨骼不仅可以实现人体下肢运动功能康复或帮助穿戴者长时间工作降低疲劳之外，还能根据工作情况来设计实现主动运动和被动跟随两种状态。下肢外骨骼在采用运动学同构设计基础上，可穿戴于人体并与人同步运动，在动态步行移动中跟随检测人体运动信息或者主动提供驱动力矩，减轻穿戴者的疲劳。市场上也有很多类似的产品来针对不同的用户需求。申请号为200910088396.9的专利技术设计了一种双下肢共12自由度的外骨骼机构，该外骨骼典型特点是通过电机与被动关节的配合实现运动自由度，电机完成穿戴者对应的矢状面内运动，且外骨骼具有较准确的信息检测与助力的双重功能，能够较好的与人体运动协调一致，保证动态步行中机构和下肢关节运动的对应性和一致性，但该装置整体重量较大，且由于续航问题不能长时间穿戴，此外该专利存在自由度少于人体下肢自由度的问题。申请号为201310034245.1的专利技术揭示了一种由电动推杆驱动的下肢外骨骼的设计概念。单腿共4自由度，其中髋关节和膝关节的屈伸运动由电动推杆提供动力，该穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好，人机膝关节同轴性和位置偏差小，脚踝关节结构紧凑，但该装置依旧存在机构自由度较少和续航问题，也面临串联机构刚度小负重小的不足。因此从机构自由度和续航能力角度出发，设计一款刚度大负重能力强的可穿戴式外骨骼尤为重要。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，该新型穿戴式下肢外骨骼机构可以很好地解决上述问题。
[0004]为达到上述要求，本专利技术采取的技术方案是：提供一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，该新型穿戴式下肢外骨骼机构包括上肢穿戴部件、大腿并联机构、小腿并联机构、足端穿戴部件及柔性膝关节；上肢穿戴部件设置于所述大腿并联机构上方，所述大腿并联机构设置于所述小腿并联机构上方，所述小腿并联机构设置于所述足端穿戴部件上方，所述柔性膝关节设置于所述大腿并联机构和小腿并联机构之间；上肢穿戴部件包括穿戴结构、系扣装置、调节环与负重装置；大腿并联机构包括大腿前侧链、大腿后侧链、大腿侧链与小腿环，所述大腿侧链包括大腿侧链上段、大腿侧链中段与大腿侧链下段；小腿并联机构包括小腿前侧链、小腿后侧链、小腿侧链与大腿环；足端穿戴部件包括刚性可调部件、柔性部件、后摆板件，扭簧与足端连接口；柔性膝关节包括弹性中间物与连接轴。
[0005]该新型穿戴式下肢外骨骼机构具有的优点如下：
[0006]可使穿戴者负重能力强且机构自由度满足人体下肢自由度数目，适应不同身材穿
戴者使用，能保证穿戴者长时间运动，且在运动过程中保证人机关节运动的对应性和一致性。
附图说明
[0007]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0008]图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的结构示意图。
[0009]图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的结构示意图。
[0010]图3示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的上肢穿戴部件的结构示意图。
[0011]图4示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的上肢穿戴部件和大腿并联机构处的结构示意图。
[0012]图5示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的上肢穿戴部件和大腿并联机构处的结构示意图。
[0013]图6示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的小腿并联机构处的结构示意图。
[0014]图7示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的大腿侧链下段处的结构示意图。
[0015]图8示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的足端穿戴机构的结构示意图。
[0016]图9示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的弹性关节的结构示意图。
[0017]图10示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的弹性关节的结构示意图。
[0018]其中：1、上肢穿戴部件；101、穿戴结构；102、系扣装置；103、调节环；104、负重装置；2、大腿并联机构；201、大腿前侧链；202、大腿后侧链；203、大腿侧链；204、小腿环；2031、大腿侧链上段；2032、大腿侧链中段；2033、大腿侧链下段；3、小腿并联机构；301、小腿前侧链；302、小腿后侧链；303、小腿侧链；304、大腿环；4、足端穿戴部件；401、刚性可调部件；402、柔性部件；403、后摆板件；404、扭簧；405、足端连接口；5、弹性膝关节；501、弹性中间物；502、连接轴。
具体实施方式
[0019]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图及具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。
[0020]在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实
施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。
[0021]为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。
[0022]根据本申请的一个实施例，提供一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，如图1
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10所示，上肢穿戴部件1，大腿并联机构2，小腿并联机构3，足端穿戴部件4，柔性膝关节5及各连接件；穿戴外骨骼采用无源驱动，双下肢共十四个自由度，单下肢各七个自由度，分别为：髋部三自由度，完成髋关节外展内收、屈伸和内外侧旋转运动，通过大腿后链和大腿前链杆件连接小腿环和上肢穿戴部件，采用万向节连接，分别位于身体前侧、后侧，小腿环连接小腿侧链；膝部关节一个自由度，位于侧链与人体膝关节同轴线处，对应人体膝关节的屈伸运动；脚踝部三自由度，完成脚踝背曲跖屈、内收外展和内翻外翻，通过小腿后链和小腿前链连接大腿环和足端部件，采用万向节连接，分别位于脚踝内外侧、跟部；大腿环连接大腿侧链。
[0023]前述的上肢穿戴部件，通过背带贴附穿戴者躯干，背带和可调装置处留有系扣装置，便于穿戴及调整以适应不同体型；通过背带可将穿戴者紧贴于髋部装置前侧，外骨骼背部留有负重装置可用于背运，髋部穿戴装置前面装有万向节。
[0024]前述大腿侧链带有长度调节本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，其特征在于：包括上肢穿戴部件、大腿并联机构、小腿并联机构、足端穿戴部件及柔性膝关节；所述上肢穿戴部件设置于所述大腿并联机构上方，所述大腿并联机构设置于所述小腿并联机构上方，所述小腿并联机构设置于所述足端穿戴部件上方，所述柔性膝关节设置于所述大腿并联机构和小腿并联机构之间；所述上肢穿戴部件包括穿戴结构、系扣装置、调节环与负重装置；所述大腿并联机构包括大腿前侧链、大腿后侧链、大腿侧链与小腿环，所述大腿侧链包括大腿侧链上段、大腿侧链中段与大腿侧链下段；所述小腿并联机构包括小腿前侧链、小腿后侧链、小腿侧链与大腿环；所述足端穿戴部件包括刚性可调部件、柔性部件、后摆板件，扭簧与足端连接口；所述柔性膝关节包括弹性中间物与连接轴。2.根据权利要求1所述的新型穿戴式下肢外骨骼机构，其特征在于：所述穿戴结构由柔性材料和刚性部件共同组成，柔性材料用于固联并贴合人体，其前部有系扣装置，可用于穿戴者调节贴身程度；所述刚性部件位于穿戴结构下部，与负重装置与调节环共同组成位于髋部的环形结构，用于力的传递所述负重装置采用铝合金制成，并与穿戴结构固定连接。3.根据权利要求1所述的新型穿戴式下肢外骨骼机构，其特征在于：负重装置位于穿戴者背部与穿戴装置固定连接；调节环位于穿戴结构下部且二者通过转轴和轴承连接，保证二者装配关系并进行力的传递，调节环前端有系扣装置，调节环实现在水平面内的开合进而达到穿戴者调节贴合人体的目的；调节环留有竖直向下的通孔，用于连接大腿前侧链；穿戴装置通过两侧转轴与轴承和大腿侧链上段连接，并实现大腿侧链上段矢状面内的摆动，配合大腿并联机构中大腿前侧链缩短大腿前侧链和大腿后侧链伸长完成髋关节屈伸运动。4.根据权利要求1所述的新型穿戴式下肢外骨骼机构，其特征在于：所述上肢穿戴部件采用同人体解剖学相同曲线设计采用了外伸杆件；所述外伸杆件固定于穿戴结构下部并用于连接大腿后侧链。5.根据权利要求4所述的新型穿戴式下肢外骨骼机构，其特征在于：所述小腿环位于穿戴者膝盖下方，通过大腿前侧链、大腿后侧链和大腿侧链连接上肢穿戴部件；所述大腿前侧链连接穿戴结构与小腿环；所述大腿后侧链连接穿戴结构外伸杆件与小腿环；所述小腿环与小腿侧链连接；所述大腿前侧链、大腿后侧链均由上下杆件组成，杆件之间安装有弹簧用于实现上下杆件轴向伸缩与相对旋转。6.根据权利要求1所述的新型穿戴式下肢外骨骼机构，其特征在于：所述大腿环位于穿戴者膝盖上方，通过小腿前侧链、小腿后侧链和小腿侧链连接足端连接口与刚性可调结构的后部；所述小腿前侧链通过万向节连接内侧足端连接口，小腿后侧链通过万向节连接外侧足端连接口；所述大腿环与大腿侧链连接；所述大腿前侧链、小腿后侧链均由上下杆件组成，杆件之间安装有弹簧用于实现上下
杆件轴向伸缩与相对旋转。7.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：范帅，沈冠宇，刘涛，罗旭，潘文鑫，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：
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