一种紧凑型髋关节外骨骼及其实现方法技术

本发明专利技术公开了一种紧凑型髋关节外骨骼及其实现方法。本发明专利技术采用推拉线连接电机组件与外骨骼组件，通过推拉线传动减小了关节处的重量；本发明专利技术具有髋距可调节的腰部固定支撑板，能够适应不同体型人体的穿戴要求；在腰部后侧设置有减速电机，有效的提高了电机的隐蔽性；采用减速电机输出轮、髋关节执行轮和推拉线配合，实现了利用单一驱动源同时控制屈曲和伸展两个动作，将屈曲控制与伸展控制合并，减少了驱动和传动部件，简化了控制传动环节，实现了外骨骼的轻量化；本发明专利技术有效减轻使用者的行走负担，减少能量消耗，从而提高穿戴者舒适性，继而提高使用者的生活质量。而提高使用者的生活质量。而提高使用者的生活质量。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型髋关节外骨骼及其实现方法


[0001]本专利技术涉及智能康复辅助器具，具体涉及一种紧凑型髋关节外骨骼及其实现方法。

技术介绍

[0002]随着我国人口老龄化进程加快，因关节疾病、下肢肌力减弱、机能衰退等因素，使得老年人出现行走失稳，步行乏力等问题，可以通过穿戴外骨骼帮助其减少能量消耗，或者增强耐力，提高老年人的生活质量。目前市场上比较常见的下肢外骨骼助行器都有一个共同点就是将电机放置在了髋关节两侧，这种结构简单，同时这种装置出现了以下一些问题：电机的隐蔽性不足，传感器安装位置不能很好的感知穿戴着的意图，电池供电时间短，制造成本高，价格昂贵等。因此设计一款隐蔽性较好、运动意图感知较好的下肢髋关节外骨骼助行器，可以帮助下肢肌群机能衰退的老年人减少步行能量消耗、增强步行能力、提高行走速度，在日常生活场景下出行使用。

技术实现思路

[0003]针对以上现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种紧凑型髋关节外骨骼及其实现方法，有效减轻使用者的行走负担，减少能量消耗，从而提高使用者舒适性，继而提高使用者的生活质量。
[0004]本专利技术的一个目的在于提出一种紧凑型髋关节外骨骼。
[0005]本专利技术的紧凑型髋关节外骨骼包括：腰部支撑组件、电机组件、外骨骼组件和推拉线；其中，在腰部支撑组件的左侧和右侧分别设置一组电机组件，左侧和右侧的电机组件分别通过左侧和右侧的一组推拉线连接至左侧和右侧的外骨骼组件；左侧的电机组件、外骨骼组件和推拉线与右侧的电机组件、外骨骼组件和推拉线完全相同且关于左右对称；
[0006]腰部支撑组件包括固定支撑板、左侧腰部伸缩板、右侧腰部伸缩板和腰带；固定支撑板位于使用者的腰部后侧，为长条形板状；固定支撑板的左右两端分别通过左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板连接至腰带围成一圈，左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板分别位于使用者的腰部两侧；
[0007]电机组件包括减速电机、电机输出轴、电机输出轮、轴端端盖和输出轮绳索固定板；在腰部支撑组件的固定支撑板的外表面左侧和右侧分别设置有一个减速电机；减速电机通过电机输出轴连接至电机输出轮，并且电机输出轴的顶端从电机输出轮的中心穿出，电机输出轮通过轴端端盖固定在电机输出轴的顶端，将电机输出轮与电机输出轴固定使得二者一同转动，并防止电机输出轮脱落；在电机输出轮的侧壁上开设有一圈环形的输出轮绳索安装槽，推拉线通过嵌在输出轮绳索安装槽内从而附着在电机输出轮上；输出轮绳索固定板的底端垂直安装在固定支撑板的外表面且位于减速电机的外侧，输出轮绳索固定板的顶端分别开设有上沉孔和下沉孔，上沉孔和下沉孔的连线与电机输出轮所在平面平行；
[0008]外骨骼组件包括髋关节运动组件、大腿杆件、大腿前挡板、绑带、执行轮绳索固定
板和蝶形铰链；大腿杆件为长条形板状，大腿杆件竖直于使用者的大腿的外侧，大腿杆件的顶端固定安装髋关节运动组件，大腿杆件的底端固定安装大腿前挡板，大腿前挡板通过绑带固定在使用者的大腿上；蝶形铰链的底端固定连接髋关节运动组件的顶端，连接左侧的髋关节运动组件的蝶形铰链的顶端固定在左侧腰部伸缩板的外侧，连接右侧的髋关节运动组件的蝶形铰链的顶端固定在右侧腰部伸缩板的外侧；
[0009]髋关节运动组件包括同轴心安装的髋关节运动固定板、深沟滚珠轴承、大腿杆连接板、轴承固定板和髋关节执行轮；髋关节运动固定板的顶端分别固定安装蝶形铰链的底部和执行轮绳索固定板；髋关节运动固定板的外侧表面设置有圆形凸台，环形的深沟滚珠轴承的内圈通过间隙配合套在圆形凸台的外圈；环形的大腿杆连接板的内圈与深沟滚珠轴承的外圈过盈配合；轴承固定板扣在髋关节运动固定板的圆形凸台上，从而将髋关节运动固定板、深沟滚珠轴承和大腿杆连接板的位置同轴心固定；大腿杆连接板的底端固定连接大腿杆件的顶端；环形的髋关节执行轮的内侧表面与大腿杆连接板的外侧表面同轴心固定连接；执行轮绳索固定板的前后分别设置有前沉孔和后沉孔；髋关节执行轮的侧壁上开设有一圈环形的执行轮绳索安装槽，推拉线通过嵌在执行轮绳索安装槽内从而附着在髋关节执行轮上；
[0010]一组推拉线包括第一推拉线和第二推拉线；第一推拉线的一端固定在电机输出轮的表面，第一推拉线沿着输出轮绳索安装槽从输出轮绳索固定板的上沉孔中穿出，并通过执行轮绳索固定板的前沉孔，沿着执行轮绳索安装槽，另一端固定在髋关节执行轮的表面；第二推拉线的一端固定在电机输出轮的表面，第二推拉线沿着输出轮绳索安装槽从输出轮绳索固定板的下沉孔中穿出，并通过执行轮绳索固定板的后沉孔，沿着执行轮绳索安装槽，另一端固定在髋关节执行轮的表面；
[0011]左侧和右侧的减速电机通过电机输出轴带动电机输出轮转动，通过相应的一组推拉线带动髋关节执行轮转动，从而带动大腿杆连接板连同大腿杆件运动，大腿杆件与髋关节运动组件旋转输出联动的同时也随髋关节运动组件摆动；并由大腿前挡板上的绑带带动大腿运动，从而辅助使用者行走。
[0012]推拉线包括同轴的钢丝芯和软管，内部为钢丝芯，外部为同轴套装的空心的软管。
[0013]电机输出轮的表面和髋关节执行轮的表面分别开设有一对固定卡槽，使得一组推拉线的端点固定在相应的固定卡槽中。
[0014]左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板的结构相同，为一块曲面薄板，曲面的形状与使用者的腰部一致，曲面薄板与固定支撑板的接触部分开有多个通孔，并且在固定支撑板中部开设有直槽孔，曲面薄板的多个通孔与固定支撑板的直槽孔重合，沿着直槽孔的路径移动曲面薄板从而实现髋距调节，髋距调节合适后，通孔与直槽孔通过螺栓固定夹紧。腰部支撑组件的固定支撑板和曲面薄板的材料采用不锈钢、铝合金、碳纤维和树脂中的一种。
[0015]外骨骼组件的髋关节运动组件、大腿杆件、大腿前挡板、执行轮绳索固定板采用不锈钢、铝合金、碳纤维和树脂中的一种；蝶形铰链为标准件采用不锈钢、铝合金和树脂中的一种。
[0016]进一步，还包括输出轮绳索固定卡套，输出轮绳索固定卡套的两端分别固定在电机输出轮的外表面，确保推拉线不脱离输出轮绳索安装槽；还包括执行轮绳索固定卡套，执行轮绳索固定卡套的两端固定在髋关节执行轮的外表面，确保推拉线不脱离执行轮绳索安
装槽。
[0017]本专利技术中提到的外侧和内侧、前和后以及左侧和右侧都是相对于使用者的方位。
[0018]本专利技术的另一个目的在于提出一种紧凑型髋关节外骨骼的实现方法。
[0019]本专利技术的紧凑型髋关节外骨骼的实现方法，包括以下步骤：
[0020]一.设置紧凑型髋关节外骨骼：
[0021]a)设置腰部支撑组件：
[0022]固定支撑板位于使用者的腰部后侧，为长条形板状；固定支撑板的左右两端分别通过左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板连接至腰带围成一圈，左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板分别位于使用者的腰部两侧；
[0023]b)设置电机组件：
[0024]在腰部支撑组件的固定支撑板的外表面左侧和右侧分别设置有一个减速电机；减速电机通过电机输出轴连接至电机输出轮，并且电机输出轴的顶端从电机输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型髋关节外骨骼，其特征在于，所述紧凑型髋关节外骨骼包括：腰部支撑组件、电机组件、外骨骼组件和推拉线；其中，在腰部支撑组件的左侧和右侧分别设置一组电机组件，左侧和右侧的电机组件分别通过左侧和右侧的一组推拉线连接至左侧和右侧的外骨骼组件；左侧的电机组件、外骨骼组件和推拉线与右侧的电机组件、外骨骼组件和推拉线完全相同且关于左右对称；腰部支撑组件包括固定支撑板、左侧腰部伸缩板、右侧腰部伸缩板和腰带；固定支撑板位于使用者的腰部后侧，为长条形板状；固定支撑板的左右两端分别通过左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板连接至腰带围成一圈，左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板分别位于使用者的腰部两侧；电机组件包括减速电机、电机输出轴、电机输出轮、轴端端盖和输出轮绳索固定板；在腰部支撑组件的固定支撑板的外表面左侧和右侧分别设置有一个减速电机；减速电机通过电机输出轴连接至电机输出轮，并且电机输出轴的顶端从电机输出轮的中心穿出，电机输出轮通过轴端端盖固定在电机输出轴的顶端，将电机输出轮与电机输出轴固定使得二者一同转动，并防止电机输出轮脱落；在电机输出轮的侧壁上开设有一圈环形的输出轮绳索安装槽，推拉线通过嵌在输出轮绳索安装槽内从而附着在电机输出轮上；输出轮绳索固定板的底端垂直安装在固定支撑板的外表面且位于减速电机的外侧，输出轮绳索固定板的顶端分别开设有上沉孔和下沉孔，上沉孔和下沉孔的连线与电机输出轮所在平面平行；外骨骼组件包括髋关节运动组件、大腿杆件、大腿前挡板、绑带、执行轮绳索固定板和蝶形铰链；大腿杆件为长条形板状，大腿杆件竖直于使用者的大腿的外侧，大腿杆件的顶端固定安装髋关节运动组件，大腿杆件的底端固定安装大腿前挡板，大腿前挡板通过绑带固定在使用者的大腿上；蝶形铰链的底端固定连接髋关节运动组件的顶端，连接左侧的髋关节运动组件的蝶形铰链的顶端固定在左侧腰部伸缩板的外侧，连接右侧的髋关节运动组件的蝶形铰链的顶端固定在右侧腰部伸缩板的外侧；髋关节运动组件包括同轴心安装的髋关节运动固定板、深沟滚珠轴承、大腿杆连接板、轴承固定板和髋关节执行轮；髋关节运动固定板的顶端分别固定安装蝶形铰链的底部和执行轮绳索固定板；髋关节运动固定板的外侧表面设置有圆形凸台，环形的深沟滚珠轴承的内圈通过间隙配合套在圆形凸台的外圈；环形的大腿杆连接板的内圈与深沟滚珠轴承的外圈过盈配合；轴承固定板扣在髋关节运动固定板的圆形凸台上，从而将髋关节运动固定板、深沟滚珠轴承和大腿杆连接板的位置同轴心固定；大腿杆连接板的底端固定连接大腿杆件的顶端；环形的髋关节执行轮的内侧表面与大腿杆连接板的外侧表面同轴心固定连接；执行轮绳索固定板的前后分别设置有前沉孔和后沉孔；髋关节执行轮的侧壁上开设有一圈环形的执行轮绳索安装槽，推拉线通过嵌在执行轮绳索安装槽内从而附着在髋关节执行轮上；一组推拉线包括第一推拉线和第二推拉线；第一推拉线的一端固定在电机输出轮的表面，第一推拉线沿着输出轮绳索安装槽从输出轮绳索固定板的上沉孔中穿出，并通过执行轮绳索固定板的前沉孔，沿着执行轮绳索安装槽，另一端固定在髋关节执行轮的表面；第二推拉线的一端固定在电机输出轮的表面，第二推拉线沿着输出轮绳索安装槽从输出轮绳索固定板的下沉孔中穿出，并通过执行轮绳索固定板的后沉孔，沿着执行轮绳索安装槽，另一端固定在髋关节执行轮的表面；
左侧和右侧的减速电机通过电机输出轴带动电机输出轮转动，通过相应的一组推拉线带动髋关节执行轮转动，从而带动大腿杆连接板连同大腿杆件运动，大腿杆件与髋关节运动组件旋转输出联动的同时也随髋关节运动组件摆动；并由大腿前挡板上的绑带带动大腿运动，从而辅助使用者行走。2.如权利要求1所述的紧凑型髋关节外骨骼，其特征在于，所述推拉线包括同轴的钢丝芯和软管，内部为钢丝芯，外部为同轴套装的空心的软管。3.如权利要求1所述的紧凑型髋关节外骨骼，其特征在于，所述电机输出轮的表面和髋关节执行轮的表面分别开设有一对固定卡槽，使得一组推拉线的端点固定在相应的固定卡槽中。4.如权利要求1所述的紧凑型髋关节外骨骼，其特征在于，所述左侧腰部伸缩板和右侧腰部伸缩板的结构相同，为一块曲面薄板，曲面的形状与使用者的腰部一致，曲面薄板与固定支撑板的接触部分开有多个通孔，并且在固定支撑板中部开设有直槽孔，曲面薄板的...

【专利技术属性】
技术研发人员：白雪，梁文渊，兰陟，王强，王丽，
申请(专利权)人：国家康复辅具研究中心，
类型：发明
国别省市：