一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备制造技术

本发明专利技术公开了一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备，包括外骨骼穿戴连接结构、可穿戴膝关节结构、可穿戴足结构、可穿戴踝关节结构和绳连接驱动结构，可穿戴膝关节结构安装在外骨骼穿戴连接结构的中部；可穿戴足结构安装在外骨骼穿戴连接结构的底部；可穿戴踝关节结构安装在可穿戴足结构的后侧；可穿戴膝关节结构和可穿戴足结构通过绳连接驱动结构连接。本发明专利技术将可穿戴结构和张拉整体结构结合，使得整体具备柔顺性、稳定性及灵活性，在保证制造成本低廉的同时使结构搭建更为简单快捷，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备


[0001]本专利技术涉及仿生工程
，更具体的说是涉及一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备。

技术介绍

[0002]骨骼作为生物体重要的组成部分，通常分为内骨骼和外骨骼两类，起到保护和支撑生物的作用。内、外骨骼的区别在于骨骼生长位置与肌肉、脏器组织的相对位置关系。
[0003]外骨骼机器人是仿生学和人体工程学相结合的产物，其通过类人的机械结构设计与患者进行绑定，形成一体化可穿戴移动设备，成为除患者自身之外，由外部动力源驱动、为患者提供保护支撑的第二副“骨骼”。下肢外骨骼康复机器人的研究采用工程学与医学理论相结合的方法，为不同损伤情况、不同康复时期的下肢运动功能障碍患者在康复训练或步行过程中提供全关节支撑、多向限位保护、正确步态引导、合理发力辅助等。
[0004]但是，目前下肢功能障碍康复训练还是主要依靠专业康复人员帮助患者恢复下肢运动功能，下肢运动障碍患者的康复治疗包括卧位运动、四肢关节康复运动和平衡运动，核心训练逻辑是针对局部或单一的功能指标开展训练，如力量、核心稳定性和关节灵活性，但人能正确完成动作或行走是依靠相关肌群的正确协调控制实现的，因此，相对于局部或单项指标的改善，肌群的正确协调控制能力训练才是提升肢体残障患者运动能力的有效手段，传统康复手段受专业康复人员数量、康复治疗时间等限制，导致传统康复手段康复效率低、康复效果不明显；而现有的外骨骼穿戴结构存在体积大，重量沉、灵活性差及控制系统复杂问题。
[0005]因此，提供一种稳定且灵活的基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备，简化结构，同时提高稳定性、适应性及灵活性。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备，包括外骨骼穿戴连接结构、可穿戴膝关节结构、可穿戴足结构、可穿戴踝关节结构和绳连接驱动结构，所述可穿戴膝关节结构安装在所述外骨骼穿戴连接结构的中部；所述可穿戴足结构安装在所述外骨骼穿戴连接结构的底部；所述可穿戴踝关节结构安装在所述可穿戴足结构的后侧；所述可穿戴膝关节结构和所述可穿戴足结构通过所述绳连接驱动结构连接。
[0009]进一步的，所述可穿戴膝关节结构包括大腿连杆、小腿连杆、锁死短杆、锁死长杆、齿轮轴、齿轮、第一齿条、第二齿条、滑轨底座、第一滑轨、第一滑块、齿轮轴套、第一转换器、第二转换器和转轴，所述大腿连杆通过第一销轴固定在所述外骨骼穿戴连接结构上，所述小腿连杆通过第二销轴固定在所述外骨骼穿戴连接结构上，且所述大腿连杆与所述小腿连
杆间隔且平行分布；所述锁死短杆通过第三销轴与所述大腿连杆连接，所述锁死长杆通过第四销轴与所述小腿连杆连接，且所述锁死短杆与所述锁死长杆铰接；所述齿轮轴贯穿所述大腿连杆与所述小腿连杆转动连接；所述齿轮安装在所述齿轮轴上且位于所述大腿连杆和所述小腿连杆之间，所述第一齿条固定在所述大腿连杆上，所述第二齿条固定在所述小腿连杆上，所述齿轮与所述第一齿条或所述第二齿条啮合连接；所述第一滑轨固定在所述滑轨底座上；所述第一滑块与所述第一滑轨滑动连接；所述齿轮轴套固定在所述第一滑块上；所述齿轮轴安装在所述齿轮轴套内且其延伸端与所述外骨骼穿戴连接结构固定连接；所述第一转换器安装在所述第三销轴上且与其转动连接，所述第三销轴的延伸端与所述外骨骼穿戴连接结构固定连接；所述第二转换器安装在所述第四销轴上且与其转动连接，同时所述第二转换器固定在所述滑轨底座底部，所述第四销轴的延伸端与所述外骨骼穿戴连接结构固定连接；竖直分布的所述转轴底端通过直线轴承与所述滑轨底座连接，且所述转轴与所述第一转换器转动连接。
[0010]进一步的，所述可穿戴足结构包括可穿戴足主体和滑动张拉结构，所述可穿戴足主体固定在所述外骨骼穿戴连接结构底部；所述滑动张拉结构包括两个对称分布在所述可穿戴足主体前端两侧的滑动张拉组件及滑块同步连杆，每个所述滑动张拉组件均包括前端弯杆、滑轨支撑板、第二滑轨、第二滑块、穿戴上连杆、穿戴下连杆、第一张拉单元杆、测试弧度杆、下端张拉杆、第二张拉单元杆、第三张拉单元杆、第四张拉单元杆、穿戴后支架、第五张拉单元杆、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第五弹簧和第六弹簧，所述前端弯杆底端与所述可穿戴足主体前端转动连接，所述滑轨支撑板底部与所述可穿戴足主体前部端面转动连接，所述前端弯杆顶端与所述滑轨支撑板顶部通过所述第一张拉单元杆连接；所述第二滑轨水平固定在所述滑轨支撑板外侧面上；所述第二滑块与所述第二滑轨滑动连接；两个所述第二滑块通过所述滑块同步连杆连接；所述穿戴上连杆和所述穿戴下连杆的一端均安装在所述第一张拉单元杆上，且所述穿戴上连杆和所述穿戴下连杆相间隔分布；所述测试弧度杆与所述穿戴上连杆连接，所述下端张拉杆与所述穿戴下连杆连接，且所述测试弧度杆与所述下端张拉杆通过所述第二张拉单元杆转动连接，所述第二张拉单元杆固定在所述第二滑块上；所述第三张拉单元杆固定在所述测试弧度杆上；所述第四张拉单元杆固定在所述下端张拉杆上；所述穿戴后支架通过连接件安装在所述滑轨支撑板的后方，且所述穿戴后支架与所述可穿戴足主体前部端面转动连接；所述第五张拉单元杆固定在所述穿戴后支架上；所述第一弹簧一端与所述第一张拉单元杆连接，所述第一弹簧的另一端与所述第三张拉单元杆连接；所述第二弹簧一端与所述第一张拉单元杆连接，所述第二弹簧另一端与所述第二张拉单元杆连接；所述第三弹簧一端与所述第一张拉单元杆连接，所述第三弹簧另一端与所述第四张拉单元杆连接；所述第四弹簧一端与所述第三张拉单元杆连接，所述第四弹簧另一端与所述第五张拉单元杆连接；所述第五弹簧一端与所述第二张拉单元杆连接，所述第五弹簧另一端与所述第五张拉单元杆连接；所述第六弹簧一端与所述第四张拉单元杆连接，所述第六弹簧另一端与所述第五张拉单元杆连接。
[0011]进一步的，所述可穿戴足主体包括前脚掌支撑板、后脚掌穿戴件、前绑带和斜向后绑带，所述前脚掌支撑板和所述后脚掌穿戴件从前到后分布且连接为一体；所述前端弯杆底端与所述前脚掌支撑板前端转动连接，两个所述前端弯杆通过其之间的前包围板连接；所述滑轨支撑板和所述穿戴后支架均与所述前脚掌支撑板的侧面转动连接；所述后脚掌穿
戴件的后脚外包围件通过后脚掌连接杆与所述下端张拉杆连接；所述后脚掌穿戴件与所述外骨骼穿戴连接结构固定连接；所述前绑带和所述斜向后绑带从前到后依次固定在所述后脚掌穿戴件上。
[0012]进一步的，所述可穿戴足主体还包括前脚掌缓冲垫、后脚掌缓冲垫和足底缓冲垫，所述前脚掌缓冲垫固定在所述前脚掌支撑板的底部；所述后脚掌缓冲垫固定在所述后脚掌穿戴件的底部；所述足底缓冲垫固定在所述后脚外包围件的底部。
[0013]进一步的，所述第一张拉单元杆上位于所述穿戴上连杆与所述穿戴下连杆之间固定有前一弹簧套索、前二弹簧套索和前三弹簧套索；所述第二张拉单元杆上位于所述测试弧度杆与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备，其特征在于，包括外骨骼穿戴连接结构、可穿戴膝关节结构、可穿戴足结构、可穿戴踝关节结构和绳连接驱动结构，所述可穿戴膝关节结构安装在所述外骨骼穿戴连接结构的中部；所述可穿戴足结构安装在所述外骨骼穿戴连接结构的底部；所述可穿戴踝关节结构安装在所述可穿戴足结构的后侧；所述可穿戴膝关节结构和所述可穿戴足结构通过所述绳连接驱动结构连接。2.根据权利要求1所述的一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备，其特征在于，所述可穿戴膝关节结构包括大腿连杆、小腿连杆、锁死短杆、锁死长杆、齿轮轴、齿轮、第一齿条、第二齿条、滑轨底座、第一滑轨、第一滑块、齿轮轴套、第一转换器、第二转换器和转轴，所述大腿连杆通过第一销轴固定在所述外骨骼穿戴连接结构上，所述小腿连杆通过第二销轴固定在所述外骨骼穿戴连接结构上，且所述大腿连杆与所述小腿连杆间隔且平行分布；所述锁死短杆通过第三销轴与所述大腿连杆连接，所述锁死长杆通过第四销轴与所述小腿连杆连接，且所述锁死短杆与所述锁死长杆铰接；所述齿轮轴贯穿所述大腿连杆与所述小腿连杆转动连接；所述齿轮安装在所述齿轮轴上且位于所述大腿连杆和所述小腿连杆之间，所述第一齿条固定在所述大腿连杆上，所述第二齿条固定在所述小腿连杆上，所述齿轮与所述第一齿条或所述第二齿条啮合连接；所述第一滑轨固定在所述滑轨底座上；所述第一滑块与所述第一滑轨滑动连接；所述齿轮轴套固定在所述第一滑块上；所述齿轮轴安装在所述齿轮轴套内且其延伸端与所述外骨骼穿戴连接结构固定连接；所述第一转换器安装在所述第三销轴上且与其转动连接，所述第三销轴的延伸端与所述外骨骼穿戴连接结构固定连接；所述第二转换器安装在所述第四销轴上且与其转动连接，同时所述第二转换器固定在所述滑轨底座底部，所述第四销轴的延伸端与所述外骨骼穿戴连接结构固定连接；竖直分布的所述转轴底端通过直线轴承与所述滑轨底座连接，且所述转轴与所述第一转换器转动连接。3.根据权利要求2所述的一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备，其特征在于，所述可穿戴足结构包括可穿戴足主体和滑动张拉结构，所述可穿戴足主体固定在所述外骨骼穿戴连接结构底部；所述滑动张拉结构包括两个对称分布在所述可穿戴足主体前端两侧的滑动张拉组件及滑块同步连杆，每个所述滑动张拉组件均包括前端弯杆、滑轨支撑板、第二滑轨、第二滑块、穿戴上连杆、穿戴下连杆、第一张拉单元杆、测试弧度杆、下端张拉杆、第二张拉单元杆、第三张拉单元杆、第四张拉单元杆、穿戴后支架、第五张拉单元杆、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第五弹簧和第六弹簧，所述前端弯杆底端与所述可穿戴足主体前端转动连接，所述滑轨支撑板底部与所述可穿戴足主体前部端面转动连接，所述前端弯杆顶端与所述滑轨支撑板顶部通过所述第一张拉单元杆连接；所述第二滑轨水平固定在所述滑轨支撑板外侧面上；所述第二滑块与所述第二滑轨滑动连接；两个所述第二滑块通过所述滑块同步连杆连接；所述穿戴上连杆和所述穿戴下连杆的一端均安装在所述第一张拉单元杆上，且所述穿戴上连杆和所述穿戴下连杆相间隔分布；所述测试弧度杆与所述穿戴上连杆连接，所述下端张拉杆与所述穿戴下连杆连接，且所述测试弧度杆与所述下端张拉杆通过所述第二张拉单元杆转动连接，所述第二张拉单元杆固定在所述第二滑块上；所述第三张拉单元杆固定在所述测试弧度杆上；所述第四张拉单元杆固定在所述下端张拉杆上；所述穿戴后支架通过连接件安装在所述滑轨支撑板的后方，且所述穿戴后支架与所述可穿戴足主体前部端面转动连接；所述第五张拉单元杆固定在所述穿戴后支架上；
所述第一弹簧一端与所述第一张拉单元杆连接，所述第一弹簧的另一端与所述第三张拉单元杆连接；所述第二弹簧一端与所述第一张拉单元杆连接，所述第二弹簧另一端与所述第二张拉单元杆连接；所述第三弹簧一端与所述第一张拉单元杆连接，所述第三弹簧另一端与所述第四张拉单元杆连接；所述第四弹簧一端与所述第三张拉单元杆连接，所述第四弹簧另一端与所述第五张拉单元杆连接；所述第五弹簧一端与所述第二张拉单元杆连接，所述第五弹簧另一端与所述第五张拉单元杆连接；所述第六弹簧一端与所述第四张拉单元杆连接，所述第六弹簧另一端与所述第五张拉单元杆连接。4.根据权利要求3所述的一种基于张拉整体结构的下肢可穿戴助力设备，其特征在于，所述可穿戴足主体包括前脚掌支撑板、后脚掌穿戴...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙建伟，文琦，王振宇，张松宇，李维佳，孙家梁，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：