專利名稱：線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及助行裝置，特別是一種線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器。
背景技術(shù)：
動(dòng)力式助行器是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與人體康復(fù)需求相結(jié)合的成果，目的是研究開發(fā)對(duì)下肢癱瘓者進(jìn)行行走功能評(píng)估、診斷、恢復(fù)、步行代償以及護(hù)理所需的各種助行設(shè)備。 目前，世界上約有10余家實(shí)驗(yàn)室在從事可穿戴型助行器的研究，且大多是用于正常人的助力或是下肢功能障礙患者的康復(fù)，很少有用于幫助下肢癱瘓者重新站立行走的裝置的研究。且現(xiàn)有的研究多是采用電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)或是氣動(dòng)，造價(jià)也都十分昂貴。另外，現(xiàn)有動(dòng)力式助行器不具有大腿部分的外展內(nèi)收功能，在行走時(shí)動(dòng)作僵直，仿真度舒適度欠佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輔助下肢癱瘓患者重新站立行走的線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，可實(shí)現(xiàn)按照正常人體的步態(tài)帶動(dòng)下肢癱瘓患者站立行走的目的，并具有結(jié)構(gòu)合理，使用方便，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于由左右對(duì)稱設(shè)置的腰部支撐架、大腿支撐桿、小腿支撐桿、腳部支撐板、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大腿緊固帶、小腿緊固帶構(gòu)成，腰部支撐架的兩端分別通過外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接大腿支撐桿頂端的髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿頂端安裝有髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿的下端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接小腿支撐桿，小腿支撐桿的下端通過踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接腳部支撐板，在兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副及膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副上均共同安裝屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為線角位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。而且，所述的外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由安裝座、電機(jī)及減速器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸、 滑塊、凸輪及縱向擺動(dòng)軸構(gòu)成，安裝座固裝在腰部支撐架端部，電機(jī)及減速器與安裝座固裝，電機(jī)及減速器通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)，水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿裝過滑快并在端部固裝凸輪，凸輪與安裝座內(nèi)側(cè)面頂觸，滑塊垂直固裝縱向擺動(dòng)軸，該縱向擺動(dòng)軸端部與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝。而且，所述的線角位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)、上可變半徑滑輪、下可變半徑滑輪、兩對(duì)稱的線角驅(qū)動(dòng)組件及環(huán)形纜線構(gòu)成，上可變半徑滑輪與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝， 下可變半徑滑輪與膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝，在上可變半徑滑輪及下可變半徑滑輪上共同套裝環(huán)形纜線，在該纜線的縱向上分別安裝線角驅(qū)動(dòng)組件，該線角驅(qū)動(dòng)組件的上端固裝齒輪，該齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端齒輪嚙合。而且，所述線角驅(qū)動(dòng)組件由同軸套裝的外線角驅(qū)動(dòng)件及內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件構(gòu)成，該外線角驅(qū)動(dòng)件及內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件的扭轉(zhuǎn)方向相反。而且，所述的外線角驅(qū)動(dòng)件、內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件均由多個(gè)連接環(huán)及之間的線網(wǎng)構(gòu)成。
而且，所述的腳部支撐板由后支撐板及轉(zhuǎn)動(dòng)安裝的前支撐板構(gòu)成。而且，所述的腳部支撐板上表面安裝有緊固帶。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為1.本線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器在髖關(guān)節(jié)設(shè)有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)副，膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、腳掌各設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)副，其中髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)處的用于實(shí)現(xiàn)屈伸運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)副采用同心直線角位移系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，髖關(guān)節(jié)處用于實(shí)現(xiàn)外展內(nèi)收運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)副采用電機(jī)帶動(dòng)諧波減速器和同步齒形帶傳動(dòng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，踝關(guān)節(jié)與腳掌處不加驅(qū)動(dòng)。使用時(shí)，通過腰部和腳底對(duì)人體進(jìn)行支撐，通過緊固帶將助行器在腰部、大腿、小腿和腳部與人固定，助行器會(huì)按照已輸入的程序帶動(dòng)下肢癱瘓者的腿部運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)行走動(dòng)作，為下肢癱瘓患者的生活提供極大便利。2.本線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器通過在腰部支撐架的兩端與大腿支撐桿之間安裝外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)的外展內(nèi)收，能夠更加真實(shí)的模擬人體的行走步態(tài)，使用者的行走動(dòng)作更加舒適、自如。3.本線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器在髖關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)均通過線角驅(qū)動(dòng)組件實(shí)現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作， 具有傳動(dòng)效果好，平穩(wěn)度高的優(yōu)點(diǎn)。4.本線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器的線角驅(qū)動(dòng)組件由同軸套裝的外線角驅(qū)動(dòng)件及內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件構(gòu)成，形成同心線角驅(qū)動(dòng)組件，該同心線角驅(qū)動(dòng)組件相比單個(gè)線角驅(qū)動(dòng)組件的優(yōu)點(diǎn)是在負(fù)載端的運(yùn)動(dòng)類似于滑塊機(jī)構(gòu)(無旋轉(zhuǎn)約束)，這保證了線角驅(qū)動(dòng)組件中的旋轉(zhuǎn)微分傳遞到每個(gè)單元件。這減少了重量和復(fù)雜性。5.本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，能夠幫助下肢癱瘓患者實(shí)現(xiàn)站立行走，并且具有運(yùn)行平穩(wěn)，支撐可靠，易于生產(chǎn)制作，成本低的優(yōu)點(diǎn)，是一種具有較高創(chuàng)新性的助行器，具有廣泛的市場(chǎng)前景。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(立體圖)；圖2為本發(fā)明的外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的放大圖；圖3為本發(fā)明的屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的放大圖；圖4為本發(fā)明的線角驅(qū)動(dòng)組件的放大圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。一種線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其由左右對(duì)稱設(shè)置的腰部支撐架1、大腿支撐桿5、小腿支撐桿8、腳部支撐板11、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副14、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副4、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副7、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副10、外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、大腿緊固帶6、小腿緊固帶9構(gòu)成。腰部支撐架用于支撐穿戴者的腰部使其上身保持直立，分為左右兩部分，中間有銷釘連接，可實(shí)現(xiàn)輕微的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。腰部支撐架的兩端分別通過外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接大腿支撐桿頂端的髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副。外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由安裝座19、電機(jī)及減速器21、齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)22、水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸20、滑塊18、凸輪17及縱向擺動(dòng)軸16構(gòu)成，安裝座固裝在腰部支撐架端部，電機(jī)及減速器與安裝座固裝，電機(jī)及減速器通過齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)，水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿裝過滑快并在端部固裝凸輪，凸輪與安裝座內(nèi)側(cè)面頂觸，滑塊垂直固裝縱向擺動(dòng)軸，該縱向擺動(dòng)軸端部與髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝。外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的電機(jī)連接至控制器。大腿支撐桿頂端安裝有髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副，該髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副的縱向擺動(dòng)軸與髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸采用同一軸。大腿支撐桿的下端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接小腿支撐桿。小腿支撐桿的下端通過踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接腳部支撐板。在兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副及膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副上均共同安裝屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為線角位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。線角位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)、30，上可變半徑滑輪23、下可變半徑滑輪四、兩對(duì)稱的線角驅(qū)動(dòng)組件27、觀及環(huán)形纜線31構(gòu)成，上可變半徑滑輪與髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝，下可變半徑滑輪與膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝，在上可變半徑滑輪及下可變半徑滑輪上共同套裝環(huán)形纜線，在該纜線的縱向上分別安裝線角驅(qū)動(dòng)組件，該線角驅(qū)動(dòng)組件的上端固裝齒輪 26，該齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端齒輪25嚙合。線角位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接至控制器。線角驅(qū)動(dòng)組件為同心線角驅(qū)動(dòng)組件，其由同軸套裝的外線角驅(qū)動(dòng)件32及內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件35構(gòu)成，該外線角驅(qū)動(dòng)件及內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件的扭轉(zhuǎn)方向相反。外線角驅(qū)動(dòng)件、內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件均由多個(gè)連接環(huán)33及之間的線網(wǎng)34構(gòu)成。在同心線角驅(qū)動(dòng)組件的作用下，線角驅(qū)動(dòng)組件單元的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)發(fā)生在電機(jī)附近，也就是扭矩最初產(chǎn)生的地方?，F(xiàn)在同心線角驅(qū)動(dòng)組件的負(fù)載端必須可以自由旋轉(zhuǎn)，并通過電纜控制調(diào)節(jié)。除了消除了需要直線運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)的必要，同心線角驅(qū)動(dòng)組件配置將增加一個(gè)單個(gè)的線角驅(qū)動(dòng)組件的有效長(zhǎng)度而并非增加真實(shí)的組件。增加的單元允許同心線角驅(qū)動(dòng)組件工作時(shí)比單獨(dú)的線角驅(qū)動(dòng)組件鏈在相同的長(zhǎng)度上有一個(gè)較長(zhǎng)的偏移，來達(dá)到更高的機(jī)械優(yōu)勢(shì)。 同時(shí)，同心線角驅(qū)動(dòng)組件的負(fù)載應(yīng)用平均分布在內(nèi)外線角驅(qū)動(dòng)組件，因此，每個(gè)線角驅(qū)動(dòng)組件都承擔(dān)一部分負(fù)載，增加了同心線角驅(qū)動(dòng)組件的承載能力。腳部支撐板由后支撐板及轉(zhuǎn)動(dòng)安裝的前支撐板12構(gòu)成，腳部支撐板上表面安裝有緊固帶13。本動(dòng)力式助行器的工作原理為使用時(shí)，穿戴者通過緊固帶將該助行器與大小腿、腰部、腳部固定，啟動(dòng)后，中心處理器會(huì)按照預(yù)先編訂的程序控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。在髖關(guān)節(jié)外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)諧波減速器減速和同步齒形帶驅(qū)動(dòng)水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸，水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸通過凸輪機(jī)構(gòu)的頂觸，驅(qū)動(dòng)縱向擺動(dòng)軸擺動(dòng)，最終帶動(dòng)髖關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)外展內(nèi)收。在髖關(guān)節(jié)屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)處，兩電機(jī)為反向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)線角驅(qū)動(dòng)組件轉(zhuǎn)動(dòng)，線角驅(qū)動(dòng)組件將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，一側(cè)線角驅(qū)動(dòng)組件收縮，則另一側(cè)線角驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)伸長(zhǎng)，從而拉動(dòng)髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)在矢狀面旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行走的功能，可變半徑滑輪可以補(bǔ)償主動(dòng)同心線角驅(qū)動(dòng)組件和對(duì)抗同心線角驅(qū)動(dòng)組件不同的收縮舒張率。
權(quán)利要求
1.一種線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于由左右對(duì)稱設(shè)置的腰部支撐架、大腿支撐桿、小腿支撐桿、腳部支撐板、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大腿緊固帶、小腿緊固帶構(gòu)成，腰部支撐架的兩端分別通過外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接大腿支撐桿頂端的髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿頂端安裝有髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿的下端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接小腿支撐桿，小腿支撐桿的下端通過踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接腳部支撐板，在兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副及膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副上均共同安裝屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)為線角位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于所述的外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由安裝座、電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸、滑塊、凸輪及縱向擺動(dòng)軸構(gòu)成，安裝座固裝在腰部支撐架端部，電機(jī)固裝在安裝座內(nèi)，電機(jī)通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸聯(lián)動(dòng)，水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸穿裝過滑快并在端部固裝凸輪，凸輪與安裝座內(nèi)側(cè)面頂觸，滑塊垂直固裝縱向擺動(dòng)軸，該縱向擺動(dòng)軸端部與髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于所述的線角位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)、上可變半徑滑輪、下可變半徑滑輪、兩對(duì)稱的線角驅(qū)動(dòng)組件及環(huán)形纜線構(gòu)成，上可變半徑滑輪與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝，下可變半徑滑輪與膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動(dòng)軸固裝，在上可變半徑滑輪及下可變半徑滑輪上共同套裝環(huán)形纜線，在該纜線的縱向上分別安裝線角驅(qū)動(dòng)組件，該線角驅(qū)動(dòng)組件的上端固裝齒輪，該齒輪與驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出端齒輪嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于所述線角驅(qū)動(dòng)組件由同軸套裝的外線角驅(qū)動(dòng)件及內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件構(gòu)成，該外線角驅(qū)動(dòng)件及內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件的扭轉(zhuǎn)方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于所述的外線角驅(qū)動(dòng)件、內(nèi)線角驅(qū)動(dòng)件均由多個(gè)連接環(huán)及之間的線網(wǎng)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于所述的腳部支撐板由后支撐板及轉(zhuǎn)動(dòng)安裝的前支撐板構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其特征在于腳部支撐板上表面安裝有緊固帶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線角驅(qū)動(dòng)下肢助行器，其由左右對(duì)稱設(shè)置的腰部支撐架、大腿支撐桿、小腿支撐桿、腳部支撐板、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、外展內(nèi)收驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、屈伸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、大腿緊固帶、小腿緊固帶構(gòu)成。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，能夠幫助下肢癱瘓患者實(shí)現(xiàn)站立行走，并且具有運(yùn)行平穩(wěn)，支撐可靠，易于生產(chǎn)制作，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)A61H3/00GK102247260SQ20111016968
公開日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者張峻霞, 曹賽賽, 楊喜飛, 王慰慰, 王新亭 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)