本發(fā)明涉及到一種下肢助力器械,尤其是一種可穿戴下肢助力機構(gòu)。
背景技術(shù):
髖關(guān)節(jié)作為人體下肢重要關(guān)節(jié),支撐著整個軀干的重量,其所承受的生理壓力比其他關(guān)節(jié)大得多;膝關(guān)節(jié)是人體最大且最復雜的關(guān)節(jié),它負重多且運動量大,是下肢活動的樞紐,故其發(fā)病率也居所有關(guān)節(jié)之首。它們的健康狀態(tài)直接影響人的日?;顒樱热缧凶?、跑步以及跳躍等等,正因為如此,人體下肢關(guān)節(jié)在日常生活里都是處于高負荷運行的,關(guān)節(jié)過度疲勞甚至損傷會帶來各種各樣的病變,老年人的下肢關(guān)節(jié)隨著年齡的增長和肌肉強度的下降,其關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩不足以滿足正常運動的需要,而下肢助力機構(gòu)則可以通過給老年人髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)施加合理的外部轉(zhuǎn)矩,以彌補老年人自身輸出轉(zhuǎn)矩的不足,輔助其運動。
下肢關(guān)節(jié)助力機構(gòu)主要采用電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動或氣壓驅(qū)動,目前很多關(guān)節(jié)助力機構(gòu)采用液壓或氣壓驅(qū)動方式,但是由于液壓或氣壓驅(qū)動方式具有噪聲大,污染多,行程短,控制精度不高等缺點,使得下肢關(guān)節(jié)助力機構(gòu)結(jié)構(gòu)復雜,體積龐大,穿戴麻煩,與人體耦合性能差,此外市場上已有的助力外骨骼大多設(shè)計控制復雜,價格昂貴,所以迫切需要一款結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、穿戴舒適且符合大眾消費水平的下肢助力機構(gòu)。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明要解決的問題就是提供一種基于電機驅(qū)動、為患者下肢關(guān)節(jié)提供額外轉(zhuǎn)矩的可穿戴下肢助力機構(gòu),要求該機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單,質(zhì)量輕便,安全可控且實用經(jīng)濟價值高。
為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種可穿戴下肢助力機構(gòu),包括控制箱、支架連接桿、背部支架板、腰帶、右側(cè)腰部支架、腰部調(diào)整機構(gòu)、左側(cè)腰部支架、髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)、連接件、第一大腿連桿、第二大腿連桿、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)、第一小腿連桿和第二小腿連桿;
所述左側(cè)腰部支架和右側(cè)腰部支架結(jié)構(gòu)相同且均為L形結(jié)構(gòu);所述左側(cè)腰部支架和右側(cè)腰部支架一端的豎直外側(cè)面和下水平側(cè)面上均布螺紋孔E,另一端端面上設(shè)置有帶有螺紋的連接軸;
所述左側(cè)腰部支架和右側(cè)腰部支架的一端均通過連接法蘭分別固定連接在腰部調(diào)整機構(gòu)兩側(cè);另一端上的連接軸均通過第一緊固螺母與髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)中的第一外殼頂部開設(shè)的螺紋孔A螺紋相連接;
所述連接件一端與髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)中的第一輸出法蘭上開設(shè)有螺紋孔B螺紋連接;另一端與第一大腿連桿通過第二緊固螺母螺紋相連接;所述第一大腿連桿下端開設(shè)有導軌A;且導軌A上開設(shè)有若干圓通孔C;所述第二大腿連桿安裝在第一大腿連桿開設(shè)的而導軌A內(nèi),并通過螺栓固定;
所述第二大腿連桿末端開設(shè)有圓通孔J,第二大腿連桿通過圓通孔J與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)中的第二外殼上開設(shè)的孔螺栓連接;
所述連接件一端與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)中的第二輸出法蘭上開設(shè)的螺紋孔K螺紋連接;另一端與第一小腿連桿通過第二緊固螺母螺紋相連接;所述第一小腿連桿下端開設(shè)有導軌B;且導軌B上開設(shè)有若干圓通孔M;所述第二小腿連桿安裝在第一小腿連桿導軌B內(nèi),并通過螺栓固定;
所述第一大腿連桿、第二大腿連桿、第一小腿連桿和第二小腿連桿上分別設(shè)置有第一大腿綁帶、第二大腿綁帶、第一小腿綁帶、第二小腿綁帶;
所述左側(cè)腰部支架和右側(cè)腰部支架豎直外側(cè)面均分別通過螺釘D緊固連接背部支架板,且背部支架板與左側(cè)腰部支架、右側(cè)腰部支架均垂直,上下兩個平行的支架連接桿的兩端分別與左側(cè)腰部支架和右側(cè)腰部支架側(cè)面上的背部支架板螺紋連接;
所述控制箱通過鎖扣懸掛在支架連接桿上,腰帶穿過背部支架板中間的套孔。
進一步的,所述連接法蘭為方形,且上面均布有螺紋孔I;所述腰部調(diào)整機構(gòu)與右側(cè)腰部支架并列分布;所述連接法蘭置于腰部調(diào)整機構(gòu)與右側(cè)腰部支架的下表面;所述連接法蘭通過螺紋孔I與腰部調(diào)整機構(gòu)一端螺釘連接,與右側(cè)腰部支架下水平側(cè)面上均布螺紋孔E也通過螺釘連接。
進一步的,所述的腰部調(diào)整機構(gòu)包括第一螺紋底座、螺紋套筒、第二螺紋底座、第一螺紋桿及第二螺紋桿;所述第一螺紋桿一端安裝在第一螺紋底座內(nèi),另一端安裝在螺紋套筒內(nèi);所述第二螺紋桿一端安裝在第二螺紋底座內(nèi),另一端安裝在螺紋套筒內(nèi)。
進一步的,所述的髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)包括第一絕對式編碼器、髖關(guān)節(jié)盤式電機、髖關(guān)節(jié)諧波減速器、第一扭力傳感器、第一輸出軸、第一平鍵、第一輸出法蘭、第一外殼、第一定位軸承、第一墊圈和第一軸承端蓋;所述髖關(guān)節(jié)盤式電機尾部安裝有第一絕對式編碼器;所述髖關(guān)節(jié)盤式電機輸出端與髖關(guān)節(jié)諧波減速器相連接;所述第一輸出軸上依次設(shè)置有髖關(guān)節(jié)諧波減速器、第一扭力傳感器、第一輸出法蘭和第一外殼;其中,所述第一輸出法蘭與第一輸出軸通過第一平鍵連接;所述第一定位軸承一側(cè)通過第一墊圈和第一軸承端蓋密封。
進一步的,所述第一外殼與限第一位擋塊螺栓聯(lián)接;所述第一外殼上端設(shè)置有雙U形結(jié)構(gòu),用以和連接軸螺紋連接;所述第一外殼軸向兩側(cè)均勻分布多個通孔F,第一限位擋塊上與通孔F相對應(yīng)處均開設(shè)有通孔H;所述第一限位擋塊采用曲面造型。
更進一步的,所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)包括第二絕對式編碼器、膝關(guān)節(jié)盤式電機、膝關(guān)節(jié)諧波減速器、第二扭力傳感器、第二輸出軸、第二平鍵、第二輸出法蘭、第二外殼、第二定位軸承、第二墊圈和第二軸承端蓋;所述膝關(guān)節(jié)盤式電機尾部安裝有第二絕對式編碼器;所述膝關(guān)節(jié)盤式電機輸出端與膝關(guān)節(jié)諧波減速器相連接;所述第二輸出軸上依次設(shè)置有膝關(guān)節(jié)諧波減速器、第二扭力傳感器、第二輸出法蘭和第二外殼;其中,所述第二輸出法蘭與第二輸出軸通過第二平鍵連接;所述第二定位軸承一側(cè)通過第二墊圈和第二軸承端蓋密封。
進一步的,所述第二外殼與第二限位擋塊螺栓聯(lián)接;所述第二外殼上端設(shè)置有圓柱形孔結(jié)構(gòu),用以和第二大腿連桿螺栓固定連接;所述第二外殼軸向兩側(cè)均勻分布多個通孔N,第二限位擋塊上與通孔N相對應(yīng)處均開設(shè)有通孔P;所述第二限位擋塊采用曲面造型。
進一步的,所述腰帶上均勻分布腰部寬度調(diào)節(jié)孔O,腰帶外側(cè)以硬質(zhì)皮革做面,內(nèi)側(cè)襯有柔軟材料。
進一步的,所述支架連接桿、背部支架板、右側(cè)腰部支架、腰部調(diào)整機構(gòu)、左側(cè)腰部支架、連接法蘭、第一外殼、第二外殼、第一大腿連桿、第二大腿連桿、第一小腿連桿及第二小腿連桿的材質(zhì)均為碳纖維,且與人體接觸的部位襯有柔軟材料。
進一步的,所述的控制箱用于裝載電池和輔助控制系統(tǒng),且輔助控制系統(tǒng)設(shè)置急停按鈕。
本發(fā)明的有益效果是:采用盤式電機和諧波減速器驅(qū)動,控制精度準確,其最大特點就是薄,一般電機的轉(zhuǎn)子和定子是里外套裝的,而盤式電機定子在平的基板上,轉(zhuǎn)子是蓋在定子上的,因此盤式電機和諧波減速器驅(qū)動對于要求結(jié)構(gòu)緊湊的機構(gòu)來說是理想的驅(qū)動方式;所述的下肢助力機構(gòu)的框架結(jié)構(gòu)材質(zhì)均為碳纖維,其強度高、剛性好、質(zhì)量輕,采用蓄電池供電,使得本發(fā)明具有良好的便攜性,不受行動范圍限制,適合老年人日常穿戴;髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)的外殼上設(shè)有具有保護功能的限位擋塊且輔助控制系統(tǒng)上設(shè)置急停按鈕,患者可根據(jù)自身情況設(shè)置安全的屈曲角度范圍,安全可控;結(jié)合人體仿生學原理,該下肢助力機構(gòu)的每側(cè)髖關(guān)節(jié)采用兩個自由度,每側(cè)膝關(guān)節(jié)采用一個自由度,腰部調(diào)整機構(gòu)和下肢長度調(diào)整機構(gòu)保證不同患者的關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心與該機構(gòu)旋轉(zhuǎn)中心重合,不但結(jié)構(gòu)簡單、易于控制,而且能滿足人們基本使用要求,適合工業(yè)生產(chǎn)和大規(guī)模推廣。
附圖說明
圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)背面示意圖;
圖3是本發(fā)明腰部調(diào)整機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖;
圖4是本發(fā)明髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)爆炸圖;
圖5是本發(fā)明膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)爆炸圖;
圖6是本發(fā)明左側(cè)腰部支架結(jié)構(gòu)圖;
圖7是本發(fā)明實施方式流程圖。
附圖標記如下:
1-控制箱、2-支架連接桿、3-背部支架板、4-腰帶、5-右側(cè)腰部支架、6-腰部調(diào)整機構(gòu)、7-左側(cè)腰部支架、8-連接法蘭、9-第一緊固螺母、10-髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)、11-連接件、12-第二緊固螺母、13-第一大腿連桿、14-第二大腿連桿、15-第一大腿綁帶、16-第二大腿綁帶、17-膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)、18-第一小腿連桿、19-第二小腿連桿、20-第一小腿綁帶、21-第二小腿綁帶、22-連接軸、61-第一螺紋底座、62-螺紋套筒、63-第二螺紋底座、64-第一螺紋桿、65-第二螺紋桿、101-第一絕對式編碼器、102-髖關(guān)節(jié)盤式電機、103-髖關(guān)節(jié)諧波減速器、104-第一扭力傳感器、105-第一輸出軸、106-第一平鍵、107-第一輸出法蘭、108-第一外殼、109-第一限位擋塊、110-第一定位軸承、111-第一墊圈、112-第一軸承端蓋、171-第二絕對式編碼器、172-膝關(guān)節(jié)盤式電機、173-膝關(guān)節(jié)諧波減速器、174-第二扭力傳感器、175-第二輸出軸、176-第二平鍵、177-第二輸出法蘭、178-第二外殼、179-第二限位擋塊、180-第二定位軸承、181-第二墊圈及182-第二軸承端蓋。
具體實施方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
一種可穿戴下肢助力機構(gòu),包括控制箱1、支架連接桿2、背部支架板3、腰帶4、右側(cè)腰部支架5、腰部調(diào)整機構(gòu)6、左側(cè)腰部支架7、髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10、連接件11、第一大腿連桿13、第二大腿連桿14、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17、第一小腿連桿18和第二小腿連桿19;
所述左側(cè)腰部支架7和右側(cè)腰部支架5結(jié)構(gòu)相同且均為L形結(jié)構(gòu);所述左側(cè)腰部支架7和右側(cè)腰部支架5一端的豎直外側(cè)面和下水平側(cè)面上均布螺紋孔E,另一端端面上設(shè)置有帶有螺紋的連接軸22;
所述左側(cè)腰部支架7和右側(cè)腰部支架5的一端均通過連接法蘭8分別固定連接在腰部調(diào)整機構(gòu)6兩側(cè);另一端上的連接軸22均通過第一緊固螺母9與髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10中的第一外殼108頂部開設(shè)的螺紋孔A螺紋相連接;
所述連接件11一端與髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10中的第一輸出法蘭107上開設(shè)有螺紋孔B螺紋連接;另一端與第一大腿連桿13通過第二緊固螺母12螺紋相連接;所述第一大腿連桿13下端開設(shè)有導軌A;且導軌A上開設(shè)有若干圓通孔C;所述第二大腿連桿14安裝在第一大腿連桿13開設(shè)的而導軌A內(nèi),并通過螺栓固定;
所述第二大腿連桿14末端開設(shè)有圓通孔J,第二大腿連桿14通過圓通孔J與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17中的第二外殼178上開設(shè)的孔螺栓連接;
所述連接件11一端與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17中的第二輸出法蘭177上開設(shè)的螺紋孔K螺紋連接;另一端與第一小腿連桿18通過第二緊固螺母12螺紋相連接;所述第一小腿連桿18下端開設(shè)有導軌B;且導軌B上開設(shè)有若干圓通孔M;所述第二小腿連桿19安裝在第一小腿連桿18導軌B內(nèi),并通過螺栓固定;
所述第一大腿連桿13、第二大腿連桿14、第一小腿連桿18和第二小腿連桿19上分別設(shè)置有第一大腿綁帶15、第二大腿綁帶16、第一小腿綁帶20、第二小腿綁帶21;
所述左側(cè)腰部支架7和右側(cè)腰部支架5豎直外側(cè)面均分別通過螺釘D緊固連接背部支架板3,且背部支架板3與左側(cè)腰部支架7、右側(cè)腰部支架5均垂直,上下兩個平行的支架連接桿2的兩端分別與左側(cè)腰部支架7和右側(cè)腰部支架5側(cè)面上的背部支架板3螺紋連接;
所述控制箱1通過鎖扣懸掛在支架連接桿2上,腰帶4穿過背部支架板3中間的套孔。
其中,所述連接法蘭8為方形,且上面均布有螺紋孔I;所述腰部調(diào)整機構(gòu)6與右側(cè)腰部支架5并列分布;所述連接法蘭8置于腰部調(diào)整機構(gòu)6與右側(cè)腰部支架5的下表面;所述連接法蘭8通過螺紋孔I與腰部調(diào)整機構(gòu)6一端螺釘連接,與右側(cè)腰部支架5下水平側(cè)面上均布螺紋孔E也通過螺釘連接。
所述的腰部調(diào)整機構(gòu)6包括第一螺紋底座61、螺紋套筒62、第二螺紋底座63、第一螺紋桿64及第二螺紋桿65;所述第一螺紋桿64一端安裝在第一螺紋底座61內(nèi),另一端安裝在螺紋套筒62內(nèi);所述第二螺紋桿65一端安裝在第二螺紋底座63內(nèi),另一端安裝在螺紋套筒62內(nèi)。
所述的髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10包括第一絕對式編碼器101、髖關(guān)節(jié)盤式電機102、髖關(guān)節(jié)諧波減速器103、第一扭力傳感器104、第一輸出軸105、第一平鍵106、第一輸出法蘭107、第一外殼108、第一定位軸承110、第一墊圈111和第一軸承端蓋112;所述髖關(guān)節(jié)盤式電機102尾部安裝有第一絕對式編碼器101;所述髖關(guān)節(jié)盤式電機102輸出端與髖關(guān)節(jié)諧波減速器103相連接;所述第一輸出軸105上依次設(shè)置有髖關(guān)節(jié)諧波減速器103、第一扭力傳感器104、第一輸出法蘭107和第一外殼108;其中,所述第一輸出法蘭107與第一輸出軸105通過第一平鍵106連接;所述第一定位軸承110一側(cè)通過第一墊圈111和第一軸承端蓋112密封。
所述第一外殼108與限第一位擋塊109螺栓聯(lián)接;所述第一外殼108上端設(shè)置有雙U形結(jié)構(gòu),用以和連接軸22螺紋連接;所述第一外殼108軸向兩側(cè)均勻分布多個通孔F,第一限位擋塊109上與通孔F相對應(yīng)處均開設(shè)有通孔H;所述第一限位擋塊109采用曲面造型。
所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17包括第二絕對式編碼器171、膝關(guān)節(jié)盤式電機172、膝關(guān)節(jié)諧波減速器173、第二扭力傳感器174、第二輸出軸175、第二平鍵176、第二輸出法蘭177、第二外殼178、第二定位軸承180、第二墊圈181和第二軸承端蓋182;所述膝關(guān)節(jié)盤式電機172尾部安裝有第二絕對式編碼器171;所述膝關(guān)節(jié)盤式電機172輸出端與膝關(guān)節(jié)諧波減速器173相連接;所述第二輸出軸175上依次設(shè)置有膝關(guān)節(jié)諧波減速器173、第二扭力傳感器174、第二輸出法蘭177和第二外殼178;其中,所述第二輸出法蘭177與第二輸出軸175通過第二平鍵176連接;所述第二定位軸承180一側(cè)通過第二墊圈181和第二軸承端蓋182密封。
所述第二外殼178與第二限位擋塊179螺栓聯(lián)接;所述第二外殼178上端設(shè)置有圓柱形孔結(jié)構(gòu),用以和第二大腿連桿(14)螺栓固定連接;所述第二外殼178軸向兩側(cè)均勻分布多個通孔N,第二限位擋塊179上與通孔N相對應(yīng)處均開設(shè)有通孔P;所述第二限位擋塊179采用曲面造型。
所述腰帶4上均勻分布腰部寬度調(diào)節(jié)孔O,腰帶4外側(cè)以硬質(zhì)皮革做面,內(nèi)側(cè)襯有柔軟材料。
所述支架連接桿2、背部支架板3、右側(cè)腰部支架5、腰部調(diào)整機構(gòu)6、左側(cè)腰部支架7、連接法蘭8、第一外殼108、第二外殼178、第一大腿連桿13、第二大腿連桿14、第一小腿連桿18及第二小腿連桿19的材質(zhì)均為碳纖維,且與人體接觸的部位襯有柔軟材料。
所述的控制箱1用于裝載電池和輔助控制系統(tǒng),且輔助控制系統(tǒng)設(shè)置急停按鈕。
參閱圖1、圖2、圖6,在本發(fā)明實例中,一種可穿戴下肢助力機構(gòu),包括腰部機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu),左側(cè)腰部支架7和右側(cè)腰部支架5結(jié)構(gòu)相同且均為L形結(jié)構(gòu),其一端均布螺紋孔E,另一端延伸有帶有螺紋的連接軸22,左側(cè)腰部支架7和右側(cè)腰部支架5一端通過連接法蘭8固定連接在腰部調(diào)整機構(gòu)6兩側(cè),且該端側(cè)面通過螺釘D緊固連接兩塊背部支架板3,且兩塊背部支架板3與左側(cè)腰部支架7、右側(cè)腰部支架5垂直,上下兩個平行的支架連接桿2螺紋連接在背部支架板3上,控制箱1通過鎖扣懸掛在支架連接桿2上,腰帶4穿過背部支架板3中間的套孔;髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10位于腰部支架下側(cè),并與左側(cè)腰部支架7、右側(cè)腰部支架5另一端連接軸22螺紋連接,此處具有一個被動的內(nèi)收外展自由度,目的是提高該穿戴機構(gòu)與人體的耦合性,第一緊固螺母9保證髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10不發(fā)生軸向滑動,且髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10提供第二個主動自由度,即髖關(guān)節(jié)的屈伸運動;第一大腿連桿13、第二大腿連桿14、第一大腿綁帶15及第二大腿綁帶16構(gòu)成髖關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu),第一大腿連桿13、第一輸出法蘭107分別與連接件11緊固連接,第二緊固螺母12保證髖關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)不發(fā)生軸向滑動,第一大腿綁帶15及第二大腿綁帶16固定鉚接在第一大腿連桿13、第二大腿連桿14上;膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17通過螺栓緊固連接在第二大腿連桿14上,膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17提供膝關(guān)節(jié)的主動屈伸自由度;第一小腿連桿18、第二小腿連桿19、第一小腿綁帶20及第二小腿綁帶21構(gòu)成膝關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu),第一小腿連桿18、第二輸出法蘭177分別與連接件11緊固連接,第二緊固螺母12保證膝關(guān)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)不發(fā)生軸向滑動,第一小腿綁帶20及第二小腿綁帶21固定鉚接在第一小腿連桿18、第二小腿連桿19上。
在本實施例中,參閱圖3,患者先穿戴該下肢助力機構(gòu),根據(jù)自身情況,調(diào)節(jié)腰部調(diào)整機構(gòu)6以改變該穿戴機構(gòu)的腰圍尺寸,參閱圖5,腰部調(diào)整機構(gòu)6由第一螺紋底座61、螺紋套筒62、第二螺紋底座63、第一螺紋桿64及第二螺紋桿65構(gòu)成,第一螺紋底座61、螺紋套筒62、第二螺紋底座63內(nèi)孔帶有螺紋,且螺紋旋向相同;第一螺紋桿64及第二螺紋桿65外表面車有螺紋,且螺紋旋向與第一螺紋底座61、螺紋套筒62、第二螺紋底座63相反,因此以某個力旋轉(zhuǎn)螺紋套筒63時,第一螺紋桿64及第二螺紋桿65在反向螺旋力的作用下同時內(nèi)縮或外伸,以改變該機構(gòu)的腰圍尺寸,使該穿戴機構(gòu)良好的貼合人體;腰帶4上均勻分布的調(diào)節(jié)孔O,患者根據(jù)自身情況調(diào)節(jié)腰帶4,目的使該穿戴機構(gòu)與人體緊密接觸,在使用過程中不發(fā)生滑移等狀況,腰帶4外側(cè)以硬質(zhì)皮革做面,內(nèi)側(cè)襯有柔軟材料,內(nèi)側(cè)柔軟材料為了使患者穿戴舒適,外側(cè)硬質(zhì)皮革使腰帶4堅固牢靠,柔性材料可采用高檔醫(yī)用棉、海綿墊等。
在本實施例中,參閱圖4、圖7,所述的髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)10均是由依次安裝的第一絕對式編碼器101、髖關(guān)節(jié)盤式電機102、髖關(guān)節(jié)諧波減速器103、第一扭力傳感器104、第一輸出軸105、第一輸出法蘭107、第一外殼108、第一定位軸承110、第一墊圈111及第一軸承端蓋112組成,其中,髖關(guān)節(jié)盤式電機102尾部安裝有第一絕對式編碼器101,其目的將檢測的關(guān)節(jié)實時轉(zhuǎn)角或速度轉(zhuǎn)換為電信號;第一扭力傳感器104安裝在髖關(guān)節(jié)諧波減速器103上,目的是檢測髖關(guān)節(jié)的扭矩信號;第一定位軸承110保證第一輸出軸105轉(zhuǎn)動時受到徑向力干擾時能保持同軸傳動。第一扭力傳感器104、第一絕對式編碼器101與輔助控制系統(tǒng)電性連接;第一輸出法蘭107與第一輸出軸105通過第一平鍵106同步連接。當患者髖關(guān)節(jié)屈曲時,第一絕對式編碼器101和第一扭力傳感器104檢測到轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩的變化,將轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送到輔助控制系統(tǒng),然后驅(qū)動髖關(guān)節(jié)盤式電機102直至預設(shè)角度停止,輔助髖關(guān)節(jié)運動,提供大約50%的轉(zhuǎn)矩;當患者髖關(guān)節(jié)伸展時,根據(jù)第一絕對式編碼器101和第一扭力傳感器104檢測的信號,電機停止轉(zhuǎn)動或者電機改變轉(zhuǎn)向。另外,所述的第一外殼108兩側(cè)均勻分布多個通孔F,第一限位擋塊109采用曲面造型,并均勻分布多個通孔H,第一外殼108與第一限位擋塊109使用普通螺栓聯(lián)接,患者根據(jù)自身情況改變第一限位擋塊109的連接位置,選擇合理的屈伸角度范圍,第一限位擋塊109目的是保證患者安全,避免該助力機構(gòu)由于失控造成人身傷害。
在本實施例中,參閱圖5、圖7,所述的膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17均是由依次安裝的第二絕對式編碼器171、膝關(guān)節(jié)盤式電機172、膝關(guān)節(jié)諧波減速器173、第二扭力傳感器174、第二輸出軸175、第二輸出法蘭177、第二外殼178、第二定位軸承180、第二墊圈181及第二軸承端蓋182組成,其中,膝關(guān)節(jié)盤式電機172尾部安裝有檢測關(guān)節(jié)實時轉(zhuǎn)角的第二絕對式編碼器171,其目的將檢測的關(guān)節(jié)實時轉(zhuǎn)角或速度轉(zhuǎn)換為電信號;第二扭力傳感器174安裝在膝關(guān)節(jié)諧波減速器173上,目的是檢測膝關(guān)節(jié)的扭矩信號;第二扭力傳感器174、第二絕對式編碼器171與輔助控制系統(tǒng)電性連接;第二輸出法蘭177與第二輸出軸175通過第二平鍵176同步連接。膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17緊固連接在第二大腿連桿14上,所以當患者邁步時,膝關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)17會隨著第二大腿桿14一起運動,在邁步過程中,小腿也會有屈曲運動,第二絕對式編碼器171和第二扭力傳感器174檢測到轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)矩的變化,將轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)矩信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送到輔助控制系統(tǒng),然后驅(qū)動膝關(guān)節(jié)盤式電機172直至預設(shè)角度停止,輔助膝關(guān)節(jié)運動,提供大約50%的轉(zhuǎn)矩;當患者膝關(guān)節(jié)伸展時,根據(jù)第二絕對式編碼器171和第二扭力傳感器174檢測的信號,電機停止轉(zhuǎn)動或者電機改變轉(zhuǎn)向。另外,所述的第二外殼178兩側(cè)均勻分布多個通孔N,第二限位擋塊179采用曲面造型,并均勻分布多個通孔P,第二外殼178與第二限位擋塊179使用普通螺栓聯(lián)接,患者根據(jù)自身情況改變第二限位擋塊179的連接位置,選擇合理的屈伸角度范圍,第二限位擋塊179目的是保證患者安全,避免該助力機構(gòu)由于失控造成人身傷害;在具體實施例中,患者也可根據(jù)自身情況關(guān)閉髖關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu),單獨使用膝關(guān)節(jié)助力機構(gòu)。
在本實施例中,所述的下肢助力機構(gòu)的第一大腿連桿13、第二大腿連桿14、第一小腿連桿18及第二小腿連桿19上均勻分布多個調(diào)節(jié)通孔C和M,第一大腿連桿13與第二大腿連桿14、第一小腿連桿18與第二小腿連桿19使用螺栓連接,患者可根據(jù)自身條件選擇大、小腿桿長度。
在本實施例中,所述的支架連接桿2、背部支架板3、右側(cè)腰部支架5、腰部調(diào)整機構(gòu)6、左側(cè)腰部支架7、連接法蘭8、第一外殼108、第一大腿連桿13、第二大腿連桿14、第一小腿連桿18及第二小腿連桿19的材質(zhì)均為碳纖維,且與人體接觸的部位襯有柔軟材料。選擇碳纖維材質(zhì)是為了使整套機構(gòu)質(zhì)量輕便,不會給使用者施加額外負載,且碳纖維的強度也符合要求;內(nèi)側(cè)襯有柔軟材料為了使使用者穿戴舒適,減小機構(gòu)與人體的摩擦。
在本實施例中,所述的控制箱1用于裝載電池和輔助控制系統(tǒng),且輔助控制系統(tǒng)設(shè)置急停按鈕。
本發(fā)明的描述中,未作特殊解釋的術(shù)語如“固定”以及“連接”等均應(yīng)做廣義理解,例如,“連接”可以是固定連接,也可以是可拆卸連接,或一體地連接;可以是直接連接,也可以是通過中間媒介間接連接。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言,可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
本發(fā)明雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的一些實施例,但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解,在不脫離本發(fā)明精神的情況下,可以對本文的實施例進行改變。上述實施例只是示例性的,不應(yīng)以本文的實施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。