本實(shí)用新型涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自調(diào)節(jié)可穿戴腿部動力支具。

背景技術(shù)：

動力外骨骼，又名“外骨骼裝甲”或“外骨骼機(jī)甲”，其結(jié)構(gòu)類似昆蟲的外骨骼，能穿在人身上，給人提供保護(hù)、額外的動力或能力，增強(qiáng)人體機(jī)能，如使腿殘疾的人能自己上樓，讓士兵能健步如飛、無障礙奔跑且不會疲勞、不會受傷、可以使用二段跳，機(jī)架上面的手套具有粘性，可以吸附金屬等等。

動力外骨骼通過傳感器來收集使用者的活動信息，這些信息傳遞給信息處理器進(jìn)行處理，然后啟動相應(yīng)的機(jī)械部件來輸出能量。在動力外骨骼中可以使用的傳感器種類很多，包括角辨向器、肌電傳感器、地面?zhèn)鞲衅鳌⒓∪鈮毫鞲衅鞯鹊?。同樣，用于輸出的機(jī)械系統(tǒng)也有很多選擇，比較常見的有液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)。這種穿戴式外骨骼運(yùn)用的領(lǐng)域十分的廣泛，除了在軍事方面有所應(yīng)用，在醫(yī)療復(fù)健方面也是被廣泛的應(yīng)用，來幫住病人克服相對應(yīng)的肢體以及行動上的不便。穿戴式外骨骼被設(shè)計(jì)出來穿戴在人類的不同部位，也根據(jù)不同部位的需要，不同的穿戴式外骨骼有了不同的形狀與功能。最常見的動力穿戴式外骨骼有手套式、外套式、長褲式、背包式和從上到下全套式。

有文獻(xiàn)(參考文獻(xiàn)：A Self-Adjusting Knee Exoskeleton for obot-Assisted Treatment of Knee Injuries.IEEE/RSJ International Conference on Intelligen Robots and Systems，San Francisco，CA，USA，Sept，25-30，2011，pp4917-4922.)公開了一種適用于醫(yī)療復(fù)健的機(jī)械。它所使用的3-RRP Mechanism能夠準(zhǔn)確的模仿與輔助膝蓋關(guān)節(jié)的運(yùn)動和彎曲，并且自動對準(zhǔn)，從而協(xié)助病人達(dá)到復(fù)健的效果，特別適合用在多自由度的膝蓋上。雖然該結(jié)構(gòu)能夠很好的與膝關(guān)節(jié)活動契合，但是該結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜和笨重，不適合行動不便的老年人和下肢癱瘓的病人使用，并且該裝置的制作過程比較復(fù)雜，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

有文獻(xiàn)(參考文獻(xiàn)：Design of a Quasi-Passive Knee Exoskeleton to Assist Running.IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems Acropolis Convention Center，Nice，F(xiàn)rance，Sept，22-26，2008，pp747-754.)公開了一種適用于跑步的輔助機(jī)械。該裝置采用與膝蓋平行的彈簧來儲存與釋放走路時(shí)的能量，使穿戴者走路時(shí)不宜疲勞，同時(shí)使走路更簡單。雖然該裝置能在病人復(fù)健時(shí)起到非常好的效果，但是此裝置比較笨重，會給穿戴者增加額外的負(fù)擔(dān)，同時(shí)其穿戴方法復(fù)雜。

由于世界醫(yī)療水平的提高，人類的平均壽命延長，老年人的數(shù)量逐年增長，許多老年人面臨著關(guān)節(jié)老化、行動不便等問題。另外，一些行動能力較差或不具有行動能力的人由于長期不能運(yùn)動，其關(guān)節(jié)容易萎縮、老化。因此，急需一種易穿戴、好活動，能夠輔助復(fù)健和行走的設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種自調(diào)節(jié)可穿戴腿部動力支具，該腿部動力支具結(jié)構(gòu)簡單輕便，方便穿戴，能夠輔助復(fù)健和行走。

本實(shí)用新型提供了如下技術(shù)方案：

一種自調(diào)節(jié)可穿戴腿部動力支具，包括通過綁定固定在人體腿部兩側(cè)的兩支具夾板，所述各支具夾板包括與大腿連接的大腿支撐板以及與小腿連接的小腿支撐板，所述大腿支撐板和小腿支撐板在位于人體膝關(guān)節(jié)的位置轉(zhuǎn)動連接，還包括驅(qū)動大腿支撐板與小腿支撐板相對擺動的驅(qū)動裝置，所述的驅(qū)動裝置包括動力盒和牽拉鋼繩，

動力盒包括：

盒體，

滑塊，滑動設(shè)置在盒體內(nèi)，滑塊的一側(cè)固定牽拉鋼繩，

介電高彈聚合物板，一端與盒體內(nèi)壁固定，另一端與滑塊固定，

電源，為介電高彈聚合物板提供電壓，

復(fù)位彈簧，設(shè)置在盒體內(nèi)壁與滑塊之間；

動力盒固定在大腿支撐板上或大腿支撐板上的綁帶上，牽拉鋼繩的自由端固定在小腿支撐板上或小腿支撐板的綁帶上。

本實(shí)用新型的驅(qū)動裝置通電時(shí)，介電高彈聚合物板在電壓的作用下伸長，帶動滑塊移動，滑塊拉動鋼繩，使大腿支撐板與小腿支撐板之間夾角變小；斷電后，在復(fù)位彈簧的作用下，鋼繩放松，大腿支撐板與小腿支撐板之間復(fù)位，從而使大腿支撐板與小腿支撐板之間相對擺動，幫助使用者康復(fù)訓(xùn)練或者輔助走路。本實(shí)用新型的驅(qū)動裝置的主要部件為介電高彈聚合物板，與常規(guī)的液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)或電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)非常簡單，部件少，結(jié)構(gòu)輕便，避免了給使用者增加較大的額外負(fù)擔(dān)。

作為優(yōu)選，所述的驅(qū)動裝置包括分別設(shè)置在兩支具夾板上的第一驅(qū)動裝置和第二驅(qū)動裝置，以及設(shè)置在膝蓋后方綁帶上的第三驅(qū)動裝置。

分別在腿兩側(cè)和后側(cè)設(shè)置驅(qū)動裝置，多個驅(qū)動裝置協(xié)同工作，使大腿支撐板與小腿支撐板的相對擺動動作更穩(wěn)當(dāng)。

大腿支撐板與小腿支撐板上分別設(shè)有多根綁帶，用于使腿部動力支具與使用者的腿相固定，為了增加使用者使用的舒適度，作為優(yōu)選，所述的綁帶上設(shè)置有自緊裝置。

作為優(yōu)選，所述的自緊裝置包括：

自緊盒，

兩個轉(zhuǎn)軸，間隙設(shè)在自緊盒內(nèi)，綁帶穿過間隙被兩轉(zhuǎn)軸壓緊，兩轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動收緊或放松綁帶，

驅(qū)動件，驅(qū)動兩轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動。

驅(qū)動件可以為多種驅(qū)動形式，作為優(yōu)選，所述的驅(qū)動件為電機(jī)。

電機(jī)在驅(qū)動電源的作用下，帶動兩個轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動，兩轉(zhuǎn)軸壓緊綁帶，在兩轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動時(shí)，由于轉(zhuǎn)軸與綁帶之間的摩擦力使綁帶收緊或放松。

作為優(yōu)選，另一種驅(qū)動方式的驅(qū)動件包括：

介電高彈聚合物條和伸縮彈簧，并行連接在自緊盒內(nèi)壁與轉(zhuǎn)軸之間，

第二電源，為介電高彈聚合物條提供電壓。

通電后，分別與兩轉(zhuǎn)軸連接的兩介電高彈聚合物條伸長，推動兩轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，使綁帶收緊；斷電后，在伸縮彈簧的拉力下轉(zhuǎn)軸復(fù)位，綁帶放松。

帶有自緊裝置的綁帶使本實(shí)用新型的腿部動力支具便于穿戴，同時(shí)綁帶的收緊與放松對使用者的腿部具有按摩功能，促進(jìn)使用者腿部的血液循環(huán)。

作為優(yōu)選，本實(shí)用新型的腿部動力支具還包括腳踏板，腳踏板通過驅(qū)動裝置與小腿支撐板連接。

驅(qū)動裝置使本實(shí)用新型的腿部動力支具的腳踏板能向上收緊拉緊或向下放松，能協(xié)助腳踝無力的使用者行走。

作為優(yōu)選，小腿支撐板的長度伸縮可調(diào)。小腿支撐板的長度可調(diào)便于不同身高的人使用本實(shí)用新型的腿部動力支具。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為：

1、本實(shí)用新型的驅(qū)動裝置的主要部件為介電高彈聚合物板，與常規(guī)的液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)或電機(jī)相比，結(jié)構(gòu)非常簡單，部件少，結(jié)構(gòu)輕便，避免了給使用者增加較大的額外負(fù)擔(dān)；

2、帶有自緊裝置的綁帶使本實(shí)用新型的腿部動力支具便于穿戴，同時(shí)綁帶的收緊與放松對使用者的腿部具有按摩功能，促進(jìn)使用者腿部的血液循環(huán)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型腿部動力支具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型腿部動力支具的展開結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例1的自緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為實(shí)施例2的自緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：1、大腿支撐板；2、小腿支撐板；21、第一小腿支撐板；22、第二小腿支撐板；3、腳踏板；4、綁帶；41、第一綁帶；42、第二綁帶；43、第三綁帶；44、第四綁帶；5、驅(qū)動裝置；51、第一驅(qū)動裝置；52、第二驅(qū)動裝置；53、第三驅(qū)動裝置；501、動力盒；502、牽拉鋼繩；503、滑塊；504、介電高彈聚合物板；505、復(fù)位彈簧；6、自緊裝置；611、自緊盒；612、轉(zhuǎn)軸；613、電機(jī)；614、介電高彈聚合物條；615、伸縮彈簧。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實(shí)施例旨在便于對本實(shí)用新型的理解，而對其不起任何限定作用。

實(shí)施例1

如圖1所示，本實(shí)施例的自調(diào)節(jié)可穿戴腿部動力支具包括轉(zhuǎn)動連接的大腿支撐板1和小腿支撐板2、驅(qū)動大腿支撐板1和小腿支撐板2相對擺動的驅(qū)動裝置5、連接與小腿支撐板2底部的腳踏板3，大腿支撐板1和小腿支撐板2分別通過綁帶4固定于使用者的大腿和小腿上。

如圖2所示，驅(qū)動裝置5包括分別設(shè)置在兩支具夾板上的第一驅(qū)動裝置51和第二驅(qū)動裝置52，以及設(shè)置在膝蓋后方綁帶上的第三驅(qū)動裝置53。

如圖3所示，驅(qū)動裝置5包括動力盒和牽拉鋼繩502，動力盒包括：盒體501、滑動設(shè)置在盒體501內(nèi)的滑塊503、一端與盒體內(nèi)壁固定，另一端與滑塊503固定的介電高彈聚合物板504、設(shè)置在盒體內(nèi)壁與滑塊之間復(fù)位彈505，滑塊503的一側(cè)固定牽拉鋼繩502，動力盒內(nèi)還設(shè)有電源，為介電高彈聚合物板504提供電壓。

第一驅(qū)動裝置51和第二驅(qū)動裝置52的動力盒固定在大腿支撐板1上，牽拉鋼繩502的自由端固定在小腿支撐板2上，在膝蓋后方的綁帶上固定有與支撐板并行的海綿帶，第三驅(qū)動裝置53的動力盒固定在海綿帶的上端，牽拉鋼繩502的自由端固定在海綿帶的下端。

為了保證驅(qū)動裝置5的穩(wěn)定性，每個驅(qū)動裝置5均設(shè)有兩根鋼繩502，兩根鋼繩對稱設(shè)置。

驅(qū)動裝置5通電時(shí)，介電高彈聚合物板504在電壓的作用下伸長，帶動滑塊503移動，滑塊拉動鋼繩502，使大腿支撐板1與小腿支撐板2之間夾角變??；斷電后，在復(fù)位彈簧505的作用下，鋼繩502放松，大腿支撐板1與小腿支撐板2之間復(fù)位，從而使大腿支撐板1與小腿支撐板2之間相對擺動，幫助使用者康復(fù)訓(xùn)練或者輔助走路。

綁帶4包括固定于大腿支撐板1上的第一綁帶41、第二綁帶42，固定于小腿支撐板2上的第三綁帶43、第四綁帶44。每條綁帶靠近使用者腿的一側(cè)固定有透氣復(fù)合海綿，海綿的寬度為8～12cm，厚3～5cm。每條綁帶分為兩個橢圓弧段，第一綁帶41長度為75cm，第二綁帶42的長度為70cm，第三綁帶43的長度為55cm，第四綁帶44的長度為45cm。綁帶通過魔術(shù)貼固定，同時(shí)在每條綁帶上均設(shè)有自緊裝置。

如圖4所示，本實(shí)施例的自緊裝置包括自緊盒611、設(shè)置在自緊盒611內(nèi)的兩個轉(zhuǎn)軸612、驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的電機(jī)613。兩個轉(zhuǎn)軸612間隙設(shè)在自緊盒611內(nèi)，綁帶4穿過間隙被兩轉(zhuǎn)軸611壓緊，兩轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動，由于轉(zhuǎn)軸與綁帶之間的摩擦力使綁帶收緊或放松。綁帶的自緊功能使本實(shí)施例的腿部動力支具便于穿戴，同時(shí)綁帶的收緊與放松對使用者的腿部具有按摩功能，促進(jìn)使用者腿部的血液循環(huán)。

本實(shí)施例的腿部動力支具還包括腳踏板3，腳踏板3通過驅(qū)動裝置與小腿支撐板2連接。驅(qū)動裝置使帶動腳踏板能向上收緊拉緊或向下放松，能協(xié)助腳踝無力的使用者行走。

小腿支撐板2的長度伸縮可調(diào)。小腿支撐板2包括第一小腿支撐板21和第二小腿支撐板22，第一小腿支撐板21和第二小腿支撐板22之間通過按壓鋸齒狀的卡榫按鈕進(jìn)行上下滑動與鎖緊，使本實(shí)施例的腿部動力支具的長度能根據(jù)使用者的身高來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1相比，不同之處僅在于自緊裝置6的結(jié)構(gòu)。

如圖5所示，本實(shí)施例的自緊裝置6包括自緊盒611、設(shè)置在自緊盒611內(nèi)的兩個轉(zhuǎn)軸612、驅(qū)動轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的驅(qū)動件。驅(qū)動件包括并行連接在自緊盒內(nèi)壁與轉(zhuǎn)軸之間介電高彈聚合物條614和伸縮彈簧615，通電后，介電高彈聚合物條614伸長，推動兩轉(zhuǎn)軸相對轉(zhuǎn)動，伸縮彈簧615被壓緊，穿過兩轉(zhuǎn)軸612之間的綁帶4由于轉(zhuǎn)軸的摩擦力而收緊；斷電后，介電高彈聚合物條614復(fù)原，在伸縮彈簧615的拉力下轉(zhuǎn)軸612復(fù)位，綁帶4放松。

以上所述的實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補(bǔ)充和等同替換等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。