本實用新型涉及一種膝關(guān)節(jié)負重助力外骨骼裝置。
背景技術(shù):
當(dāng)前下肢外骨骼助力設(shè)備大多數(shù)采用半擬人化的結(jié)構(gòu)設(shè)計,并且此類多用于醫(yī)用,即用于幫助病人恢復(fù)。針對正常人下肢外骨骼助力產(chǎn)品比較少,即使有些研究機構(gòu)已經(jīng)出開發(fā)類似產(chǎn)品,但這些產(chǎn)品普遍存在的缺陷是:結(jié)構(gòu)復(fù)雜﹑體積大﹑結(jié)構(gòu)性誤差大﹑成本高且能耗高。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足,本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種膝關(guān)節(jié)負重助力外骨骼裝置,不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計合理,而且高效便捷。
為了解決上述技術(shù)問題,本實用新型的技術(shù)方案是:一種膝關(guān)節(jié)負重助力外骨骼裝置,包括腳底板,所述腳底板的外側(cè)端設(shè)置有踝關(guān)節(jié),所述踝關(guān)節(jié)與小腿桿件相鉸接,所述小腿桿件又與大腿桿件相鉸接,所述腳底板的后側(cè)端與大腿桿件之間鉸接有驅(qū)動大腿桿件運動的伺服電動缸組件,所述腳底板上布置有若干壓力傳感器,所述壓力傳感器與控制模塊電性連接,所述控制模塊與伺服電動缸組件電性連接。
優(yōu)選的,所述伺服電動缸組件包含伺服電機、絲桿、滑臺以及套筒,所述伺服電機的輸出端與絲桿相聯(lián)接并驅(qū)動絲桿旋轉(zhuǎn),所述滑臺套設(shè)在絲桿上并與絲桿螺紋連接,所述套筒套設(shè)在滑臺、絲桿以及伺服電機外,所述套筒的內(nèi)壁軸向設(shè)置有與滑臺滑動配合且限制滑臺轉(zhuǎn)動的滑槽,所述套筒的一端封閉且與大腿桿件相鉸接,所述套筒的另一端的內(nèi)壁與伺服電機的外壁滑動配合。
優(yōu)選的,所述伺服電機遠離輸出端的端部經(jīng)球節(jié)與腳底板相聯(lián)接。
優(yōu)選的,所述踝關(guān)節(jié)包含U字形基座,所述U字形基座的頂端與第一連接條的底端相鉸接,所述第一連接條的頂端與第二連接條的底端相鉸接,所述第二連接條的頂端與小腿桿件的底端相鉸接。
優(yōu)選的,所述第一連接條的前后兩側(cè)端與小腿桿件的前后兩側(cè)端均設(shè)置有兩伸出臂,所述第一連接條的伸出臂與小腿桿件的伸出臂之間設(shè)置有彈簧,兩所述彈簧均軸向設(shè)置。
優(yōu)選的,所述小腿桿件包含上連接桿與下連接桿,所述上連接桿與下連接桿上沿軸向均設(shè)置有多個調(diào)節(jié)螺紋孔,所述上連接桿與下連接桿經(jīng)螺絲螺母組件鎖緊。
優(yōu)選的,所述大腿桿件包含貼合大腿的弧形板,所述弧形板上設(shè)置有綁帶連接孔。
優(yōu)選的,所述腳底板上設(shè)置有固定帶。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本實用新型具有以下有益效果:本實用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單、緊湊、合理,符合人機工程學(xué),體積小﹑結(jié)構(gòu)性誤差小﹑成本低且能耗少,符合節(jié)能環(huán)保的理念;本實用新型可根據(jù)壓力傳感器探測的結(jié)果,由控制器自動開啟或者關(guān)閉伺服電動缸組件,也可人為開啟或者關(guān)閉助力器;本實用新型可以根據(jù)不同的使用者調(diào)節(jié)上連接桿與下連接桿之間的距離,即可調(diào)節(jié)小腿桿件的長度,操作簡單,實用性好。
下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型做進一步詳細的說明。
附圖說明
圖1為本實用新型實施例的整體構(gòu)造示意圖。
圖2為本實用新型實施例拆除套筒后的構(gòu)造示意圖。
圖3為本實用新型實施例第一剖視示意圖。
圖4為本實用新型實施例第二剖視示意圖。
圖中:1-腳底板,2-踝關(guān)節(jié),21-U字形基座,22-第一連接條,23-第二連接條,24-伸出臂,25-彈簧,3-小腿桿件,31-上連接桿,32-下連接桿,4-大腿桿件,41-弧形板,42-綁帶連接孔,5-伺服電動缸組件,51-伺服電機,52-絲桿,53-滑臺,54-套筒,55-滑槽,6-壓力傳感器,7-球節(jié),8-固定帶。
具體實施方式
為讓本實用新型的上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂,下文特舉實施例,并配合附圖,作詳細說明如下。
如圖1~4所示,一種膝關(guān)節(jié)負重助力外骨骼裝置,包括腳底板1,所述腳底板1的外側(cè)端設(shè)置有踝關(guān)節(jié)2,所述踝關(guān)節(jié)2與小腿桿件3相鉸接,所述小腿桿件3又與大腿桿件4相鉸接,所述腳底板1的后側(cè)端與大腿桿件4之間鉸接有驅(qū)動大腿桿件4運動的伺服電動缸組件5,所述腳底板1上布置有若干壓力傳感器6,所述壓力傳感器6與控制模塊電性連接,所述控制模塊與伺服電動缸組件5電性連接。
在本實用新型實施例中,所述伺服電動缸組件5包含伺服電機51、絲桿52、滑臺53以及套筒54,所述伺服電機51的輸出端與絲桿52相聯(lián)接并驅(qū)動絲桿52旋轉(zhuǎn),所述滑臺53套設(shè)在絲桿52上并與絲桿52螺紋連接,所述套筒54套設(shè)在滑臺53、絲桿52以及伺服電機51外,所述套筒54的內(nèi)壁軸向設(shè)置有與滑臺53滑動配合且限制滑臺53轉(zhuǎn)動的滑槽55,所述套筒54的一端封閉且與大腿桿件4相鉸接,所述套筒54的另一端的內(nèi)壁與伺服電機51的外壁滑動配合;所述伺服電機51整體呈桿狀。
在本實用新型實施例中,所述伺服電機51遠離輸出端的端部經(jīng)球節(jié)7與腳底板1相聯(lián)接。
在本實用新型實施例中,所述踝關(guān)節(jié)2包含U字形基座21,所述U字形基座21的頂端與第一連接條22的底端相鉸接,所述第一連接條22的頂端與第二連接條23的底端相鉸接,所述第二連接條23的頂端與小腿桿件3的底端相鉸接。
在本實用新型實施例中,所述第一連接條22的前后兩側(cè)端與小腿桿件3的前后兩側(cè)端均設(shè)置有兩伸出臂24,所述第一連接條22的伸出臂24與小腿桿件3的伸出臂24之間設(shè)置有彈簧25,兩所述彈簧25均軸向設(shè)置,起到緩沖減震的作用。
在本實用新型實施例中,所述小腿桿件3包含上連接桿31與下連接桿32,所述上連接桿31與下連接桿32上沿軸向均設(shè)置有多個調(diào)節(jié)螺紋孔,所述上連接桿31與下連接桿32經(jīng)螺絲螺母組件鎖緊。
在本實用新型實施例中,所述大腿桿件4包含貼合大腿的弧形板41,所述弧形板41上設(shè)置有綁帶連接孔42。
在本實用新型實施例中,所述腳底板1上設(shè)置有固定帶8。
本實用新型的具體工作過程如下:
(1)利用固定帶8將使用者的腳固定在腳底板1上,將踝關(guān)節(jié)2、小腿桿件3以及大腿桿件4沿著使用者的踝部、小腿部以及大腿部擺放,并利用綁帶將大腿桿件4固定在使用者的大腿部;
(2)當(dāng)腳底板1上的壓力傳感器6探測到使用者自身的體重與負重之和大于或等于預(yù)定值時,或手動開啟助力模式,控制模塊控制伺服電動缸組件5,伺服電機51驅(qū)動絲桿52正轉(zhuǎn),滑臺53上升帶動套筒54沿著伺服電機51的外壁軸向上升,從而帶動大腿桿件4向上擺動,輔助使用者的大腿部上擺;伺服電機51驅(qū)動絲桿52反轉(zhuǎn),滑臺53沿著套筒54上的滑槽55下降,使用者的大腿部與大腿桿件4下壓帶動套筒54沿著伺服電機51的外壁軸向下降,重復(fù)上述過程為使用者的行走提供助力;
(3)當(dāng)腳底板1上的壓力傳感器6探測到使用者自身的體重與負重之和小于預(yù)定值時,或手動關(guān)閉助力模式,控制模塊控制伺服電動缸組件5,伺服電機51驅(qū)動絲桿52反轉(zhuǎn),滑臺53沿著套筒54上的滑槽55下降至最低點,使用者正常行走,使用者的大腿部不斷上擺、下壓帶動套筒54沿著伺服電機51的外壁軸向上下升降,伺服電動缸組件5不提供助力,并且不會妨礙使用者的自由活動。
在本實用新型實施例中,所述滑槽55的長度大于滑臺53的長度。
在本實用新型實施例中,當(dāng)所述滑臺53下降至最低點時,所述滑臺53的底部與伺服電機51的頂部相接觸,所述絲桿52的頂部低于滑臺53的頂部或與滑臺53的頂部平齊,由于所述滑槽55的長度大于滑臺53的長度,所述套筒54與滑臺53之間具有支持套筒54上下滑動的距離。
本實用新型不局限于上述最佳實施方式,任何人在本實用新型的啟示下都可以得出其他各種形式的膝關(guān)節(jié)負重助力外骨骼裝置。凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾,皆應(yīng)屬本實用新型的涵蓋范圍。