本發(fā)明涉及一種下肢輔助裝置，尤其是涉及一種內(nèi)置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置。

背景技術(shù)：

穿戴式助力裝置是近年來比較嶄新的一個研究領(lǐng)域，它可以幫助人們擴展其四肢部位的運動能力，減輕重物對人們的負擔。目前國際上現(xiàn)有的穿戴式助力裝置主要有日本筑波大學的hal系列下肢外骨骼、美國darpa的ehpa研究項目、德國奧托博克的c-leg智能仿生腿等。

而傳統(tǒng)的需要外部動力的穿戴式助力裝置具有下面的一些缺點：

1、整個裝置包括可穿戴在人體上各個部位的機械裝置、動力裝置和控制裝置以及檢測人體運動信息的多種傳感器，造成自重過大，一定程度上削減了其輕便性。

2、傳感器、大功率電機等設(shè)備造價高昂，使得整個裝置的實用性、普及性降低。

針對上述的一些問題，如何在完成輔助行走和輔助坐的功能的同時，簡化裝置結(jié)構(gòu)以減輕裝置自重、降低造價，是制造設(shè)計穿戴式助力裝置的難點

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種內(nèi)置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種內(nèi)置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置，包括：

氣推桿：包括推桿腔、推桿活塞、推桿桿身，其中，所述的推桿活塞活動設(shè)置在內(nèi)置氣壓的推桿腔內(nèi)，并可沿其內(nèi)壁移動，所述的推桿活塞的一側(cè)還連接密封穿出推桿腔的推桿桿身；

固定部：包括大腿固定部和小腿固定部，其中，大腿固定部活動連接推桿腔的一端；

連桿：其兩端分別活動連接推桿腔腔壁和小腿固定部。

所述的大腿固定部通過球副與推桿腔連接。

所述的連桿的一端通過十字聯(lián)軸節(jié)連接小腿固定部，另一端通過轉(zhuǎn)動副與推桿腔連接。

在推桿桿身伸出推桿腔的端部上還設(shè)有與地面接觸的單向輪。

所述的推桿活塞上還設(shè)有通孔。氣推桿在推桿活塞內(nèi)部設(shè)置通孔，使得推桿活塞兩端的氣體壓力相等，而推桿活塞兩側(cè)的截面積不同(一端連有推桿桿身，另一端沒有)，在氣體壓力作用下，產(chǎn)生向截面積小的一側(cè)的壓力，而且無論推桿活塞處于哪個位置，所產(chǎn)生的壓力都不變。

本發(fā)明的工作過程與原理如下：

整套裝置做成穿戴式服裝，由兩個固定部分(大腿固定部和小腿固定部)分別與大腿和小腿相連。在大腿固定部通過一個球副與氣推桿相連。氣推桿內(nèi)置氣壓，在不受外力的情況下會保持伸長狀態(tài)。當人行走，腿放下時，氣推桿伸出部分(即活塞推桿)接觸地面，并由重力將其壓縮，在此過程中，人腿的動能與重力勢能轉(zhuǎn)化為氣推桿中活塞的位置勢能，抬腿時儲存的能量將釋放出來，幫助抬腿，達到輔助行走的目的。在氣推桿上固定有一個只能單向轉(zhuǎn)動的單向輪，以減少前進時氣推桿在地面上的摩擦。一根連桿一端通過一個十字聯(lián)軸節(jié)與小腿固定部相連，另一端通過一個轉(zhuǎn)動副與和氣推桿相連，由此大腿、小腿、連桿和氣推桿組成一個四桿機構(gòu)，達到了穩(wěn)定的目的。此發(fā)明能夠起到輔助行走、上樓、坐的作用。當人保持坐姿時，氣推桿保持縮短狀態(tài)且單向輪與地面接觸，由于單向輪不能向后轉(zhuǎn)動，整個裝置能夠支撐人的重量，達到輔助坐的目的。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，功能多樣等特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的氣推桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明行走時的使用狀態(tài)示意圖；

圖4為本發(fā)明保持坐姿時的狀態(tài)示意圖；

圖中，1-推桿活塞，2-推桿腔，3-推桿桿身，4-小腿固定部，5-單向輪，6-球副，7-十字聯(lián)軸節(jié)，8-連桿，9-大腿固定部，10-氣推桿。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

一種內(nèi)置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括：

氣推桿10，其結(jié)構(gòu)如圖1所示：包括推桿腔2、內(nèi)置氣壓的推桿活塞1、推桿桿身3，其中，推桿活塞1設(shè)置在推桿腔2內(nèi)，并可沿其內(nèi)壁移動，推桿活塞1的一側(cè)還連接密封穿出推桿腔2的推桿桿身3，推桿活塞1上還設(shè)有通孔，在推桿桿身3伸出推桿腔2的端部上還設(shè)有與地面接觸的單向輪5。

固定部：包括大腿固定部9和小腿固定部4，其中，大腿固定部9通過球副6連接推桿腔2的一端，小腿固定部4通過十字聯(lián)軸節(jié)7連接設(shè)置一根連桿8，該連桿8的另一端通過轉(zhuǎn)動副與推桿腔2連接。

整套裝置做成穿戴式服裝，由兩個固定部分(大腿固定部9和小腿固定部4)分別與大腿和小腿相連。在大腿固定部9通過一個球副6與氣推桿10相連。氣推桿10內(nèi)置氣壓，在不受外力的情況下會保持伸長狀態(tài)。如圖3所示，當人行走，腿放下時，氣推桿10伸出部分(即活塞推桿)接觸地面，并由重力將其壓縮，儲存勢能。抬腿時儲存的能量釋放，并由重力將其壓縮，在此過程中，人腿的動能與重力勢能轉(zhuǎn)化為氣推桿中活塞的位置勢能，抬腿時儲存的能量將釋放出來，幫助抬腿，達到輔助行走的目的。在氣推桿10上固定有一個只能單向轉(zhuǎn)動的單向輪5，以減少前進時氣推桿10在地面上的摩擦。一根連桿8一端通過一個十字聯(lián)軸節(jié)7與小腿固定部4相連，另一端通過一個轉(zhuǎn)動副與和氣推桿10相連，由此大腿、小腿、連桿8和氣推桿10組成一個四桿機構(gòu)，達到了穩(wěn)定的目的。此發(fā)明能夠起到輔助行走、上樓、坐的作用。如圖4所示，當人保持坐姿時，氣推桿10保持縮短狀態(tài)且單向輪5與地面接觸，由于單向輪5不能向后轉(zhuǎn)動，整個裝置能夠支撐人的重量，達到輔助坐的目的。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種內(nèi)置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置，包括：氣推桿(10)：包括內(nèi)置氣壓的推桿腔(2)、推桿活塞(1)和推桿桿身(3)，其中，所述的推桿活塞(1)設(shè)置在推桿腔(2)內(nèi)，并可沿其內(nèi)壁移動，所述的推桿活塞(1)的一側(cè)還連接密封穿出推桿腔(2)的推桿桿身(3)；固定部：包括大腿固定部(9)和小腿固定部(4)，其中，大腿固定部(9)活動連接推桿腔(2)的一端；連桿(8)：其兩端分別活動連接推桿腔(2)腔壁和小腿固定部(4)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，功能多樣等特點。

技術(shù)研發(fā)人員：卜王輝;郭二飛;劉琛;劉楊博焜;黃靖凱;彭奕佳
受保護的技術(shù)使用者：同濟大學
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.24
技術(shù)公布日：2017.08.25