本發(fā)明涉及一種新型的機(jī)械外骨骼裝置，具體說來，涉及一種純被動(dòng)的剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置。

背景技術(shù)：

在人體活動(dòng)中，膝關(guān)節(jié)是人體承受負(fù)擔(dān)最大的部位，尤其在人體下蹲時(shí)對(duì)膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生的負(fù)擔(dān)尤為嚴(yán)重，膝關(guān)節(jié)也極容易疲勞，造成人們諸如關(guān)節(jié)炎之類的病癥，機(jī)械外骨骼則是解決這一問題的有效工具。在外骨骼助力領(lǐng)域，人們總是希望獲得一種純被動(dòng)的膝關(guān)節(jié)助力裝置，不需要額外的動(dòng)力結(jié)構(gòu)，只需要用彈簧儲(chǔ)能原件完成即可；一般的被動(dòng)膝關(guān)節(jié)助力裝置都會(huì)使用彈簧，彈簧可以在人體下蹲時(shí)被壓縮產(chǎn)生助力效果，然而這種類似結(jié)構(gòu)都存在一個(gè)問題，無法解決下肢在擺動(dòng)相時(shí)膝關(guān)節(jié)彎曲引起的阻力問題。本發(fā)明裝置即是對(duì)該問題的一種具體解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置，該裝置可以穿戴在人的下肢上；當(dāng)人體下肢活動(dòng)在支撐相時(shí)，能以一定的剛度對(duì)膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生助力作用，在擺動(dòng)相時(shí)，該裝置不會(huì)產(chǎn)生影響膝關(guān)節(jié)正常動(dòng)作的阻力效果。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置，包括大腿支撐桿1和小腿支撐桿2，所述大腿支撐桿1能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，包括：

滑塊3，所述滑塊3能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在大腿支撐桿1上；

導(dǎo)桿5，所述滑塊3能滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)桿5上；

滑動(dòng)件6，所述滑動(dòng)件6能滑動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，所述導(dǎo)桿5的下端能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑動(dòng)件6上；

滑動(dòng)支撐桿7，所述滑動(dòng)支撐桿7固定在滑動(dòng)件6上，并與小腿支撐桿2平行設(shè)置；

彈性件4，所述彈性件4安裝在導(dǎo)桿5上，并位于滑塊3和導(dǎo)桿5的下端之間。

進(jìn)一步地，所述導(dǎo)桿5的下端通過鉸接的方式安裝在滑動(dòng)件6上。

進(jìn)一步地，所述滑塊3安裝在導(dǎo)桿5的上端，所述滑塊3套裝在導(dǎo)桿5上或者滑塊3安裝在導(dǎo)桿5內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述滑塊3通過鉸接方式連接在大腿支撐桿1上。

進(jìn)一步地，所述彈性件4的上端固定在滑塊3上，下端固定在導(dǎo)桿5的下端；或者，所述彈性件4的上端抵靠在滑塊3上，下端抵靠在導(dǎo)桿5的下端。

進(jìn)一步地，所述彈性件4套在導(dǎo)桿5上或者安裝在導(dǎo)桿5內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)支撐桿7安裝在小腿支撐桿2內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)，或者滑動(dòng)支撐桿7套裝在小腿支撐桿2外面，或者滑動(dòng)支撐桿7與小腿支撐桿2并列設(shè)置。

本發(fā)明還提供了一種剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置，包括大腿支撐桿1和小腿支撐桿2，所述大腿支撐桿1能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，包括：

滑塊3；

導(dǎo)桿5，所述導(dǎo)桿5的上端能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在大腿支撐桿1上，所述滑塊3能滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)桿5上；

滑動(dòng)件6，所述滑動(dòng)件6能滑動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，所述滑塊3能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑動(dòng)件6上；

滑動(dòng)支撐桿7，所述滑動(dòng)支撐桿7固定在滑動(dòng)件6上，并與小腿支撐桿2平行設(shè)置；

彈性件4，所述彈性件4能套裝在導(dǎo)桿5上，并位于滑塊3和導(dǎo)桿5的上端之間。

進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)支撐桿7的底端超出小腿支撐桿2的底端。

進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)支撐桿7安裝在小腿支撐桿2內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)，或者滑動(dòng)支撐桿7套裝在小腿支撐桿2外面，或者滑動(dòng)支撐桿7與小腿支撐桿2并列設(shè)置。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

(1)導(dǎo)桿上端能在滑塊滑槽內(nèi)自由滑動(dòng)，這樣膝關(guān)節(jié)彎曲的角度就僅受限于彈性件的行程，可以盡可能達(dá)到最大。

(2)導(dǎo)桿下端能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在滑動(dòng)件上，該滑動(dòng)件與滑動(dòng)支撐桿固定，通過滑動(dòng)支撐桿下端的觸地狀態(tài)，可以改變彈性件的工作狀態(tài)，自動(dòng)完成膝關(guān)節(jié)在支撐相與擺動(dòng)相的剛度切換?；蛘撸瑢?dǎo)桿上端能轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在大腿支撐桿上，通過滑動(dòng)支撐桿下端的觸地狀態(tài)，可以改變彈性件的工作狀態(tài)，自動(dòng)完成膝關(guān)節(jié)在支撐相與擺動(dòng)相的剛度切換。

(3)導(dǎo)桿滑動(dòng)端存在桿冒的設(shè)置，可保證彈性件抵靠在導(dǎo)桿和滑塊之間，不用另設(shè)置限位。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置的原理示意圖。

圖2是本發(fā)明的剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置的另一種優(yōu)選方式的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。

本發(fā)明中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨(dú)存在或兩者同時(shí)存在的情況均包括在內(nèi)。

本發(fā)明中所述的“內(nèi)、外”的含義指的是相對(duì)于設(shè)備本身而言，指向設(shè)備內(nèi)部的方向?yàn)閮?nèi)，反之為外，而非對(duì)本發(fā)明的裝置機(jī)構(gòu)的特定限定。

本發(fā)明中所述的“左、右”的含義指的是閱讀者正對(duì)附圖時(shí)，閱讀者的左邊即為左，閱讀者的右邊即為右，而非對(duì)本發(fā)明的裝置機(jī)構(gòu)的特定限定。

本發(fā)明中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。

如圖1所示，本發(fā)明的剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置，包括：大腿支撐桿1和小腿支撐桿2，大腿支撐桿1能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，滑塊3，滑塊3能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在大腿支撐桿1上；導(dǎo)桿5，滑塊3能滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)桿5上；滑動(dòng)件6，滑動(dòng)件6能滑動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，導(dǎo)桿5的下端能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑動(dòng)件6上；滑動(dòng)支撐桿7，滑動(dòng)支撐桿7固定在滑動(dòng)件6上，并與小腿支撐桿2平行設(shè)置；彈性件4，彈性件4安裝在導(dǎo)桿5上，并位于滑塊3和導(dǎo)桿5的下端之間。

導(dǎo)桿5的下端通過鉸接的方式安裝在滑動(dòng)件6上，也可通過其它方式進(jìn)行連接，只要保證導(dǎo)桿5下端能在滑動(dòng)件6上轉(zhuǎn)動(dòng)即可。

滑塊3安裝在導(dǎo)桿5的上端，滑塊3套裝在導(dǎo)桿5上或者滑塊3安裝在導(dǎo)桿5內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)，只要能夠使滑塊3與導(dǎo)桿5之間保持滑動(dòng)連接狀態(tài)的連接方式均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

滑塊3通過鉸接方式連接在大腿支撐桿1上，也可通過其它方式進(jìn)行連接，只要保證滑塊3能在大腿支撐桿1上轉(zhuǎn)動(dòng)即可。

彈性件4的上端固定在滑塊3上，下端固定在導(dǎo)桿5的下端；或者，彈性件4的上端抵靠在滑塊3上，下端抵靠在導(dǎo)桿5的下端。

彈性件4套在導(dǎo)桿5上或者安裝在導(dǎo)桿5內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)。

滑動(dòng)支撐桿7安裝在小腿支撐桿2內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)，或者滑動(dòng)支撐桿7套裝在小腿支撐桿2外面，或者滑動(dòng)支撐桿7與小腿支撐桿2并列設(shè)置。

如圖2所示，作為本發(fā)明所提供的另一種實(shí)施方式，剛度自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力裝置，包括大腿支撐桿1和小腿支撐桿2，大腿支撐桿1能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，滑塊3；導(dǎo)桿5，導(dǎo)桿5的上端能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在大腿支撐桿1上，滑塊3能滑動(dòng)地安裝在導(dǎo)桿5上；滑動(dòng)件6，滑動(dòng)件6能滑動(dòng)地安裝在小腿支撐桿2上，滑塊3能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在滑動(dòng)件6上；滑動(dòng)支撐桿7，滑動(dòng)支撐桿7固定在滑動(dòng)件6上，并與小腿支撐桿2平行設(shè)置；彈性件4，彈性件4安裝在導(dǎo)桿5上，并位于滑塊3和導(dǎo)桿5的上端之間。

導(dǎo)桿5的上端通過鉸接的方式安裝在大腿支撐桿1上，也可通過其它方式進(jìn)行連接，只要保證導(dǎo)桿5上端能在大腿支撐桿1上轉(zhuǎn)動(dòng)即可。

滑塊3安裝在滑動(dòng)件6上，滑塊3套裝在導(dǎo)桿5上或者滑塊3安裝在導(dǎo)桿5內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)，只要能夠使滑塊3與導(dǎo)桿5之間保持滑動(dòng)連接狀態(tài)的連接方式均應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

滑塊3通過鉸接方式連接在滑動(dòng)件6上，也可通過其它方式進(jìn)行連接，只要保證滑塊3能在滑動(dòng)件6上轉(zhuǎn)動(dòng)即可。

彈性件4的下端固定在滑塊3上，上端固定在導(dǎo)桿5的下端；或者，彈性件4的下端抵靠在滑塊3上，上端抵靠在導(dǎo)桿5的下端，能使彈性件4在工作過程中始終處于導(dǎo)桿5和滑塊3之間，并且在助力裝置使用過程中，彈性件4一般是處于壓縮狀態(tài)。

彈性件4套在導(dǎo)桿5上或者安裝在導(dǎo)桿5內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)。

滑動(dòng)支撐桿7安裝在小腿支撐桿2內(nèi)部開設(shè)的槽內(nèi)，或者滑動(dòng)支撐桿7套裝在小腿支撐桿2外面，或者滑動(dòng)支撐桿7與小腿支撐桿2并列設(shè)置。

對(duì)于上述兩種實(shí)施方式中，滑動(dòng)件6在小腿支撐桿2上的滑動(dòng)被限位在一定的滑動(dòng)范圍內(nèi)，具體的滑動(dòng)范圍要根據(jù)實(shí)施使用者的情況進(jìn)行調(diào)試。

在導(dǎo)桿5頂端設(shè)置一個(gè)一桿冒，目的是防止導(dǎo)桿從滑塊3從導(dǎo)桿5上脫出或者防止彈性件4從導(dǎo)桿5上脫出。

滑動(dòng)支撐桿7底端的長(zhǎng)度延伸出小腿支撐桿2的底端，即滑動(dòng)支撐桿7的底端超出小腿支撐桿(2)的底端。在助力裝置使用中，始終是滑動(dòng)支撐桿7接觸地面，支撐在地面上，支撐住助力裝置的受力。

滑動(dòng)支撐桿與滑動(dòng)件固結(jié)在一起。在支撐相(足底著地)膝關(guān)節(jié)彎曲時(shí)，滑動(dòng)支撐桿下端觸地，彈性件受壓工作，裝置以一定剛度為膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生助力；而在擺動(dòng)相(足底離地)膝關(guān)節(jié)彎曲時(shí)，滑動(dòng)支撐桿自由，彈性件不工作，膝關(guān)節(jié)剛度為零，不會(huì)對(duì)人體行走產(chǎn)生阻力。該裝置實(shí)現(xiàn)了人體下肢行走過程中支撐相和擺動(dòng)相膝關(guān)節(jié)剛度的自動(dòng)切換，能更好地為膝關(guān)節(jié)提供助力效果。

上述膝關(guān)節(jié)助力裝置的工作過程是：將該裝置的大腿支撐桿和小腿支撐桿固定于人體下肢，當(dāng)下肢活動(dòng)在支撐相時(shí)，膝關(guān)節(jié)發(fā)生彎曲，由于滑動(dòng)支撐桿下端與地面接觸，不會(huì)與小腿支撐桿相對(duì)滑動(dòng)，使得彈性件(彈簧)以一定的剛度受壓，產(chǎn)生對(duì)膝關(guān)節(jié)的助力力矩。

當(dāng)下肢活動(dòng)在擺動(dòng)相時(shí)，滑動(dòng)支撐桿離開地面成為自由端，彈性件不受壓，剛度為零，所以不會(huì)對(duì)膝關(guān)節(jié)的正常動(dòng)作產(chǎn)生阻力，這正是該膝關(guān)節(jié)助力裝置與普通下肢被動(dòng)助力裝置的不同之處。

上述膝關(guān)節(jié)裝置的剛度切換完全是依靠滑動(dòng)支撐桿是否觸地自動(dòng)完成的，不需要人的其他動(dòng)作輔助，這也是該膝關(guān)節(jié)助力裝置的獨(dú)特之處。

以上僅為本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。