本實(shí)用新型涉及醫(yī)療輔具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)及具有該機(jī)構(gòu)的外骨骼裝置。

背景技術(shù)：

隨著人體老年化，人體肌力和機(jī)能會(huì)逐漸老化或退化，造成關(guān)節(jié)靈活性變差甚至殘疾的患者不斷增加；此外，基于意外事故等原因而導(dǎo)致關(guān)節(jié)功能損傷的患者，在臨床上也有一定比例的存在。眾所周知，關(guān)節(jié)出現(xiàn)上述障礙后，大多通過外科手術(shù)更換人造關(guān)節(jié)改善患者的日常行為能力，不僅給家庭和社會(huì)增加了負(fù)擔(dān)，還會(huì)對(duì)患者自身的生理和心理造成嚴(yán)重的影響。為此，現(xiàn)有技術(shù)提出了輔助用的外骨骼技術(shù)，以期助力于老人的關(guān)節(jié)使用姿態(tài)，幫助下關(guān)節(jié)功能喪失的殘障人士，可提高肢體功能障礙人士活動(dòng)能力；例如，提高膝關(guān)節(jié)活動(dòng)障礙患者的行走能力。

現(xiàn)有技術(shù)中，輔助用外骨骼可分為自帶動(dòng)力式和非動(dòng)力式。其中，自帶動(dòng)力式的外骨骼雖然能夠有效地主動(dòng)提供助力給關(guān)節(jié)，但其動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，電池能耗較大，成本較為昂貴；尤其是，重量及外形比較龐大，并不適用于患者長期穿戴。而非動(dòng)力式外骨骼的關(guān)節(jié)通常采用剛性結(jié)構(gòu)合成承載機(jī)構(gòu)，受其自身結(jié)構(gòu)的限制，存在運(yùn)動(dòng)形態(tài)死板、機(jī)械的問題，無法適應(yīng)人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力變化，直接影響到行動(dòng)障礙患者的使用體驗(yàn)。

此外，針對(duì)士兵、消防員、救生員等特殊職業(yè)者，需要攜帶武器裝備、滅火裝置、救生用品等其它機(jī)械設(shè)備，顯然地，良好性能的輔助用外骨骼，同樣能夠協(xié)助上述特殊職業(yè)者獲取局部關(guān)節(jié)的機(jī)動(dòng)優(yōu)勢(shì)，提高特殊條件下的機(jī)動(dòng)能力。

有鑒于此，亟待針對(duì)現(xiàn)有外骨骼的類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，在滿足安全性和可靠性要求的基礎(chǔ)上，有效地提升類關(guān)節(jié)使用者的用戶體驗(yàn)，為提高外骨骼裝置的輔助性能提供可靠保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化的類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，以解決現(xiàn)在技術(shù)所存在的運(yùn)動(dòng)形態(tài)死板、機(jī)械，以及控制復(fù)雜且價(jià)格較高的問題。

本實(shí)用新型提供了一種自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括相適配的第一本體和第二本體，所述第一本體和第二本體分別用于與通過關(guān)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)人體部位固定連接，以適應(yīng)人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)；所述第一本體與第二本體之間相適配的配合面具有滑動(dòng)配合副，且，在所述關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，所述滑動(dòng)配合副的投影呈圓弧狀，以限制所述第一本體相對(duì)于所述第二本體轉(zhuǎn)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡；所述轉(zhuǎn)動(dòng)的圓心位于所述第二本體上；其中，所述第一本體為剛性件，所述第二本體的形成所述滑動(dòng)配合副的配合面設(shè)置于自剛性基體延伸形成的彈性部上。

優(yōu)選地，位于初始位置的所述第一本體與第二本體相適配的配合面配置為：在所述關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的投影為兩個(gè)圓弧相連形成的“S”形。

優(yōu)選地，位于初始位置的所述第一本體與第二本體相適配的配合面配置為：在所述關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的投影為兩個(gè)圓弧形成的“C”形。

優(yōu)選地，所述第二本體具有兩個(gè)相向延伸的彈性部，并交匯位置處的兩個(gè)所述彈性部呈截面遞減的趨勢(shì)變化，兩個(gè)所述彈性部中的一者的外延伸段包覆于另一者的外側(cè)。

優(yōu)選地，兩個(gè)所述彈性部上均具有限位部，一者上的限位部位于另一彈性部的外側(cè)，以限制兩者在與所述運(yùn)動(dòng)平面垂直的方向上的相對(duì)位置。

優(yōu)選地，自初始位置至極限位置，所述第一本體相對(duì)第二本體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度α配置為：α≤100°；在所述關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，位于初始位置的所述第一本體的配合面幾何中心，與所述第二本體的兩個(gè)所述彈性部的交匯點(diǎn)重合。

優(yōu)選地，還包括：關(guān)節(jié)彈性件，具有折彎環(huán)繞形成的彈性本體，其一端鉸接于所述第二本體的轉(zhuǎn)動(dòng)圓心的位置處，其另一端固定于所述第一本體。

優(yōu)選地，形成所述滑動(dòng)配合副的所述第一本體外表面與第二本體外表面上，一者上具有滑動(dòng)限位部，另一者上設(shè)置有沿轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡開設(shè)的與所述滑動(dòng)限位部適配的限位槽。

本實(shí)用新型還提供一種外骨骼裝置，包括：第一繃帶和第二繃帶，分別用于與通過關(guān)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)人體部位綁扎固定；第一卡箍和第二卡箍，分別與所述第一繃帶和第二繃帶包覆固定連接；如前所述的自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其中，所述第一本體和第二本體的非配合端，分別與所述第一卡箍和第二卡箍固定連接；和助力作動(dòng)筒，其筒端和桿端分別鉸接于所述第一卡箍和第二卡箍，并配置為：所述第一本體自初始位置至極限位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述助力作動(dòng)筒儲(chǔ)備彈性變形能，并在所述第一本體自極限位置轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置時(shí)，釋放所述彈性變形能。

優(yōu)選地，所述外骨骼裝置為膝關(guān)節(jié)外骨骼裝置，所述第一繃帶和第二繃帶分別用于綁扎在膝關(guān)節(jié)兩側(cè)的大腿和小腿上；所述膝關(guān)節(jié)外骨骼裝置還包括：第一支撐件，一端固定于所述第一卡箍上，另一端用于支撐固定于使用者的鞋上；第二支撐件，一端固定于所述第二卡箍上，另一端用于支撐固定于使用者的腰部或者臀部。

由上述方案可知，本方案提供的類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)由具有適配滑動(dòng)配合副的第一本體和第二本體構(gòu)成，在關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，該滑動(dòng)配合副的投影呈圓弧狀，且轉(zhuǎn)動(dòng)圓心位于第二本體上。其中，第一本體為剛性件，第二本體自其剛性基體延伸形成彈性部，與第一本體形成滑動(dòng)配合副的配合面位于該彈性部。實(shí)際使用時(shí)，將第一本體和第二本體分別固定于關(guān)節(jié)兩側(cè)的人體部位，即可。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

首先，在關(guān)節(jié)動(dòng)態(tài)承載的過程中，類關(guān)節(jié)自身具備彈性與剛性互動(dòng)的結(jié)構(gòu)，隨著人體關(guān)節(jié)姿態(tài)的變化，其受力面隨之動(dòng)態(tài)變化，且彈性部能夠良好的吸收并適應(yīng)動(dòng)態(tài)載荷；實(shí)際使用過程中，第二本體的配合彈性部在第一本體的作用下可形成彈性應(yīng)變，其應(yīng)變隨承載變化釋放或者聚集應(yīng)力，提供關(guān)節(jié)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中所需要的承載能力。也就是說，本方案提供的類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的受力方向與大小為變化的矢量，并由此合成自適應(yīng)受力狀況不斷改變的機(jī)構(gòu)，可有效適應(yīng)人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力變化，從而大大提升使用者的用戶體驗(yàn)。同時(shí)，本方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、工藝性較好的特點(diǎn)，制造成本可控，穿戴輕巧、方便且能提供柔順性的關(guān)節(jié)輔具，為類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的普適性推廣提供了可靠的保障。

其次，在本實(shí)用新型優(yōu)選方案具有兩個(gè)相向延伸的彈性部，分別自第二本體的剛性基體相向延伸，交匯位置處的兩個(gè)彈性部呈截面遞減的趨勢(shì)變化，兩個(gè)彈性部中的一者的外延伸段包覆于另一者的外側(cè)。如此設(shè)置，在獲得可靠動(dòng)作關(guān)系的基礎(chǔ)上，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)在與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直的方向上具有較小的外形尺寸，最大程度降低類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)輔具對(duì)使用者日常行為的影響，進(jìn)一步提升用戶體驗(yàn)。

再次，本實(shí)用新型的另一優(yōu)選方案增設(shè)有關(guān)節(jié)彈性件，該關(guān)節(jié)彈性件設(shè)置在第一本體與第二本體之間，該關(guān)節(jié)彈性件具有折彎環(huán)繞形成的彈性本體，其一端鉸接于第二本體的轉(zhuǎn)動(dòng)圓心的位置處，其另一端固定于第一本體；如此設(shè)置，關(guān)節(jié)彈性件可約束第一、第二本體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，并可在承載中隨動(dòng)，因此，在有效提升類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性的同時(shí)，兼具自適應(yīng)受力變化的良好性能。

最后，本實(shí)用新型提供的外骨骼裝置包括前述類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，同樣具備上述有益技術(shù)效果。此外，本方案所述外骨骼裝置設(shè)置有助力作動(dòng)筒，采用氣壓儲(chǔ)能、作功的模式；以應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)為例，在大腿相對(duì)小腿折彎轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，助力作動(dòng)筒儲(chǔ)能，在大腿相對(duì)小腿轉(zhuǎn)動(dòng)直立時(shí)，支撐活動(dòng)桿在助力作動(dòng)筒儲(chǔ)能的作用下延伸作功，從而協(xié)助人體克服類關(guān)節(jié)兩構(gòu)件在擠壓吻合過程產(chǎn)生的阻力，具有較佳的協(xié)調(diào)適配性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為第一實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖2為第一實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)示意圖；

圖3為第一實(shí)施例所述第二本體的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為第一實(shí)施例所述第一本體的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為第二實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的示意圖；

圖6為第二實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)示意圖；

圖7為第二實(shí)施例所述第二本體的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為第二實(shí)施例所述第一本體的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為第三實(shí)施例所述外骨骼裝置的使用狀態(tài)示意圖。

圖1-9中：

第一本體1、1′、1″；原點(diǎn)1-1；限位槽1-2；非配合端1-3；第二本體2、2′、2″；第一彈性部2-1′、2-1″；第二彈性部2-2′、2-2″；剛性基體2-3；限位部2-4；滑動(dòng)限位部2-5；非配合端2-6；限位塊2-7；配合面3′、3″；第一段圓弧3-1′、3-1″；第二段圓弧3-2′、3-2″；交匯點(diǎn)4；往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡5；水平基準(zhǔn)線6；垂直基準(zhǔn)線7；關(guān)節(jié)彈性件8；圓心O；

自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)10、第一卡箍20、第二卡箍30、第一繃帶40、第二繃帶50、助力作動(dòng)筒60、支撐活動(dòng)桿61、支點(diǎn)62、第一支撐件70、第二支撐件80。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。

本實(shí)施例的核心在于提供一種自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括相適配的第一本體1′、1″和第二本體2′、2″，第一本體1′、1″和第二本體2′、2″分別用于與通過關(guān)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)人體部位固定連接，以適應(yīng)人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)成輔助關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的功能。

上述應(yīng)用關(guān)系與現(xiàn)有技術(shù)大致相同，區(qū)別在于：第一本體1′、1″與第二本體2′、2″之間相適配的配合面3′、3″具有滑動(dòng)配合副，且，在適配關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，該滑動(dòng)配合副的投影呈圓弧狀，以限制第一本體1′、1″相對(duì)于第二本體2′、2″轉(zhuǎn)動(dòng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡；轉(zhuǎn)動(dòng)的圓心O位于第二本體2′、2″上；同時(shí)，第一本體1′、1″為剛性件，第二本體2′、2″的形成滑動(dòng)配合副的配合面設(shè)置于自剛性基體延伸形成的彈性部上。由此，承載過程中的受力方向與大小為變化的矢量，并由此合成自適應(yīng)受力狀況不斷改變的機(jī)構(gòu)，適配的彈性結(jié)構(gòu)件和剛性結(jié)構(gòu)件可剛?cè)岵?jì)地適應(yīng)人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的應(yīng)力變化；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、工藝性較好的特點(diǎn)。

不失一般性，下述實(shí)施例以適配膝關(guān)節(jié)為應(yīng)用主體進(jìn)行描述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)可應(yīng)用于任何人體關(guān)節(jié)部位需要建立輔助外骨骼的應(yīng)用情境，而非局限于下肢膝關(guān)節(jié)。

需要說明的是，本文中，“關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)”是與圖1所示圖形線條所在平面相平行的幾何平面，以該理論幾何平面進(jìn)行表述，可以清楚示明構(gòu)件及構(gòu)件間的相對(duì)位置關(guān)系，顯然，相應(yīng)參照基準(zhǔn)的使用對(duì)本方案的保護(hù)范圍并非構(gòu)成限制。此外，為了進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明工作原理，定義以下描述基準(zhǔn)：

“6”為水平基準(zhǔn)線；

“7”為垂直基準(zhǔn)線(過轉(zhuǎn)動(dòng)圓心O)；

“1-1”為轉(zhuǎn)動(dòng)過程的原點(diǎn)，位于第一本體1′、1″的上端位置；

“5”為原點(diǎn)1-1的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡示意，當(dāng)原點(diǎn)1-1在垂直基準(zhǔn)線7上時(shí)，設(shè)定其角度位置為0°(初始位置)；當(dāng)“1-1”原點(diǎn)在水平基準(zhǔn)線6上時(shí)，設(shè)定其角度位置為90°(極限位置，這里的90°為圖示優(yōu)選設(shè)定，該極限位置可以根據(jù)實(shí)際位置設(shè)定為100°)。

實(shí)施例1

請(qǐng)參見圖1和圖2，其中，圖1為本實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過程姿態(tài)的示意圖。

如圖1所示，該類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的第一本體1′與第二本體2′位于初始位置，相適配的配合面3′配置為：在關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的投影為兩個(gè)圓弧相連形成的“S”形。

位于初始位置的第一本體1′可繞圓心O相對(duì)于第二本體2′轉(zhuǎn)動(dòng)，圖中所示，“S”形態(tài)的配合面3′由兩段圓?。旱谝欢螆A弧3-1′和第二段圓弧3-2′圓滑過渡構(gòu)成，兩者具有交匯點(diǎn)4。第一段圓弧3-1′的半徑R1和第二段圓弧3-2′的半徑R2的曲率半徑可以相同或不同，只要滿足使用要求均在本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍內(nèi)。

下面簡(jiǎn)要說明本實(shí)施例所述類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的工作機(jī)理：

首先，當(dāng)?shù)谝槐倔w1′的原點(diǎn)1-1沿往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡5自90°方向至0°方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，原點(diǎn)1-1連接圓心O的連線與垂直基準(zhǔn)線7夾角α(即第一本體相對(duì)第二本體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度)不斷減小，直至為0°(即原點(diǎn)1-1連接圓心O的連線與垂直基準(zhǔn)線7重合)；反之，轉(zhuǎn)動(dòng)夾角α加大，最大為90°(即原點(diǎn)1-1連接圓心O的連線與水平基準(zhǔn)線6重合)。

顯然，在上述轉(zhuǎn)動(dòng)過程，作用于垂直基準(zhǔn)位置的載荷，隨夾角α不斷減小而不斷加大。在0°位置為最大，反之不斷減小。該運(yùn)動(dòng)過程，當(dāng)原點(diǎn)1-1自90°方向至0°方向沿往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，配合面3′的接觸(吻合)面積迅速加大，即第一段圓弧3-1′和第二段圓弧3-2′連接點(diǎn)越過交匯點(diǎn)4時(shí)，發(fā)生跳躍式全接觸(全吻合)；反之，發(fā)生跳躍式脫離。

本方案中，第二本體2′的配合面設(shè)置于自剛性基體延伸形成的第一彈性部2-1′和第二彈性部2-2′上。來自上方的載荷作用于配合面3′上的角度和大小均動(dòng)態(tài)變化，如圖1所示，在所述關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，位于初始位置的第一本體1′的配合面幾何中心(第一段圓弧3-1′和第二段圓弧3-2′圓滑過渡拐點(diǎn))，與第二本體2′的兩個(gè)彈性部的交匯點(diǎn)4重合。因此，第一彈性部2-1′和第二彈性部2-2′在配合面3′區(qū)位上的反應(yīng)不同，其彈性應(yīng)變的程度與接觸(吻合)面積的大小，作用于垂直方向力的大小完全同步。

上述分析可知，完全同步的彈性應(yīng)變形成了類關(guān)節(jié)存在對(duì)應(yīng)的內(nèi)應(yīng)力，提供機(jī)構(gòu)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中所需要的承載能力。其中，配合面3′的接觸(吻合)區(qū)域?yàn)檫^盈狀態(tài)，即第二本體2′在第一本體1′的擠壓下形成彈性應(yīng)變，其應(yīng)變隨承載變化釋放或者聚集應(yīng)力，提供關(guān)節(jié)在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中所需要的承載能力。

進(jìn)一步如圖3所示的第二本體2′，該圖為本實(shí)施例所述第二本體的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

第一彈性部2-1′和第二彈性部2-2′自其剛性基體2-3相向延伸形成，一者向上折彎延伸，另一者向下折彎延伸，以形成“S”形配合面。圖中所示，第一彈性部2-1′和第二彈性部2-2′的延伸根部與剛性基體2-3之間圍合中空。為了使得整個(gè)機(jī)構(gòu)的外形尺寸得以有效控制，交匯位置(交匯點(diǎn)4所在局部區(qū)域)處的兩個(gè)彈性部呈截面遞減的趨勢(shì)變化，兩個(gè)彈性部中的一者的外延伸段包覆于另一者的外側(cè)，第一彈性部2-1′和第二彈性部2-2′與剛性基體2-3的厚度大致相同；也就是說，在獲得可靠動(dòng)作關(guān)系的基礎(chǔ)上，將軸向尺寸控制為最小，使得整個(gè)機(jī)構(gòu)在與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)平面垂直的方向上具有較小的外形尺寸。

由于第一彈性部2-1′和第二彈性部2-2′具有一定彈性，為避免在實(shí)際使用中過大作用力形變后復(fù)位軌跡錯(cuò)位，兩個(gè)彈性部上均具有限位部2-4，一者上的限位部2-4位于另一彈性部的外側(cè)，以限制兩者在與關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)平面垂直的方向上的相對(duì)位置。具體來說，限位部2-4可以采用不同的方式與相應(yīng)彈性部固定連接，優(yōu)選采用一體鑄造或注塑的方式成型。

此外，進(jìn)一步結(jié)合圖4所示，該圖示出了本實(shí)施例所述第一本體1′的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示，形成滑動(dòng)配合副的第一本體1′外表面上設(shè)置有沿轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡開設(shè)的限位槽1-2，與第二本體2′外表面上設(shè)置有相應(yīng)的滑動(dòng)限位部2-5，組裝完成后，滑動(dòng)限位部2-5內(nèi)置于限位槽1-2中，以確?；瑒?dòng)配合副的良好適配關(guān)系。當(dāng)然，限位槽與滑動(dòng)限位部也可以反向設(shè)置，也即，滑動(dòng)限位部設(shè)置在第一本體上，限位槽設(shè)置在第二本體上，只要能夠獲得滑動(dòng)配合副良好適配關(guān)系均可。

此外，本方案所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)可以增設(shè)關(guān)節(jié)彈性件8，具有折彎環(huán)繞形成的彈性本體，中部折彎環(huán)繞成別針狀，其一端鉸接于第二本體2′的轉(zhuǎn)動(dòng)圓心O的位置處，其另一端固定于第一本體1′。如此設(shè)置，關(guān)節(jié)彈性件8可約束第一、第二本體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，并可在承載中隨動(dòng)，因此，在有效提升類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)可靠性的同時(shí)，兼具自適應(yīng)受力變化的良好性能。

實(shí)施例2

請(qǐng)一并參見圖5和圖6，其中，圖5為本實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的示意圖；圖6為本實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)示意圖。

與第一實(shí)施例相同的是，本實(shí)施例所述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括第一本體1″、第二本體2″和關(guān)節(jié)彈性件8構(gòu)成，位于初始位置的第一本體1″可繞圓心O相對(duì)于第二本體2″轉(zhuǎn)動(dòng)。

本方案的區(qū)別在于，位于初始位置的第一本體1″與第二本體2″相適配的配合面配置為：在關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)的投影為兩個(gè)圓弧形成的“C”形。為了清楚示明本方案與第一實(shí)施例的區(qū)別和聯(lián)系，附圖中相同功能部件和結(jié)構(gòu)采用了相同的標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)示。

圖中所示，“C”形態(tài)的配合面3″由兩段圓?。旱谝欢螆A弧3-1″和第二段圓弧3-2″圓滑過渡構(gòu)成，兩者具有交匯點(diǎn)4。同樣地，第一段圓弧3-1″的半徑R1和第二段圓弧3-2″的半徑R2的曲率半徑可以相同或不同。

請(qǐng)參見圖7，該圖為本實(shí)施例所述第二本體2″的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

第一彈性部2-1″和第二彈性部2-2″自其剛性基體2-3相向延伸形成，兩者交匯后均向下折彎延伸，形成“C”形配合面。同樣地，為了使得整個(gè)機(jī)構(gòu)的外形尺寸得以有效控制，交匯位置(交匯點(diǎn)4所在局部區(qū)域)處的兩個(gè)彈性部呈截面遞減的趨勢(shì)變化，兩個(gè)彈性部中的一者的外延伸段包覆于另一者的外側(cè)，第一彈性部2-1″和第二彈性部2-2″與剛性基體2-3的厚度大致相同。具體地，第一本體1″的整體結(jié)構(gòu)示意圖請(qǐng)參見圖8。

在第一本體1″相對(duì)于第二本體2″的轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，作用于垂直基準(zhǔn)位置的載荷，隨夾角α不斷減小而不斷加大。在0°位置為最大，反之不斷減小。該運(yùn)動(dòng)過程，當(dāng)原點(diǎn)1-1自90°方向至0°方向沿往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，配合面3′的接觸(吻合)面積漸進(jìn)式加大；反之，漸進(jìn)式減少。

進(jìn)一步地，為了完全規(guī)避第一本體1″與第二本體2″非正常脫離，可以在第二本體2″上設(shè)置一限位塊2-7，第一本體1″自90°方向至0°方向轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置時(shí)，該限位塊2-7與第一本體1″的端部相抵，如此設(shè)置，即便是存在異常反彈力，也能夠限制第一本體1″相對(duì)于第二本體2″繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

其他構(gòu)成與連接關(guān)系與第一實(shí)施例相同，本方案不再贅述。

可以理解的是，上述兩個(gè)優(yōu)選的自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，可應(yīng)用于下肢膝關(guān)節(jié)，也可以應(yīng)用于上肢肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)部位。具體通過第一本體1′、1″的非配合端1-3和第二本體2′、2″的非配合端2-6，與連接件固定連接即可構(gòu)成外骨骼裝置。下面針對(duì)第三實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例3

請(qǐng)參見圖9，該圖示出了本實(shí)施例所述外骨骼裝置的使用狀態(tài)示意圖。

如圖所示，該外骨骼裝置包括前述自適應(yīng)受力類關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)10，其第一本體1的非配合端1-3和第二本體2的非配合端2-6分別與第一卡箍20和第二卡箍30固定連接，同時(shí)，第一繃帶40和第二繃帶50分別與通過膝關(guān)節(jié)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的大腿和小腿綁扎固定；然后，第一卡箍20和第二卡箍30分別與第一繃帶40和第二繃帶50包覆固定連接。由此，完成外骨骼裝置的預(yù)安裝固定，為膝關(guān)節(jié)傷、損者提供行走支持。

其中，助力作動(dòng)筒60的筒端和桿端分別鉸接于第一卡箍20和第二卡箍30，并配置為：第一本體1自初始位置至極限位置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，助力作動(dòng)筒儲(chǔ)備彈性變形能，并在第一本體1自極限位置轉(zhuǎn)動(dòng)至初始位置時(shí)，釋放所述彈性變形能。

具體地，助力作動(dòng)筒60的支撐活動(dòng)桿61收縮至最低位置時(shí)，助力作動(dòng)筒60圍繞其支點(diǎn)62轉(zhuǎn)動(dòng)指向90°方向，并應(yīng)該達(dá)到90°位置?？梢岳斫獾氖?，用于儲(chǔ)能的助力作動(dòng)筒60也可以采用其他形式的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)，只要能夠儲(chǔ)備大腿轉(zhuǎn)動(dòng)過程的變形能并可釋放能量，從而助力于人體克服第一本體1與第二本體2之間擠壓吻合過程產(chǎn)生的阻力，均在本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍內(nèi)。

人體運(yùn)動(dòng)過程中，當(dāng)大腿相對(duì)小腿彎曲轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一卡箍20、第一繃帶40和第一本體1圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)圓心O轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)節(jié)彈性件的的一端同時(shí)旋轉(zhuǎn)；助力作動(dòng)筒60的支撐活動(dòng)桿61伸出或縮回；同時(shí)，助力作動(dòng)筒60圍繞其鉸接支點(diǎn)62轉(zhuǎn)動(dòng)。

其中，第一繃帶40和第二繃帶50可以采用氣囊繃帶，以便作用于綁扎部分的舒適度。實(shí)際使用時(shí)，通過氣囊繃帶內(nèi)可調(diào)整的氣壓向人體的大、小腿部柔性化均勻傳遞。

其中，為確保第二本體2的圓心O可靠地與膝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)中心重合，順承載的垂直方向以腳跟鎖緊點(diǎn)為支點(diǎn)，具體如圖中所示的使用者的鞋上，以一端固定于第一卡箍20上第一支撐件70提供剛性支撐，并可以螺旋調(diào)整適應(yīng)不同實(shí)際使用要求；沿水平方向，第一卡箍20的可以設(shè)置調(diào)整結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整第一卡箍20圍合尺寸實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償性變化。

其中，為確保第一本體1的位置正確，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠地吻合第二本體2的接觸面，同時(shí)自適應(yīng)承載所需應(yīng)力的擠壓與釋放，始終處于穩(wěn)定、一致的狀態(tài)。沿水平方向，第二卡箍30的可以設(shè)置調(diào)整結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整第二卡箍30圍合尺寸實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償性變化；順承載的垂直方向的準(zhǔn)確位置，由助力作動(dòng)筒60 調(diào)整確定。與此同時(shí)，關(guān)節(jié)彈性件8在隨動(dòng)過程、始終約束第一本體1與第二本體2的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)一步確保這一狀態(tài)的可靠與穩(wěn)定。

此外，可選擇性的設(shè)置第二支撐件80，一端固定于第二卡箍30上，另一端用于支撐固定于使用者的腰部或者臀部(圖中未詳細(xì)示出)。這樣，當(dāng)使用者體重校大，第一卡箍20與第一繃帶40傳遞的載荷不能滿足人體關(guān)節(jié)處所能實(shí)現(xiàn)的承載，則載荷可以經(jīng)由第二支撐件80向人體腋下、臀部或尾椎骨傳遞。

需要說明的是，本實(shí)施例所述外骨骼裝置以應(yīng)用于膝關(guān)節(jié)為主體進(jìn)行原理性說明，采用本方案的核心構(gòu)思也可以應(yīng)用于肘關(guān)節(jié)等其他關(guān)節(jié)部位。

最后，還需要說明的是，在本文中使用的術(shù)語"包括'\"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個(gè)…"限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。