基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器制造技术

本实用新型专利技术公开了基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器。电机直驱与液压驱动的外骨骼辅助器容易使患者二次受伤。本实用新型专利技术的大腿外辅助支撑板、髋关节滑轮Ⅰ、髋关节滑轮Ⅱ和大腿内辅助支撑板固定；膝关节滑轮与支撑轴构成转动副；两个膝关节牵引轮固定在支撑轴两端，且两个膝关节牵引轮与大腿外辅助支撑板和大腿内辅助支撑板开设的滑轮槽分别构成圆柱副；驱动机构经髋关节牵引绳驱动髋关节线轮Ⅰ，并膝关节牵引绳驱动膝关节滑轮；膝关节辅助支撑板的顶端与膝关节牵引轮固定，底端与踏板固定。本实用新型专利技术采取牵引绳驱动下肢，避免因电机启停产生的瞬时力矩对病患产生二次伤害。产生的瞬时力矩对病患产生二次伤害。产生的瞬时力矩对病患产生二次伤害。

【技术实现步骤摘要】
基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器


[0001]本技术属于医疗卫生器械领域，具体涉及一种基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器。

技术介绍

[0002]下肢外骨骼辅助器是融合传感、控制、信息、移动计算，能够通过机器引导肢体做各种指定的重复性康复训练的辅助装置。近年来下肢外骨骼辅助器得到了迅速发展，在医疗卫生领域普遍推广，康复训练过程中外骨骼辅助器就发挥了显著的优势。该辅助器可以帮助整个医疗体系空出大部分人力资源，分配给其他医疗领域。但目前传统的下肢外骨骼辅助器大多是由各种刚性驱动机构组成，每个关节都具备独立的驱动单元，体积大、重量大、不便携带，还有可能因为人机系统学/动力学的不同反而阻碍患者获得正常的行走步态。并且外骨骼辅助器普遍采用电机直驱与液压驱动的方式，瞬间产生的超大力矩可能使患者二次受伤，导致人体的舒适度和安全性较差。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器，摒弃传统电机直接驱动的形式，采取电机间接带动滑轮组驱动，绳轮组合不会在人体下肢部分产生过大的力矩，以防止对人体组织产生二次伤害，可以满足患者康复训练完整性和舒适性的要求。
[0004]本技术包括下肢行走装置和驱动机构；所述的下肢行走装置包括大腿外辅助支撑板、大腿内辅助支撑板、膝关节辅助支撑板、踏板、膝关节牵引绳、髋关节牵引绳、髋关节线轮Ⅰ、髋关节线轮II、膝关节滑轮、髋关节绑缚件、膝关节绑缚件和膝关节牵引轮；大腿外辅助支撑板和大腿内辅助支撑板的上端通过上枢轴固定，下端通过下枢轴固定；所述的髋关节滑轮Ⅰ和髋关节滑轮II均固定在上枢轴上；膝关节滑轮与支撑轴构成转动副；两个膝关节牵引轮固定在支撑轴两端，且两个膝关节牵引轮与大腿外辅助支撑板和大腿内辅助支撑板开设的滑轮槽分别构成圆柱副；髋关节牵引绳绕制在髋关节线轮Ⅰ上，一端与髋关节线轮Ⅰ固定，另一端由驱动机构驱动；膝关节牵引绳绕过膝关节滑轮，且一端固定在髋关节线轮II上，另一端由驱动机构驱动；所述膝关节辅助支撑板的顶端与膝关节牵引轮固定，底端与踏板固定；大腿内辅助支撑板上固定有髋关节绑缚件，膝关节辅助支撑板上固定有膝关节绑缚件，驱动机构上固定有腰带。
[0005]优选地，所述的下肢行走装置设有两个，两个下肢行走装置的大腿内辅助支撑板相对设置，两个下肢行走装置共同一个驱动机构。
[0006]更优选地，所述的驱动机构包括膝关节输出电机、电磁离合器Ⅰ、电磁离合器Ⅱ、髋关节输出电机和外壳；所述髋关节输出电机和膝关节输出电机的壳体均通过电机座固定在外壳内；髋关节输出电机和膝关节输出电机均设有两根输出轴；髋关节输出电机的每根输出轴与一根转轴Ⅱ通过电磁离合器Ⅱ连接，膝关节输出电机的每根输出轴与一根转轴Ⅰ通
过电磁离合器Ⅰ连接；转轴Ⅰ和转轴Ⅱ均与外壳构成转动副；两根转轴Ⅱ与两个下肢行走装置的髋关节牵引绳分别固定；两根转轴Ⅰ与两个下肢行走装置的膝关节牵引绳分别固定；电磁离合器Ⅰ、电磁离合器Ⅱ、髋关节输出电机和膝关节输出电机均由控制器控制。
[0007]更优选地，所述电机座的顶部固定有上盖板；电池固定在上盖板上；髋关节输出电机、膝关节输出电机和控制器均由电池供电。
[0008]优选地，每个下肢行走装置中，其中一个膝关节牵引轮的端面固定有一个角度传感器，角度传感器检测膝关节滑轮的转角信号，从而检测大腿外辅助支撑板相对膝关节辅助支撑板的转角信号；角度传感器的信号输出端均接控制器。
[0009]本技术具有的有益效果是：
[0010]1、本技术符合人体工程学的设计原则，下肢行走装置与人体的耦合性得到很好的控制。
[0011]2、本技术通过牵引绳带动滑轮组代替传统电机驱动，采取牵引绳驱动下肢，大大减少了外骨骼的重量，具有结构紧凑、柔顺性好、成本低廉、安全可靠、操作方便的特点，满足下肢瘫痪患者康复训练完整性和舒适性的要求，可以在一人辅助下完成穿戴，而且避免因电机启停产生的瞬时力矩对病患产生二次伤害。
[0012]3、本技术为适应不同的病理人群，可调节大腿外辅助支撑板与竖直线的夹角和大腿外辅助支撑板与膝关节辅助支撑板的夹角运动规律。
附图说明
[0013]图1为本技术的整体结构立体图；
[0014]图2为本技术的二维结构示意图；
[0015]图3为本技术中下肢行走装置的结构立体图；
[0016]图4为本技术中驱动机构的结构示意图；
[0017]图5为本技术中大腿外辅助支撑板与竖直线的夹角和大腿外辅助支撑板与膝关节辅助支撑板的夹角关系示意图。
具体实施方式
[0018]以下结合附图对本技术作进一步说明。
[0019]如图1、2和3所示，基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器，包括下肢行走装置6和驱动机构7；下肢行走装置6包括大腿外辅助支撑板1、大腿内辅助支撑板2、膝关节辅助支撑板3、踏板5、膝关节牵引绳10、髋关节牵引绳13、髋关节线轮Ⅰ9、髋关节线轮II12、膝关节滑轮11、髋关节绑缚件14、膝关节绑缚件17和膝关节牵引轮16；大腿外辅助支撑板1和大腿内辅助支撑板2的上端通过上枢轴固定，下端通过下枢轴固定；髋关节滑轮Ⅰ9和髋关节滑轮II12均固定在上枢轴上；膝关节滑轮11与支撑轴构成转动副；两个膝关节牵引轮16固定在支撑轴两端，且两个膝关节牵引轮16与大腿外辅助支撑板1和大腿内辅助支撑板2开设的滑轮槽15分别构成圆柱副(既有滚动又有滑动)；髋关节牵引绳13绕制在髋关节线轮Ⅰ9上，一端与髋关节线轮Ⅰ9固定，另一端由驱动机构驱动；驱动机构的驱动转化为髋关节牵引绳13的绕动实现髋关节的旋转(大腿外辅助支撑板1和大腿内辅助支撑板2绕上枢轴旋转)；膝关节牵引绳10绕过膝关节滑轮11，且一端固定在髋关节线轮II12上，另一端由驱动机构驱动；驱动机构
的驱动转化为膝关节滑轮11在滑轮槽15内的爬升运动；膝关节辅助支撑板3顶端与膝关节牵引轮16固定，底端与踏板5固定；大腿内辅助支撑板2上固定有髋关节绑缚件14，膝关节辅助支撑板3上固定有膝关节绑缚件17；驱动机构上固定有腰带8。
[0020]作为一个优选实施例，下肢行走装置设有两个，两个下肢行走装置的大腿内辅助支撑板2相对设置，两个下肢行走装置共用一个驱动机构。
[0021]作为一个更优选实施例，如图4所示，驱动机构7包括膝关节输出电机21、电磁离合器Ⅰ22、电磁离合器Ⅱ23、髋关节输出电机24和外壳25；髋关节输出电机24和膝关节输出电机21的壳体均通过电机座固定在外壳25内；髋关节输出电机24和膝关节输出电机21均设有两根输出轴；髋关节输出电机24的每根输出轴与一根转轴Ⅱ通过电磁离合器Ⅱ23连接，膝关节输出电机21的每根输出轴与一根转轴Ⅰ通过电磁离合器Ⅰ22连接；转轴Ⅰ和转轴Ⅱ均与外壳25构成转动副；两根转轴Ⅱ与两个下肢行走装置的髋关节牵引绳13分别固定；两根转轴Ⅰ与两个下肢行走装置的膝关节牵引绳10分别固定；电磁离合器Ⅰ22、电磁离合器Ⅱ23、髋关节输出电机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器，包括下肢行走装置和驱动机构，其特征在于：所述的下肢行走装置包括大腿外辅助支撑板、大腿内辅助支撑板、膝关节辅助支撑板、踏板、膝关节牵引绳、髋关节牵引绳、髋关节线轮Ⅰ、髋关节线轮Ⅱ、膝关节滑轮、髋关节绑缚件、膝关节绑缚件和膝关节牵引轮；大腿外辅助支撑板和大腿内辅助支撑板的上端通过上枢轴固定，下端通过下枢轴固定；所述的髋关节滑轮Ⅰ和髋关节滑轮Ⅱ均固定在上枢轴上；膝关节滑轮与支撑轴构成转动副；两个膝关节牵引轮固定在支撑轴两端，且两个膝关节牵引轮与大腿外辅助支撑板和大腿内辅助支撑板开设的滑轮槽分别构成圆柱副；髋关节牵引绳绕制在髋关节线轮Ⅰ上，一端与髋关节线轮Ⅰ固定，另一端由驱动机构驱动；膝关节牵引绳绕过膝关节滑轮，且一端固定在髋关节线轮Ⅱ上，另一端由驱动机构驱动；所述膝关节辅助支撑板的顶端与膝关节牵引轮固定，底端与踏板固定；大腿内辅助支撑板上固定有髋关节绑缚件，膝关节辅助支撑板上固定有膝关节绑缚件，驱动机构上固定有腰带。2.根据权利要求1所述基于绳轮组合的下肢外骨骼辅助器，其特征在于：所述的下肢行走装置设有两个，两个下肢行走装置的大腿内辅助支撑板相对设置，两个下肢行走装置共用一个驱动机构。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚中帅，胡明，赵德明，高兴文，吴梅，杨景，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：新型
国别省市：