一种可调节行动姿态的外骨骼制造技术

本发明专利技术属于外骨骼技术领域，具体为一种可调节行动姿态的外骨骼，包括人体外骨骼，该人体外骨骼包括背部组件，背部组件的上部对称安装两个上肢组件，下部对称安装两个下肢组件。该外骨骼还包括辅助架，辅助架的上部设置翻转机构，所述背部组件连接该翻转机构，且翻转机构能够控制人体外骨骼翻转至竖直行走位，也能控制人体外骨骼翻转至爬行行走位。整个人体外骨骼连接设置在辅助架上的翻转机构，使用穿戴该人体外骨骼后，翻转机构可以支撑整个人体外骨骼保持站立状态，此时使用者可以进行踏步行走训练，翻转机构也可以使人体外骨骼翻转至爬行状态，此时使用者可以进行爬行训练，因此该方案可以通过变换形态来满足使用者的不同训练需求。练需求。练需求。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节行动姿态的外骨骼


[0001]本专利技术属于外骨骼
，具体为一种可调节行动姿态的外骨骼。

技术介绍

[0002]现有的帮助人体康复的外骨骼能够辅助人体进行踏步训练、行走训练等，而对于脑瘫儿童，由于发病年龄小，其不能够像正常儿童一样经历翻身、爬行和行走等成长过程，且对于患者来说，越早介入治疗，康复效果越好，最终可能会恢复至正常人的状态，以爬行能力为例，研究发现，爬行对宝宝有莫大的好处，可以锻炼身体的协调能力，刺激宝宝的前庭功能，促进感觉器官的发育等等。虽然患者自身不具备完全的爬行能力，但科学的辅助训练也是十分必要的，如果在合适的年龄错过爬行训练或没有学会爬行，那就会错过最佳介入治疗时机，那么使患者恢复至正常人状态的难度就会增加。为此，需要开发一款适用于脑瘫儿爬行训练的外骨骼。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种可以调节行动姿态的外骨骼，通过切换人体外骨骼的姿态模式来满足脑瘫儿对爬行训练和行走训练的综合需求。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种可调节行动姿态的外骨骼，包括人体外骨骼，该人体外骨骼包括背部组件，背部组件的上部对称安装两个上肢组件，下部对称安装两个下肢组件。该外骨骼还包括辅助架，辅助架的上部设置翻转机构，所述背部组件连接该翻转机构，且翻转机构能够控制人体外骨骼翻转至竖直行走位，也能控制人体外骨骼翻转至爬行行走位。
[0005]在上述技术方案中，整个人体外骨骼连接设置在辅助架上的翻转机构，使用穿戴该人体外骨骼后，翻转机构可以支撑整个人体外骨骼保持站立状态，此时使用者可以进行踏步行走训练，翻转机构也可以使人体外骨骼翻转至爬行状态，此时使用者可以进行爬行训练，因此该方案可以通过变换形态来满足使用者的不同训练需求。
[0006]作为优选方案，所述背部组件通过弹性伸缩机构连接翻转机构，当人体外骨骼处于竖直行走位时，弹性伸缩机构使背部组件贴合翻转机构，当人体外骨骼处于爬行行走位时，弹性伸缩机构使背部组件远离翻转机构，同时整个人体外骨骼处于纵向浮动状态。在将人体外骨骼从竖直行走位翻转至爬行行走位时，弹性伸缩机构会在背部组件及人体外骨骼的重力下变形，从而给背部组件提供一段向下的位移，加上人体重量，人体外骨骼接触地面，此时弹性伸缩机构会负担大部分重量，有利于降低人体外骨骼上肢组件和下肢组件运动机构的负荷，同时可以降低人体外骨骼与地面的撞击力度。
[0007]作为优选方案，所述背部组件包括连接弹性伸缩机构的连接板，还包括连接板下方的的背板，该背板由肩部的上背板和腰部的下背板组成，上背板和下背板的正面中部分别通过铰接组件铰接连接板的背面中部，且铰接组件的铰接轴的轴线位于人体脊椎上方并沿着从肩部到臀部的方向延伸；背部组件还包括伸缩杆组件I和伸缩杆组件II，其中伸缩杆
组件I和伸缩杆组件II的上端均铰接连接板，下部分别铰接下背板和上背板，且伸缩杆组件I和伸缩杆组件II能够分别控制下背板和上背板绕铰接轴偏转。背板通过其背面设置的抱紧结构固定人体腰背，并负担人体的大部分重量，在人体自然爬行过程中，爬行动作会伴随背部的扭动，通过设置相互独立上背板和下背板，并将其铰接设置，在满足承重需求的同时还可以增加背板的灵活性，使其能够随腰背一起偏转，且在伸缩杆组件I和伸缩杆组件II的控制下，上背板和下背板能够被动偏转，因此该外骨骼可以实现主动控制使用者腰背偏转的目的，从而辅助使用者进行更加真实的爬行训练。
[0008]作为优选方案，所述背部组件还包括四个与每个上肢组件和下肢组件一一对应的安装臂，四个安装臂分别位于背部组件的前部和后部并用于安装上肢组件和下肢组件；安装臂的后端铰接连接背板，前端连接对应的上肢组件或下肢组件，且在背板上设置对每个安装臂提供弹性牵引力或弹性阻力的减震组件，在减震组件的限制下安装臂能够绕后端的铰接轴线相对于背部组件向背部方向发生偏转。以上结构的安装臂具有一定的自由度，通过向上偏转，减震组件首先可以缓冲爬行过程中人体外骨骼所受到的地面撞击力，另外，在自然爬行过程中，为调整身体重心以保持平衡，伴随腰背的偏转，四肢也会出现抬高的动作，在上背板或下背板发生偏转时，抬高侧的肢体正常抬高，降低侧的肢体侧通过安装臂与背板发生相对偏转来保持自身的状态不受这一偏转过程的影响。
[0009]作为优选方案，所述辅助架下部呈矩形分布四个行走轮，且整个辅助架依靠四个行走轮能够在地面移动。爬行行走训练和直立行走过程中，整个设备随着行走动作的进行而做适应性地移动，可以使使用者感受到肢体运动与人体移动之间的联系，从而更有利于提高训练效果。
[0010]作为优选方案，在上肢组件和下肢组件靠近人体的一侧均设置绑带组件，绑带组件通过吸附或粘附或卡合的活动结构连接肢体组件，且该活动结构的结合力为10
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20N。使用者可能存在排斥使用该装置的情况，如果在使用过程中使用者躁动不安，当其肢体力量达到活动结构的结合力时，绑带组件与肢体组件自动脱开，从而避免使用者情绪进一步失控。同时，使用这种可脱开的活动结构安装绑带组件也便于实现快速穿戴该外骨骼的目的。
[0011]作为优选方案，所述下肢组件包括最下方的脚踏装置，脚踏装置供脚部踩踏的踩踏区为软质材料，在踏步过程中，踩踏区向下变形并接触地面，每次踏步都会伴随脚部对地面的感知，使得使用者具有真实的行走体验，且通过使脚部负重来刺激脚部神经，从而起到锻炼使用者对脚部肌肉群控制能力的目的。
[0012]作为优选方案，所述人体外骨骼还包括设置在背部组件上部的头部定位组件，正常爬行过程中，爬行者向前看，而对于脑瘫患者，其不能自主控制头部动作，而在爬行过程中又需要颈部有足够的力量来使头部保持向前状态，该方案中，头部定位组件具有确定头部位置的后脑定位部，还包括对头部进行定位的前额定位部，两者共同作用使使用者的头部保持面向前方，从而使其保持正确的爬行姿势。
[0013]作为优选方案，上肢组件和下肢组件的每个肢体结构均包括上连臂和下连臂，其中上连臂通过第一关节组件连接背部组件，下连臂通过第二关节组件连接上连臂；所述第一关节组件包括球面状外关节，外关节内部活动设置一个同心的球面状内关节，并在外关节的下部沿着人体外骨骼的宽度方向开设避让口，所述上连臂穿过该避让口并连接内关节；上述外关节由沿着人体外骨骼的宽度方向设置的第一关节组件驱动电机驱动，且该第
一关节组件驱动电机的转轴轴线穿过球面状外关节的球心，并控制外关节向前或向后转动；所述第一关节组件还包括侧位电动伸缩杆，该侧位电动伸缩杆能够推动上连臂在避让口和内关节的限制下左右摆动；所述下连臂能够在第二关节组件的控制下前后摆动。上连臂连接设置在外关节内部的球面腔体中的内关节，且在外关节上设置只能使上连臂左右摆动的避让口，在第一关节组件驱动电机驱动外关节转动时，上连臂在避让口的限制作用下随外关节移动，即发生前后摆动，而设置的侧位电动伸缩杆则可以通过伸缩来控制上连臂在内关节和外关节的限制下左右摆动，由于外关节和内关节的运动都围绕一个球心，因此下连臂的关节结构更接近与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节行动姿态的外骨骼，包括人体外骨骼，该人体外骨骼包括背部组件，背部组件的上部对称安装两个上肢组件，下部对称安装两个下肢组件，其特征在于：该外骨骼还包括辅助架，辅助架的上部设置翻转机构，所述背部组件连接该翻转机构，且翻转机构能够控制人体外骨骼翻转至竖直行走位，也能控制人体外骨骼翻转至爬行行走位。2.如权利要求1所述的一种可调节行动姿态的外骨骼，其特征在于：所述背部组件通过弹性伸缩机构连接翻转机构，当人体外骨骼处于竖直行走位时，弹性伸缩机构使背部组件贴合翻转机构，当人体外骨骼处于爬行行走位时，弹性伸缩机构使背部组件远离翻转机构，同时整个人体外骨骼处于纵向浮动状态。3.如权利要求1所述的一种可调节行动姿态的外骨骼，其特征在于：所述背部组件包括连接弹性伸缩机构的连接板，还包括连接板下方的的背板，该背板由肩部的上背板和腰部的下背板组成，上背板和下背板的正面中部分别通过铰接组件铰接连接板的背面中部，且铰接组件的铰接轴的轴线位于人体脊椎上方并沿着从肩部到臀部的方向延伸；背部组件还包括伸缩杆组件I和伸缩杆组件I I，其中伸缩杆组件I和伸缩杆组件I I的上端均铰接连接板，下部分别铰接下背板和上背板，且伸缩杆组件I和伸缩杆组件II能够分别控制下背板和上背板绕铰接轴偏转。4.如权利要求3所述的一种可调节行动姿态的外骨骼，其特征在于：所述背部组件还包括四个与每个上肢组件和下肢组件一一对应的安装臂，四个安装臂分别位于背部组件的前部和后部并用于安装上肢组件和下肢组件；安装臂的后端铰接连接背板，前端连接对应的上肢组件或下肢组件，且在背板上设置对每个安装臂提供弹性牵引力的减震组件，在减震组件的限制下安装臂能够绕后端的铰接轴线相对于背部组件向背部方向发生偏转。5.如权利要求1所述的一种可调节行动姿态的外骨骼，其特征在于：所述辅助架下部呈矩形分布四个行走轮，且整个辅助架依靠四个行走轮能够在地面移动。6.如权利要求1所述的一种可调节行动姿态的外骨骼，其特征在于：在上肢组件和下肢组件靠近人体的一侧均设置绑带组件，绑带组件通过吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天，张继宇，吉金鹏，王雷，赵晴宇，
申请(专利权)人：杭州程天科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：