CN112847316A - 一种可支撑的下肢助力外骨骼 - Google Patents
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Abstract
一种可支撑的下肢助力外骨骼，属于助力机械装置技术领域。它包括腰部绑定带、大腿底板、小腿支撑板及脚板，所述腰部绑定带上连接有两条腰部连接带，所述腰部连接带的下端铰接有大腿连杆，所述大腿连杆通过轴销与大腿底板的上端相连接，所述大腿底板的下端与小腿支撑板的上端铰接连接，所述小腿支撑板的下端通过小腿连杆与脚板相连接。本发明外骨骼穿戴于人体大腿小腿后侧，带动大腿小腿运动时不会有错位，能更好地承受人体重力；且与人体接触的表面设置为弧形，更加贴合人体大腿小腿，使得穿戴者更加舒适；且支撑杆设置于大腿后侧，展开所需空间极小，因此能用于很多狭小空间；支撑杆下端设置有橡胶垫，上端有限位装置，使得其更加稳定。
Description
技术领域
本发明属于助力机械装置技术领域，具体涉及一种可支撑的下肢助力外骨骼。
背景技术
很多腿脚不便的人不仅不能长时间站立，他们站立一段时间之后需要坐下休息，而且行走困难、不能走路过多。因此外骨骼装置就成为解决这些问题的一个有效方案。
现有的外骨骼装置一般穿戴于人体的两侧，为行走提供动力，带动大腿小腿运动，而无法为人体提供重力支撑，但是也有少数穿戴于大腿小腿后侧的，例如，专利201720999264.1“一种便携式下肢外骨骼机器人的坐立装置”通过设置在腰部侧面的关联机构连接支撑杆，行走时支撑杆收于背后，坐下时把背后的支撑杆旋转到下面实现支撑。但在某些狭小空间无法把支撑杆转动到下方。专利201611070001.9“一种下肢助力外骨骼机构***”给出了一套穿戴在两侧的外骨骼，通过气液驱动外骨骼，带动关节运动。但是关节运动时与人的大腿小腿会有个错位，舒适感不能得到满足。专利CN201710706919.6“基于重力支撑的下肢助力外骨骼”是一套穿戴在人体下肢后部的外骨骼，外骨骼屈膝坐下全靠膝关节三角形机构支撑，坐下时穿戴者的重心会在支撑的后方，导致容易向后倒。专利CN201721139616.2“下肢外骨骼机器人及康复机器人”所述的外骨骼机器人，踝关节拥有两个自由度，即前后与左右转动。但是脚踝的运动不只有前后与左右转动，还包括内旋外旋的运动，因此两个转动无法满足脚踝的所有运动。专利CN201711174133.0“一种半被动轻量型下肢外骨骼”所述为一款穿戴于身体两侧的轻量型外骨骼，主动驱动髋关节，而膝关节与踝关节均为被动自由度，达到助力行走的目的。但是它不能满足不同尺寸身材的人使用，无法调节尺寸。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种可支撑的下肢助力外骨骼，该外骨骼主要针对腿脚不便不能长时间站立的人而设计的，解决了使用者无法及时获得可坐下条件的问题。
本发明提供如下技术方案：一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于：包括腰部绑定带、大腿底板、小腿支撑板及脚板，所述腰部绑定带上连接有两条腰部连接带，所述腰部连接带的下端铰接有大腿连杆，所述大腿连杆通过轴销与大腿底板的上端相连接，所述大腿底板的下端与小腿支撑板的上端铰接连接，所述小腿支撑板的下端通过小腿连杆与脚板相连接。
所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述大腿连杆的下端***大腿底板的上部，所述大腿连杆的侧部开设有若干个便于轴销安装的限位孔，所述大腿底板上开设有与若干个限位孔相对应的通孔，所述大腿底板上与人体接触面呈弧形结构，贴合人体大腿曲线，所述大腿底板的中部设有弹性的大腿绑定带。
所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述大腿底板背部的上端铰接有支撑杆，背部的中部设置有便于支撑杆旋转固定的卡口。
所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述大腿底板与支撑杆铰接处设有限位结构，支撑杆的底部设有橡胶垫，以增强坐立姿态下外骨骼的稳定性。
所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述小腿支撑板上与人体接触面呈弧形结构，贴合人体小腿曲线，所述小腿支撑板的中部设置有弹性的小腿绑定带。
所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述小腿支撑板与小腿连杆之间通过轴销连接，所述小腿连杆的上端***小腿支撑板的下部，所述小腿连杆的侧部开设有若干个便于轴销安装的限位孔，所述小腿支撑板上开设有与若干个限位孔相对应的通孔。
所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述小腿连杆的下端设有球状轴头，所述脚板上设置有能够包络球状轴头的空心球，所述小腿连杆与脚板之间通过球状轴头与空心球形成球窝连接。
所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述脚板的中部设有弹性的脚板绑定带。
通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1）本发明外骨骼穿戴于人体大腿小腿后侧，带动大腿小腿运动时不会有错位，能更好地承受人体重力；且与人体接触的表面设置为弧形，更加贴合人体大腿小腿，使得穿戴者更加舒适；
2）本发明结构中，支撑杆设置于大腿后侧，展开所需空间极小，因此能用于很多狭小空间；支撑杆下端设置有橡胶垫，上端有限位装置，使得其更加稳定；
3）本发明设置有大腿小腿连杆，可以多档位调节，可以适应不同身材参数的使用者；
4）本发明结构中，小腿连杆与脚板通过仿照人体球窝关节的机构连接，使得脚板能够拥有多个自由度。
附图说明
图1为本发明的坐姿结构示意图；
图2为本发明的站姿结构示意图；
图3为本发明的大腿支撑杆收起结构示意图；
图4为本发明的大腿支撑杆展开结构示意图；
图5为本发明的大腿连杆与大腿支撑板结构示意图；
图6为本发明的小腿连杆与小腿支撑板结构示意图；
图7为本发明的小腿连杆与脚板结构示意图。
图中：1、腰部绑定带；2、腰部连接带；3、大腿底板；4、大腿绑定带；5、支撑杆；6、卡口；7、小腿支撑板；8、小腿绑定带；9、脚板；10、小腿连杆；11、大腿连杆。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合说明书附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
请参阅图1-7，一种可支撑的下肢助力外骨骼，包括腰部绑定带1、大腿底板3、支撑杆5、小腿支撑板7及脚板9。
腰部绑定带1上连接有两条腰部连接带2，腰部连接带2的下端铰接有大腿连杆11，大腿底板3的上端开设有安装孔，大腿连杆11的下端***大腿底板3上部的安装孔内，大腿连杆11的侧部开设有四个限位孔，大腿底板3侧部对应设置有四个通孔，根据使用者不同的身材尺寸，调整大腿底板3与大腿连杆11之间的相对位置，调整完成后，用销轴穿过大腿连杆11上合适位置的限位孔及大腿底板3对应的通孔，将大腿底板3与大腿连杆11之间固定，通过大腿连杆11上设置的四个限位孔及大腿底板3设置的通孔，能够实现大腿底板3与大腿连杆11之间相对位置的多档调节。
每个大腿底板3的下端均铰接连接一个小腿支撑板7，小腿支撑板7的下端通过小腿连杆10与脚板9可调节连接。
该小腿连杆10侧部开设四个限位孔，小腿支撑板7侧部对应开设四个通孔，小腿支撑板7与小腿连杆10之间采用销轴连接固定，根据使用者不同的身材尺寸，调整小腿支撑板7与小腿连杆10之间的相对位置，调整完成后，用销轴穿过小腿连杆10合适位置的限位孔及小腿支撑板7对应的通孔，将小腿支撑板7与小腿连杆10固定，通过小腿连杆10上设置的四个限位孔及小腿支撑板7上设置的四个通孔，能够实现小腿连杆10与小腿支撑板7之间相对位置的多档调节。
小腿连杆10下端端部设有球状轴头，脚板9上设置有能够包络球状轴头的空心球，所述小腿连杆10与脚板9之间通过球状轴头与空心球形成球窝连接，该球窝连结构仿照人体球窝关设计，使得脚板9能够拥有多个自由度。
该结构中的大腿底板3及小腿支撑板7上均设有与人体接触面呈弧形结构，分别贴合人体大腿、小腿曲线，使得穿戴者更加舒适。大腿底板3、小腿支撑板7及脚板9上均设有弹性的绑带，便于使用者穿戴。
此外，大腿底板3背部的上端铰接有支撑杆5，背部的中部设置有便于支撑杆5旋转固定的卡口6，支撑杆5设置于大腿后侧，展开所需空间极小，适用于很多狭小空间，支撑杆5下端设有橡胶垫，增强了坐立姿态下外骨骼的稳定性。
本发明装置的操作过程如下：
穿戴者将腰部绑定带1绑定于人体腰部，按照自身需求选择大腿连杆11与小腿连杆10的限位孔，用轴销固定。然后，将大腿绑定带4与小腿绑定带8绑定于人体腿部，调节脚板9至贴合脚底，将脚板9上的绑定带绑定于脚部。
站立或行走时，往内旋转收起支撑杆5，直到旋转到接触卡口6，将支撑杆5按入卡口6之中，达到固定支撑杆5的目的，支撑杆5不会干扰行走与站立。
坐下时，往外旋转支撑杆5，使其脱离卡口6，旋转到90°左右装上限位装置之后，支撑杆5落地，可支撑人体重力，完成坐下的姿势。
本发明可以使得使用者快速地在站立行走与坐下两个动作之间切换，且受空间大小影响极小，操作简单，使用者能够迅速掌握操作的方法
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于：包括腰部绑定带（1）、大腿底板（3）、小腿支撑板（7）及脚板（9），所述腰部绑定带（1）上连接有两条腰部连接带（2），所述腰部连接带（2）的下端铰接有大腿连杆（11），所述大腿连杆（11）通过轴销与大腿底板（3）的上端相连接，所述大腿底板（3）的下端与小腿支撑板（7）的上端铰接连接，所述小腿支撑板（7）的下端通过小腿连杆（10）与脚板（9）相连接。
2.根据权利要求1所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述大腿连杆（11）的下端***大腿底板（3）的上部，所述大腿连杆（11）的侧部开设有若干个便于轴销安装的限位孔，所述大腿底板（3）上开设有与若干个限位孔相对应的通孔，所述大腿底板（3）上与人体接触面呈弧形结构，贴合人体大腿曲线，所述大腿底板（3）的中部设有弹性的大腿绑定带（4）。
3.根据权利要求1或2所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述大腿底板（3）背部的上端铰接有支撑杆（5），背部的中部设置有便于支撑杆（5）旋转固定的卡口（6）。
4.根据权利要求1所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述大腿底板（3）与支撑杆（5）铰接处设有限位结构，支撑杆（5）的底部设有橡胶垫，以增强坐立姿态下外骨骼的稳定性。
5.根据权利要求1所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述小腿支撑板（7）上与人体接触面呈弧形结构，贴合人体小腿曲线，所述小腿支撑板（7）的中部设置有弹性的小腿绑定带（8）。
6.根据权利要求1所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述小腿支撑板（7）与小腿连杆（10）之间通过轴销连接，所述小腿连杆（10）的上端***小腿支撑板（7）的下部，所述小腿连杆（10）的侧部开设有若干个便于轴销安装的限位孔，所述小腿支撑板（7）上开设有与若干个限位孔相对应的通孔。
7.根据权利要求6所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述小腿连杆（10）的下端设有球状轴头，所述脚板（9）上设置有能够包络球状轴头的空心球，所述小腿连杆（10）与脚板（9）之间通过球状轴头与空心球形成球窝连接。
8.根据权利要求6所述的一种可支撑的下肢助力外骨骼，其特征在于所述脚板（9）的中部设有弹性的脚板绑定带。
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