CN212445219U - 一种被动式膝关节助力外骨骼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种被动式膝关节助力外骨骼装置，包括小腿连接件和大腿连接件，大腿连接件的下端设有大腿支撑件，小腿连接件的上端设有中间支撑件，中间支撑件和大腿支撑件通过第一转动件进行转动连接，小腿连接件上还设有小腿支撑件，大腿支撑件上转动连接有滑动内杆，小腿支撑件上转动连接有支撑外杆，支撑外杆的上端开设有滑动槽，滑动内杆的下端伸入到滑动槽，滑动槽内还设有助力弹簧，在小腿支撑件上还开设有竖向设置的滑槽，第三转动件在初始状态时位于滑槽的最上端。本方案实现了在登山、爬楼梯等大角度运动时为人体膝关节提供被动助力，而在平路行走时不会增加人体行走负荷的目的，提高了助力外骨骼的适应性。

Description

一种被动式膝关节助力外骨骼装置

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种被动式膝关节助力外骨骼装置。

背景技术

膝关节是人体运动中一个十分重要的关节，在行走过程中膝关节输出扭矩可达250Nm，功率可达120W，尤其是在进行登山、爬楼梯等大角度的运动时，人体膝关节会承受较大的作用力，当人体在持续进行登山、爬楼梯等大角度运动时，人体膝关节会出现明显的肌肉酸痛和运动疲劳的现象，因此迫切需要一种高效的膝关节助力外骨骼装置。

膝关节助力外骨骼装置，是穿戴于人体膝关节外部，并为其提供助力的仿生机械装置。

当前膝关节助力外骨骼装置分为主动式膝关节助力外骨骼装置和被动式膝关节助力外骨骼装置两种，主动式膝关节助力外骨骼装置又分为液压驱动和电机驱动，液压驱动的助力装置主要应用在外骨骼机器人领域，在大腿和小腿之间安装液压缸，通过液压***切换油路，实现对外骨骼机器人膝关节的支撑和放松，液压驱动的助力装置具有功率密度高、动态响应快的优势，但也存在液压伺服***不易于控制的问题；电机驱动的助力装置主要应用于康复医疗及助残领域，有采用电机带减速器直接作用于膝关节上的形式，也有通过电机带动连接在大腿和小腿之间的滚轴丝杠的形式，电机驱动的助力装置便于控制，但电机的功率密度低，运动速度比较慢，只适用于下肢有运动障碍的康复领域。相较于被动式膝关节助力外骨骼装置，主动式膝关节助力外骨骼装置需要能源供给和运动控制，***复杂、成本高、可靠性低。

被动式膝关节助力外骨骼装置一般设有储能装置，该储能装置通过人体膝关节的屈曲运动进行储能，并在人体膝关节回摆时释放能量进行助力，但传统的被动式膝关节助力外骨骼装置在平路行走不需要助力时，其储能装置仍然会工作，这就使得人体在平路上行走时，膝关节屈曲时仍然需要带动储能装置进行储能，从而极大的提高了人体在平路行走时的负荷，增加了平路行走时的不适感。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能够在登山、爬楼梯等大角度运动中为人体膝关节提供运动助力，同时不会增加人体在平路行走时的运动负荷的被动式膝关节助力外骨骼装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种被动式膝关节助力外骨骼装置，包括分别用于与人体小腿和大腿进行连接的小腿连接件和大腿连接件，所述大腿连接件的下端设有大腿支撑件，所述小腿连接件的上端设有中间支撑件，所述中间支撑件和所述大腿支撑件通过水平轴向设置的第一转动件进行转动连接，所述小腿连接件上还设有小腿支撑件，所述大腿支撑件上还通过水平轴向设置的第二转动件转动连接有向下设置的滑动内杆，所述小腿支撑件上还通过水平轴向设置的第三转动件转动连接有向上设置的支撑外杆，所述支撑外杆的上端开设有沿所述支撑外杆轴线方向设置的滑动槽，所述滑动内杆的下端伸入到所述滑动槽内并能够沿所述滑动槽往复滑动，所述滑动槽内还设有助力弹簧，所述助力弹簧的两端分别连接在所述滑动内杆的下端和所述滑动槽的底部，所述助力弹簧在初始状态时处于自由伸长状态，且所述助力弹簧在所述中间支撑件和所述大腿支撑件相对转动过程中能够被所述滑动内杆压缩，在所述小腿支撑件上还开设有竖向设置的滑槽，所述第三转动件在初始状态时位于所述滑槽的最上端，且所述第三转动件在所述中间支撑件和所述大腿支撑件相对转动过程中能够沿所述滑槽滑动到所述滑槽的最下端。

在本方案中，初始状态为：人体处于直立状态，也即人体膝关节运动角度为0°，此时大腿支撑件和中间支撑件之间的夹角为180°。

本实用新型的工作原理是：本方案的外骨骼装置在使用时，首先通过大腿连接件和小腿连接件分别与人体的大腿和小腿进行连接，穿戴时，大腿连接件和小腿连接件均穿戴在人体腿部的后侧，并且随着人体膝关节的转动，大腿支撑件与中间支撑件相对转动，以此来适应人体膝关节的转动，从而实现将该外骨骼装置穿戴在人体腿部的目的。

当人体行走小腿摆动膝关节屈曲时，中间支撑件与大腿支撑件之间发生相对转动以适应膝关节的运动，同时由于中间支撑件是与小腿连接件固定连接，而小腿连接件用于小腿支撑件进行连接，故中间支撑件在相对大腿支撑件转动的过程中，将使得小腿支撑件也将相对于大腿支撑件进行转动，小腿支撑件和大腿支撑件在膝关节屈曲过程中使得两者之间的相对距离变小，为了适应该相对变小的距离，上端与大腿支撑件转动连接的滑动内杆和下端与小腿支撑件转动连接的支撑外杆将跟随第三转动件共同沿滑槽向下滑动。

当人体在进行登山、爬楼梯等大角度的运动时，膝关节的屈曲幅度较大，当第三转动件滑动到滑槽的最下端时，膝关节的屈曲幅度继续加大，此时为了进一步适应大腿支撑件和小腿支撑件之间的距离的变化，滑动内杆将沿支撑外杆的滑动槽向下滑动并对助力弹簧进行压缩储能，这样当人体小腿回摆膝关节伸展时，小腿支撑件相对于大腿支撑件回转，大腿支撑件带动滑动内杆沿滑动槽向上滑动复位，滑动内杆向上滑动复位再进一步带动助力弹簧复位，助力弹簧复位过程中将释放能量为膝关节的运动提供助力； 而当人体是在平路上行走时，此时膝关节屈曲的幅度较小，在膝关节的整个屈曲过程中，第三转动件都未能滑动到滑槽的下端，因此使得支撑外杆内安装的助力弹簧将不会被压缩储能，由此使得人体在平路上行走时，助力弹簧都处于自由伸长状态，从而使得该外骨骼装置在平路上行走时不会给人体带来额外的阻力，也就不会增加人体在平路上行走时的负荷。

由此，本方案实现了在登山、爬楼梯等大角度运动时为人体膝关节提供被动助力，而在平路行走时不会增加人体行走负荷的目的，提高了助力外骨骼的适应性。

优选的，所述第三转动件滑动到所述滑槽的最下端且所述助力弹簧处于自由伸长状态时，所述大腿支撑件和所述中间支撑件形成的锐角夹角角度为55°-65°。

这样，通过综合考虑人体高度，腿部长度及行走路况等因素，人体在平路上行走膝关节弯曲的最大角度一般为55°-65°，当第三转动件滑动到滑槽最下端时，大腿支撑件和中间支撑件形成的锐角角度也设置在55°-65°，就可以使得人体在平路上行走时助力弹簧始终处于自由伸长状态，由此避免了在平路行走时给膝关节增加负荷。

优选的，所述大腿支撑件用于与所述滑动内杆连接的位置沿水平轴向方向间隔设有两个第二凸起，所述第二凸起上开设有沿水平轴向方向设置且贯穿所述第二凸起的第二连接孔，所述第二转动件为第二转轴，所述第二转轴水平轴向方向的两端分别穿过两个所述第二凸起上的第二连接孔，并与对应位置的所述第二连接孔转动连接，在所述第二转轴位于两个所述第二凸起之间的位置还开设有竖向的第二安装孔，所述滑动内杆的上端穿过所述第二安装孔并通过第二紧固件与所述第二转轴进行固定连接。

这样，通过将滑动内杆的上端与第二转轴进行固定连接，然后再将第二转轴的两端与第二凸起上的第二连接孔转动连接，由此就实现了滑动内杆与大腿支撑件之间的转动连接，以此来适应人体膝关节的运动。

优选的，所述小腿支撑件用于与所述支撑外杆连接的位置沿水平轴向方向间隔设置有两个第三凸起，所述第三凸起上开设有竖向设置且在水平轴向方向上贯穿所述第三凸起的滑槽，所述第三转动件为第三转轴，所述第三转轴水平轴向方向的两端分别穿过两个所述第三凸起上的滑槽，并与对应位置的所述滑槽转动连接，在所述第三转轴位于两个所述第三凸起之间的位置还开设有竖向的第三安装孔，所述支撑外杆的下端穿过所述第三安装孔并通过第三紧固件与所述第三转轴固定连接。

这样，通过将支撑外杆的下端与第三转轴进行固定连接，然后再将第三转轴的两端与第三凸起上的滑槽转动连接，由此就实现了支撑外杆与小腿支撑件之间的转动连接，以此来适应人体膝关节的运动。

优选的，所述大腿支撑件的下端设有水平轴向设置的第一连接凸起，所述第一连接凸起上沿其轴线方向开设有贯穿所述第一连接凸起的第一连接孔，所述中间支撑件的上端设有与所述第一连接凸起同轴线设置的第一安装凸起，所述第一安装凸起上沿其轴线方向开设有贯穿所述第一安装凸起的第一安装孔，所述第一转动件为第一转轴，所述第一转轴穿过所述第一连接孔和所述第一安装孔，以实现所述中间支撑件和所述大腿支撑件之间的转动连接。

这样，就实现了中间支撑件和大腿支撑件之间的转动连接，以此来适应人体膝关节的运动。

优选的，所述大腿支撑件的下端沿水平轴向方向间隔设有两个第一连接凸起，所述中间支撑件的上端沿水平轴向方向间隔设有两个第一安装凸起，两个所述第一安装凸起伸入到两个所述第一连接凸起之间，且所述第一安装凸起的端面与对应位置的所述第一连接凸起的端面相抵。

这样，由于人体运动过程中膝关节是不断进行屈曲和回摆运动的，故大腿支撑件和中间支撑件之间不断进行着相对的转动，通过设置两个第一连接凸起和两个第一安装凸起可以提高大腿支撑件和中间支撑件之间连接的可靠性。

优选的，所述大腿连接件上还设有具有弹性的大腿绑缚带，所述大腿绑缚带能够与所述大腿连接件共同形成用于容纳人体大腿的第一容纳空间，所述小腿连接件上设有具有弹性的小腿绑缚带，所述小腿绑缚带能够与所述小腿连接件共同形成用于容纳人体小腿的第二容纳空间。

这样，在将该外骨骼装置穿戴在人体腿部时，将人体大腿伸入到大腿绑缚带和大腿连接件形成的第一容纳空间内，将人体小腿伸入到小腿绑缚带和小腿连接件形成的第二容纳空间内，由此就实现了将该外骨骼装置穿戴在人体腿部的目的，同时大腿绑缚带和小腿绑缚带都具有弹性，可以适应不同人体的穿戴需求。

优选的，所述大腿连接件上沿水平轴向方向间隔开设有两个第一绑缚孔，所述大腿绑缚带呈长条形结构，且所述大腿绑缚带长度方向的两端均设有第一粘接部，所述大腿绑缚带长条形结构的一端依次穿过两个所述第一绑缚孔后能够与所述大腿绑缚带长条形结构的另一端通过第一粘接部粘接在一起，以使得所述大腿绑缚带与所述大腿连接件共同形成用于容纳人体大腿的第一容纳空间；

所述小腿连接件上沿水平轴向方向间隔开设有两个第二绑缚孔，所述小腿绑缚带呈长条形结构，且所述小腿绑缚带长度方向的两端均设有第二粘接部，所述大腿绑缚带长条形结构的一端依次穿过两个所述第二绑缚孔后能够与所述小腿绑缚带长条形结构的另一端通过第二粘接部粘接在一起，以使得所述小腿绑缚带与所述小腿连接件共同形成用于容纳人体小腿的第二容纳空间。

这样，在进行该外骨骼装置的穿戴时，将大腿绑缚带两端的第一粘接部分开，同时将小腿绑缚带两端的第二粘接部分开，然后将该外骨骼装置放置在与人体腿部对应的位置，再将大腿绑缚带两端的第一粘接部粘接在一起，小腿绑缚带两端的第二粘接部也粘接在一起，由此就将外骨骼装置穿戴在了人体的腿部，当需要取下该外骨骼装置时，分别将第一粘接部和第二粘接部分开即可，由此方便的实现了该外骨骼装置的穿戴和取下。

优选的，所述大腿连接件、所述大腿支撑件、所述中间支撑件和所述小腿连接件用于与人体腿部接触的一侧均呈与人体腿部相适应的弧形结构。

这样，使得改外骨骼装置穿戴好后，大腿连接件、大腿支撑件、中间支撑件和小腿连接件能更好的与人体的腿部相接触，提高穿戴的舒适性。

优选的，所述大腿连接件和所述小腿连接件均采用皮革制成。

这样，皮革具有柔软、透气的特点，采用皮革制成大腿连接件和小腿连接件，穿戴时能更好的与人体的腿部行走相适应，同时穿戴起来也更加的舒适透气。

附图说明

图1为本实用新型被动式膝关节助力外骨骼装置的一个视角的结构示意图；

图2为本实用新型被动式膝关节助力外骨骼装置的另一个视角的结构示意图；

图3为本实用新型被动式膝关节助力外骨骼装置的再一个视角的结构示意图；

图4为本实用新型被动式膝关节助力外骨骼装置的后侧正视图；

图5为图4中A-A的剖视图；

图6为本实用新型被动式膝关节助力外骨骼装置穿戴在人体腿部上楼梯时的示意图。

附图标记说明：大腿连接件1、小腿连接件2、大腿支撑件3、中间支撑件4、小腿支撑件5、第一转轴6、第二转轴7、第三转轴8、滑槽9、滑动内杆10、支撑外杆11、大腿绑缚带12、第一粘接部121、小腿绑缚带13、第二粘接部131、第一连接凸起14、第一安装凸起1、助力弹簧16。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

如附图1到附图6所示，一种被动式膝关节助力外骨骼装置，包括分别用于与人体小腿和大腿进行连接的小腿连接件2和大腿连接件1，大腿连接件1的下端设有大腿支撑件3，小腿连接件2的上端设有中间支撑件4，中间支撑件4和大腿支撑件3通过水平轴向设置的第一转动件进行转动连接，小腿连接件2上还设有小腿支撑件5，大腿支撑件3上还通过水平轴向设置的第二转动件转动连接有向下设置的滑动内杆10，小腿支撑件5上还通过水平轴向设置的第三转动件转动连接有向上设置的支撑外杆11，支撑外杆11的上端开设有沿支撑外杆轴线方向设置的滑动槽，滑动内杆10的下端伸入到滑动槽内并能够沿滑动槽往复滑动，滑动槽内还设有助力弹簧16，助力弹簧16的两端分别连接在滑动内杆10的下端和滑动槽的底部，助力弹簧16在初始状态时处于自由伸长状态，且助力弹簧16在中间支撑件4和大腿支撑件3相对转动过程中能够被滑动内杆10压缩，在小腿支撑件5上还开设有竖向设置的滑槽9，第三转动件在初始状态时位于滑槽9的最上端，且第三转动件在中间支撑件4和大腿支撑件3相对转动过程中能够沿滑槽9滑动到滑槽9的最下端。

在本方案中，初始状态为：人体处于直立状态，也即人体膝关节运动角度为0°，此时大腿支撑件3和中间支撑件4之间的夹角为180°。

本实用新型的工作原理是：本方案的外骨骼装置在使用时，首先通过大腿连接件1和小腿连接件2分别与人体的大腿和小腿进行连接，穿戴时，大腿连接件1和小腿连接件2均穿戴在人体腿部的后侧，并且随着人体膝关节的转动，大腿支撑件3与中间支撑件4相对转动，以此实现将该外骨骼装置穿戴在人体腿部的目的。

当人体行走小腿摆动膝关节屈曲时，中间支撑件4与大腿支撑件3之间发生相对转动以适应膝关节的运动，同时由于中间支撑件4是与小腿连接件2固定连接，而小腿连接件2用于小腿支撑件5进行连接，故中间支撑件4在相对大腿支撑件3转动的过程中，将使得小腿支撑件5也将相对于大腿支撑件3进行转动，小腿支撑件5和大腿支撑件3在膝关节屈曲过程中使得两者之间的相对距离变小，为了适应该相对变小的距离，上端与大腿支撑件3转动连接的滑动内杆10和下端与小腿支撑件5转动连接的支撑外杆11将跟随第三转动件共同沿滑槽9向下滑动。

当人体在进行登山、爬楼梯等大角度的运动时，膝关节的屈曲幅度较大，当第三转动件滑动到滑槽9的最下端时，膝关节的屈曲幅度继续加大，此时为了进一步适应大腿支撑件3和小腿支撑件5之间的距离的变化，滑动内杆10将沿支撑外杆11的滑动槽向下滑动并对助力弹簧16进行压缩储能，这样当人体小腿回摆膝关节伸展时，小腿支撑件5相对于大腿支撑件3回转，大腿支撑件3带动滑动内杆10沿滑动槽向上滑动复位，滑动内杆10向上滑动复位再进一步带动助力弹簧16复位，助力弹簧16复位过程中将释放能量为膝关节的运动提供助力； 而当人体是在平路上行走时，此时膝关节屈曲的幅度较小，在膝关节的整个屈曲过程中，第三转动件都未能滑动到滑槽9的下端，因此使得支撑外杆11内安装的助力弹簧16将不会被压缩储能，由此使得人体在平路上行走时，助力弹簧16都处于自由伸长状态，从而使得该外骨骼装置在平路上行走时不会给人体带来额外的阻力，也就不会增加人体在平路上行走时的负荷。

由此，本方案实现了在登山、爬楼梯等大角度运动时为人体膝关节提供助力，而在平路行走时不会增加人体行走负荷的目的，提高了助力外骨骼的适应性。

在本实施例中，第三转动件滑动到滑槽9的最下端且助力弹簧16处于自由伸长状态时，大腿支撑件3和中间支撑件4形成的锐角夹角角度为55°-65°。

这样，通过综合考虑人体高度，腿部长度及行走路况等因素，人体在平路上行走膝关节弯曲的最大角度一般为55°-65°，当第三转动件滑动到滑槽9最下端时，大腿支撑件3和中间支撑件4形成的锐角角度也设置在55°-65°，就可以使得人体在平路上行走时助力弹簧16始终处于自由伸长状态，由此避免了在平路行走时给膝关节增加负荷。

在本实施例中，大腿支撑件3用于与滑动内杆10连接的位置沿水平轴向方向间隔设有两个第二凸起，第二凸起上开设有沿水平轴向方向设置且贯穿第二凸起的第二连接孔，第二转动件为第二转轴7，第二转轴7水平轴向方向的两端分别穿过两个第二凸起上的第二连接孔，并与对应位置的第二连接孔转动连接，在第二转轴7位于两个第二凸起之间的位置还开设有竖向的第二安装孔，滑动内杆10的上端穿过第二安装孔并通过第二紧固件与第二转轴7进行固定连接。

这样，通过将滑动内杆10的上端与第二转轴7进行固定连接，然后再将第二转轴7的两端与第二凸起上的第二连接孔转动连接，由此就实现了滑动内杆10与大腿支撑件3之间的转动连接，以此来适应人体膝关节的运动。

在本实施例中，小腿支撑件5用于与支撑外杆11连接的位置沿水平轴向方向间隔设置有两个第三凸起，第三凸起上开设有竖向设置且在水平轴向方向上贯穿第三凸起的滑槽9，第三转动件为第三转轴8，第三转轴8水平轴向方向的两端分别穿过两个第三凸起上的滑槽9，并与对应位置的滑槽9转动连接，在第三转轴8位于两个第三凸起之间的位置还开设有竖向的第三安装孔，支撑外杆11的下端穿过第三安装孔并通过第三紧固件与第三转轴8固定连接。

这样，通过将支撑外杆11的下端与第三转轴8进行固定连接，然后再将第三转轴8的两端与第三凸起上的滑槽9转动连接，由此就实现了支撑外杆11与小腿支撑件5之间的转动连接，以此来适应人体膝关节的运动。

在本实施例中，大腿支撑件3的下端设有水平轴向设置的第一连接凸起14，第一连接凸起14上沿其轴线方向开设有贯穿第一连接凸起14的第一连接孔，中间支撑件4的上端设有与第一连接凸起14同轴线设置的第一安装凸起15，第一安装凸起15上沿其轴线方向开设有贯穿第一安装凸起15的第一安装孔，第一转动件为第一转轴6，第一转轴6穿过第一连接孔和第一安装孔，以实现中间支撑件4和大腿支撑件3之间的转动连接。

这样，就实现了中间支撑件4和大腿支撑件3之间的转动连接，以此来适应人体膝关节的运动。

在本实施例中，大腿支撑件3的下端沿水平轴向方向间隔设有两个第一连接凸起14，中间支撑件4的上端沿水平轴向方向间隔设有两个第一安装凸起15，两个第一安装凸起15伸入到两个第一连接凸起14之间，且第一安装凸起15的端面与对应位置的第一连接凸起14的端面相抵。

这样，由于人体运动过程中膝关节是不断进行屈曲和回摆运动的，故大腿支撑件3和中间支撑件4之间不断进行着相对的转动，通过设置两个第一连接凸起14和两个第一安装凸起15可以提高大腿支撑件3和中间支撑件4之间连接的可靠性。

在本实施例中，大腿连接件1上还设有具有弹性的大腿绑缚带12，大腿绑缚带12能够与大腿连接件1共同形成用于容纳人体大腿的第一容纳空间，小腿连接件2上设有具有弹性的小腿绑缚带13，小腿绑缚带13能够与小腿连接件2共同形成用于容纳人体小腿的第二容纳空间。

这样，在将该外骨骼装置穿戴在人体腿部时，将人体大腿伸入到大腿绑缚带12和大腿连接件1形成的第一容纳空间内，将人体小腿伸入到小腿绑缚带13和小腿连接件2形成的第二容纳空间内，由此就实现了将该外骨骼装置穿戴在人体腿部的目的，同时大腿绑缚带12和小腿绑缚带13都具有弹性，可以适应不同人体的穿戴需求。

在本实施例中，大腿连接件1上沿水平轴向方向间隔开设有两个第一绑缚孔，大腿绑缚带12呈长条形结构，且大腿绑缚带12长度方向的两端均设有第一粘接部121，大腿绑缚带12长条形结构的一端依次穿过两个第一绑缚孔后能够与大腿绑缚带12长条形结构的另一端通过第一粘接部121粘接在一起，以使得大腿绑缚带12与大腿连接件1共同形成用于容纳人体大腿的第一容纳空间；

小腿连接件2上沿水平轴向方向间隔开设有两个第二绑缚孔，小腿绑缚带13呈长条形结构，且小腿绑缚带13长度方向的两端均设有第二粘接部131，大腿绑缚带12长条形结构的一端依次穿过两个第二绑缚孔后能够与小腿绑缚带13长条形结构的另一端通过第二粘接部131粘接在一起，以使得小腿绑缚带13与小腿连接件2共同形成用于容纳人体小腿的第二容纳空间。

这样，在进行该外骨骼装置的穿戴时，将大腿绑缚带12两端的第一粘接部121分开，同时将小腿绑缚带13两端的第二粘接部131分开，然后将该外骨骼装置放置在与人体腿部对应的位置，再将大腿绑缚带12两端的第一粘接部121粘接在一起，小腿绑缚带13两端的第二粘接部131也粘接在一起，由此就将外骨骼装置穿戴在了人体的腿部，当需要取下该外骨骼装置时，分别将第一粘接部121和第二粘接部131分开即可，由此方便的实现了该外骨骼装置的穿戴和取下。

在本实施例中，大腿连接件1、大腿支撑件3、中间支撑件4和小腿连接件2用于与人体腿部接触的一侧均呈与人体腿部相适应的弧形结构。

这样，使得改外骨骼装置穿戴好后，大腿连接件1、大腿支撑件3、中间支撑件4和小腿连接件2能更好的与人体的腿部相接触，提高穿戴的舒适性。

在本实施例中，大腿连接件1和小腿连接件2均采用皮革制成。

这样，皮革具有柔软、透气的特点，采用皮革制成大腿连接件1和小腿连接件2，穿戴时能更好的与人体的腿部行走相适应，同时穿戴起来也更加的舒适透气。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，包括分别用于与人体小腿和大腿进行连接的小腿连接件和大腿连接件，所述大腿连接件的下端设有大腿支撑件，所述小腿连接件的上端设有中间支撑件，所述中间支撑件和所述大腿支撑件通过水平轴向设置的第一转动件进行转动连接，所述小腿连接件上还设有小腿支撑件，所述大腿支撑件上还通过水平轴向设置的第二转动件转动连接有向下设置的滑动内杆，所述小腿支撑件上还通过水平轴向设置的第三转动件转动连接有向上设置的支撑外杆，所述支撑外杆的上端开设有沿所述支撑外杆轴线方向设置的滑动槽，所述滑动内杆的下端伸入到所述滑动槽内并能够沿所述滑动槽往复滑动，所述滑动槽内还设有助力弹簧，所述助力弹簧的两端分别连接在所述滑动内杆的下端和所述滑动槽的底部，所述助力弹簧在初始状态时处于自由伸长状态，且所述助力弹簧在所述中间支撑件和所述大腿支撑件相对转动过程中能够被所述滑动内杆压缩，在所述小腿支撑件上还开设有竖向设置的滑槽，所述第三转动件在初始状态时位于所述滑槽的最上端，且所述第三转动件在所述中间支撑件和所述大腿支撑件相对转动过程中能够沿所述滑槽滑动到所述滑槽的最下端。

2.根据权利要求1所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述第三转动件滑动到所述滑槽的最下端且所述助力弹簧处于自由伸长状态时，所述大腿支撑件和所述中间支撑件形成的锐角夹角角度为55°-65°。

3.根据权利要求1所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述大腿支撑件用于与所述滑动内杆连接的位置沿水平轴向方向间隔设有两个第二凸起，所述第二凸起上开设有沿水平轴向方向设置且贯穿所述第二凸起的第二连接孔，所述第二转动件为第二转轴，所述第二转轴水平轴向方向的两端分别穿过两个所述第二凸起上的第二连接孔，并与对应位置的所述第二连接孔转动连接，在所述第二转轴位于两个所述第二凸起之间的位置还开设有竖向的第二安装孔，所述滑动内杆的上端穿过所述第二安装孔并通过第二紧固件与所述第二转轴进行固定连接。

4.根据权利要求1所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述小腿支撑件用于与所述支撑外杆连接的位置沿水平轴向方向间隔设置有两个第三凸起，所述第三凸起上开设有竖向设置且在水平轴向方向上贯穿所述第三凸起的滑槽，所述第三转动件为第三转轴，所述第三转轴水平轴向方向的两端分别穿过两个所述第三凸起上的滑槽，并与对应位置的所述滑槽转动连接，在所述第三转轴位于两个所述第三凸起之间的位置还开设有竖向的第三安装孔，所述支撑外杆的下端穿过所述第三安装孔并通过第三紧固件与所述第三转轴固定连接。

5.根据权利要求1所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述大腿支撑件的下端设有水平轴向设置的第一连接凸起，所述第一连接凸起上沿其轴线方向开设有贯穿所述第一连接凸起的第一连接孔，所述中间支撑件的上端设有与所述第一连接凸起同轴线设置的第一安装凸起，所述第一安装凸起上沿其轴线方向开设有贯穿所述第一安装凸起的第一安装孔，所述第一转动件为第一转轴，所述第一转轴穿过所述第一连接孔和所述第一安装孔，以实现所述中间支撑件和所述大腿支撑件之间的转动连接。

6.根据权利要求5所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述大腿支撑件的下端沿水平轴向方向间隔设有两个第一连接凸起，所述中间支撑件的上端沿水平轴向方向间隔设有两个第一安装凸起，两个所述第一安装凸起伸入到两个所述第一连接凸起之间，且所述第一安装凸起的端面与对应位置的所述第一连接凸起的端面相抵。

7.根据权利要求1所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述大腿连接件上还设有具有弹性的大腿绑缚带，所述大腿绑缚带能够与所述大腿连接件共同形成用于容纳人体大腿的第一容纳空间，所述小腿连接件上设有具有弹性的小腿绑缚带，所述小腿绑缚带能够与所述小腿连接件共同形成用于容纳人体小腿的第二容纳空间。

8.根据权利要求7所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述大腿连接件上沿水平轴向方向间隔开设有两个第一绑缚孔，所述大腿绑缚带呈长条形结构，且所述大腿绑缚带长度方向的两端均设有第一粘接部，所述大腿绑缚带长条形结构的一端依次穿过两个所述第一绑缚孔后能够与所述大腿绑缚带长条形结构的另一端通过第一粘接部粘接在一起，以使得所述大腿绑缚带与所述大腿连接件共同形成用于容纳人体大腿的第一容纳空间；

所述小腿连接件上沿水平轴向方向间隔开设有两个第二绑缚孔，所述小腿绑缚带呈长条形结构，且所述小腿绑缚带长度方向的两端均设有第二粘接部，所述大腿绑缚带长条形结构的一端依次穿过两个所述第二绑缚孔后能够与所述小腿绑缚带长条形结构的另一端通过第二粘接部粘接在一起，以使得所述小腿绑缚带与所述小腿连接件共同形成用于容纳人体小腿的第二容纳空间。

9.根据权利要求1所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述大腿连接件、所述大腿支撑件、所述中间支撑件和所述小腿连接件用于与人体腿部接触的一侧均呈与人体腿部相适应的弧形结构。

10.根据权利要求1所述的被动式膝关节助力外骨骼装置，其特征在于，所述大腿连接件和所述小腿连接件均采用皮革制成。

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