下肢外骨骼驱动器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110559162A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910806014.5(22)申请日2019.08.29(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区清华园(72)发明人关鑫宇李银波卢仁浩孟庆慧季林红(74)专利代理机构北京清亦华知识产权代理事务所(普通合伙)11201代理人方芳(51)Int.Cl.A61H3/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称下肢外骨骼驱动器(57)摘要本发明公开了一种下肢外骨骼驱动器，包括驱动装置、机架、主轴、转盘、棘轮和棘爪组件，主轴可自由转动地安装在机架上；转盘固定在主轴上；棘轮可自由转动地套装在主轴上；棘爪组件包括第一棘爪和第二棘爪，第一棘爪可枢转地安装在机架上，第二棘爪可枢转地安装在转盘上；当第一棘爪与棘轮啮合且第二棘爪与棘轮拨离时，棘轮静止，转盘可随下肢后摆伸展而逆着棘轮的棘齿方向从第一位置转动到第二位置；当转盘转动到第二位置时，第一棘爪与棘轮拨离且第二棘爪与棘轮啮合，驱动装置驱动转盘顺着棘轮的棘齿方向转动，从而推动下肢向前迈进。本发明能够为脊髓损伤患者行走提供外源力，使肌肉损伤平面更高的患者也能够使用，且体积小、控制方便。CN110559162ACN110559162A权利要求书1/2页1.一种下肢外骨骼驱动器，其特征在于，包括：驱动装置；机架；主轴，所述主轴的两端分别可自由转动地安装在所述机架的两端上；转盘，所述转盘套装且固定在所述主轴上，所述转盘可在第一位置和第二位置之间往复周期性转动；棘轮，所述棘轮可自由转动地套装在所述主轴上且与所述驱动装置相连；棘爪组件，所述棘爪组件包括第一棘爪和第二棘爪，所述第一棘爪可枢转地安装在所述机架上且与所述棘轮处于啮合或拨离状态，所述第二棘爪可枢转地安装在所述转盘上且与所述棘轮处于啮合或拨离状态；当所述第一棘爪与所述棘轮处于啮合状态且所述第二棘爪与所述棘轮相应地处于拨离状态，所述棘轮保持静止状态，所述转盘逆着所述棘轮的棘齿方向从所述第一位置转动到所述第二位置；当所述转盘转动到所述第二位置时，所述第一棘爪与所述棘轮进入拨离状态且所述第二棘爪与所述棘轮进入啮合状态，所述驱动装置驱动所述转盘顺着所述棘轮的棘齿方向转动，直到所述转盘转动到所述第一位置时，所述第一棘爪与所述棘轮进入啮合状态且所述第二棘爪与所述棘轮进入拨离状态。2.根据权利要求1所述的下肢外骨骼驱动器，其特征在于，所述驱动装置包括电机、传动组件和扭簧，所述传动组件可自由转动地套装在所述主轴上，所述传动组件的一端与所述电机相连，所述传动组件的另一端与所述扭簧的一端固定，所述扭簧的另一端与所述棘轮固定；当所述第一棘爪与所述棘轮处于啮合状态且所述第二棘爪与所述棘轮相应地处于拨离状态，所述棘轮保持静止状态，所述转盘逆着所述棘轮的棘齿方向从所述第一位置转动到所述第二位置，所述电机驱动所述传动组件转动使得所述扭簧产生扭转变形而储能；当所述转盘转动到所述第二位置时，所述第一棘爪与所述棘轮进入拨离状态且所述第二棘爪与所述棘轮进入啮合状态，所述扭簧释放能量驱动所述棘轮和所述转盘顺着所述棘轮的棘齿方向转动，使所述转盘从所述第二位置转到所述第一位置；当所述转盘转动到所述第一位置时，所述第一棘爪与所述棘轮再次进入啮合状态且所述第二棘爪与所述棘轮进入拨离状态。3.根据权利要求2所述的下肢外骨骼驱动器，其特征在于，所述传动组件包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述电机相连，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；所述述第二齿轮可自由转动地套装在所述主轴上且靠近所述机架的一端，所述转盘靠近所述机架的另一端，所述棘轮位于所述第二齿轮和所述转盘之间，所述扭簧的一端固定在所述第二齿轮上。4.根据权利要求3所述的下肢外骨骼驱动器，其特征在于，所述驱动装置还包括电机支架，所述电机支架与所述机架固定，所述电机安装在所述电机支架上。5.根据权利要求3所述的下肢外骨骼驱动器，其特征在于，所述第一齿轮为小锥齿轮，所述第二齿轮为大锥齿轮。6.根据权利要求3所述的下肢外骨骼驱动器，其特征在于，所述主轴的两端分别通过第一轴承安装在所述机架的两端上；所述第二齿轮通过第二轴承安装在所述主轴上；所述棘轮通过第三轴承安装在所述主轴上；所述棘轮通过键固定在所述主轴上。7.根据权利要求1-6中任意一项所述的下肢外骨骼驱动器，其特征在于，还包括拨柱组2CN110559162A权利要求书2/2页件，所述拨柱组件包括第一拨柱、第二拨柱、第三拨柱和第四拨柱，所述第一拨柱和所述第二拨柱间隔开地固定在所述机架上，所述第三拨柱和所述第四拨柱间隔开地固定在所述转盘上；当所述转盘转到所述第一位置时，所述第四拨柱使得所述第一棘爪与所述棘轮由拨离状