一种穿戴式休憩助行外骨骼.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CN109730904A(43)申请公布日2019.05.10(21)申请号201910122245.4(22)申请日2019.02.19(71)申请人刘坤地址130000吉林省长春市南关区人民大街142号(72)发明人刘坤刘勇吉硕孙震源徐洪伟骆星吉(74)专利代理机构长春市恒誉专利代理事务所(普通合伙)22212代理人李荣武(51)Int.Cl.A61H3/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图10页(54)发明名称一种穿戴式休憩助行外骨骼(57)摘要一种穿戴式休憩助行外骨骼主要包括腰间束座、控制箱、髋关节驱动装置、髋关节拉线、膝关节软轴、踝关节软轴、坐姿托带、大腿助力装置、小腿助力装置、坐姿支撑装置、足部穿戴装置，仅用两台电机驱动实现步行运动辅助与坐姿休憩功能。根据各关节的运动关系设计拉线传动与软轴传动，通过齿轮啮合、绕线卷簧等输出动力，带动轻量化的机械结构驱动步行周期中髋膝踝关节运动，对使用者提供行走运动助力；针对人体运动过程中的腿部撑地关键姿态，通过膝关节处的电磁卡位功能，适时锁死膝关节自由度，将上身体重通过外骨骼导力通路作用至地面为下肢减负；结合人体坐姿状态静力学原理和ZMP原理，通过切换机械结构实现坐姿休憩功能。CN109730904ACN109730904A权利要求书1/3页1.一种穿戴式休憩助行外骨骼，其特征在于：包括腰间束座(1)、控制箱(2)、髋关节驱动装置(3)、髋关节拉线(4)、膝关节软轴(5)、踝关节软轴(6)、坐姿托带(7)、大腿助力装置(8)、小腿助力装置(9)、坐姿支撑装置(10)、足部穿戴装置(11)，所述控制箱(2)固定在腰间束座(1)上，腰间束座(1)绑束固定在使用者腰部适当位置，髋关节拉线(4)、膝关节软轴(5)、踝关节软轴(6)分别把动力传输到相应关节处驱动人体运动，左右两组髋关节驱动装置(3)对称安装在腰部束座(1)两侧下方，分别通过髋关节拉线(4)传动，驱动髋关节运动，并且有阻尼的释放人体髋关节内外旋自由度，大腿助力装置(8)上端过盈固连于髋关节驱动装置(3)内，其下端与小腿助力装置(9)上端铰接，可实现相对转动，通过膝关节软轴(5)驱动膝关节运动，坐姿支撑装置(10)安置在小腿助力装置(9)后侧，下端与小腿助力装置(9)铰接，小腿助力装置(9)下端与足部穿戴装置(11)上端铰接，通过踝关节软轴(6)驱动小腿助力装置(9)与足部穿戴装置(11)相对转动，以辅助踝关节运动，三条坐姿托带(7)分别固定在相应位置形成‘又’字形，为人体坐姿时提供支撑，走姿时收回。2.根据权利要求1所述的一种穿戴式休憩助行外骨骼，其特征在于：所述的腰间束座(1)包括左束座(101)、螺帽(102)、中间束座(103)、销键(104)、阻尼轴(105)、右束座(106)、螺栓(107)、卡扣腰带(108)，所述左束座(101)、中间束座(103)、右束座(106)可以根据使用者需求调整使用宽度，之后通过螺栓(107)和螺帽(102)紧固为一体，通过卡扣腰带(108)绑束固定在使用者腰部适当位置，两个阻尼轴(105)分别嵌固在左束座(101)、右束座(106)外侧边缘孔座内，阻尼轴(105)下端通过销键(104)与髋关节驱动装置(3)固连。3.根据权利要求1所述的一种穿戴式休憩助行外骨骼，其特征在于：所述控制箱(2)内部为左右对称装配的两组相同的机械结构，分别输出动力控制左右下肢的运动姿态，其中每组机械结构均包括第一主轴(201)、第一绕线轮(202)、转向轮(203)、第一轴承支座(204)、单向离合器(205)、第一齿轮(206)、第二主轴(207)、电机(208)、联轴器(209)、第二轴承支座(210)、第二绕线轮(211)、第一从轴(212)、第一轴承(213)、第二轴承(214)、张紧装置(215)、第三绕线轮(216)、电源(217)、钢丝绳套(218)、第三轴承支座(219)、第二齿轮(220)、第二从轴(221)、箱体(222)，所述电源(217)固定在箱体(222)上面板内侧，为固定在箱体(222)内侧面的两台电机(208)供电，电机(208)通过联轴器(209)与第二主轴(207)相连，驱动第二主轴(207)转动，第二主轴(207)穿过第三绕线轮(216)后，继续向外穿过所固连的第一齿轮(206)和第一轴承支座(204)，终端与单向离合器(205)固连，单向离合器(205)另一侧与第一主轴(201)固连，第一主轴(201)向外穿过另外一个第一轴承支座(204)后，再穿过固连的第一绕线轮(202)，终端与嵌固在箱体(222)侧立面相应位置盲孔内的第二轴承(214)内径过盈配合，从而可实现主传动轴方向的自由转