利索能及
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专利号: 202121168232X
申请人: 重庆理工大学
专利类型:实用新型
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-18
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种负重支撑助力外骨骼装置,包括背部机构、腰部机构、髋关节机构、膝关节机构和踝关节机构,所述腰部机构上设有用于放置重物的置物板,其特征在于,所述膝关节机构包括大腿杆和小腿杆,所述大腿杆和所述小腿杆通过第一转动支撑机构进行连接,以使得当人体腿部处于摆动相状态时,所述大腿杆和所述小腿杆之间能够相对转动以适应人体腿部的前屈和后伸运动,且当人体腿部处于支撑相状态时,所述大腿杆和所述小腿杆能够在竖向方向相抵以提供支撑助力;所述踝关节机构与所述小腿杆的下端通过第二转动支撑机构进行连接,以使得当人体腿部处于摆动相状态时,所述踝关节机构和所述小腿杆之间能够相对转动以适应人体踝关节的趾屈和背屈运动,且当人体腿部处于支撑相状态时,所述踝关节机构和所述小腿杆能够在竖向方向相抵以提供支撑助力。

2.根据权利要求1所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,所述第一转动支撑机构包括第一偏置转轴,在所述大腿杆用于与所述小腿杆连接的一端沿纵向方向的后端凸出设有大腿连接部,在所述小腿杆用于与所述大腿杆连接的一端沿纵向方向的后端凸出设有小腿连接部,所述大腿连接部和所述小腿连接部通过所述第一偏置转轴进行转动连接,初始状态下,所述大腿杆用于与所述小腿杆的连接端沿纵向方向的前端面与对应位置所述小腿杆的端面之间呈3‑6°的角度设置,且该角度的顶点位于所述第一偏置转轴的轴线上。

3.根据权利要求2所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,在所述第一偏置转轴上还套设有第一助力扭簧,在所述大腿杆上开设有活动空间,所述第一助力扭簧的一端作为固定端连接在所述小腿杆上,所述第一助力扭簧的另一端作为活动端自由布置在所述大腿杆的活动空间内,且所述第一助力扭簧的活动端在所述大腿杆和所述小腿杆相对转动角度达到设定值时将与所述大腿杆相抵。

4.根据权利要求1所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,所述第一转动支撑机构包括第一轴向转动件,在所述小腿杆用于与所述大腿杆连接的一端开设有开口朝上的第一凹槽,在所述第一凹槽轴向方向的两侧壁上对称设有竖向设置且在轴向方向上贯穿所述小腿杆的第一条形孔,所述大腿杆用于与所述小腿杆连接的一端伸入所述第一凹槽内,且在所述大腿杆上与所述第一条形孔对应的位置开设有第一连接孔,所述第一轴向转动件穿过所述第一条形孔和所述第一连接孔以实现所述大腿杆和所述小腿杆的连接,且所述第一轴向转动件能够带动所述大腿杆沿所述第一条形孔竖向滑动,所述第一轴向转动件在人体腿部处于摆动相状态时将位于所述第一条形孔的最上端,以使得所述大腿杆与所述第一凹槽的底部之间具有间隙,所述第一轴向转动件在人体腿部处于支撑相状态时能够带动所述大腿杆沿所述第一条形孔滑动到所述第一条形孔的最下端,以使得所述大腿杆与所述第一凹槽的底部相抵。

5.根据权利要求4所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,所述第一凹槽沿纵向方向的后端向外延伸到贯穿所述小腿杆,且初始状态下,所述大腿杆沿纵向方向的前端与所述第一凹槽沿纵向方向的前端相抵,以使得所述大腿杆能够相对所述小腿杆向后转动以与人体膝关节的前屈运动相适应,且所述大腿杆在相对所述小腿杆向前转动时,所述第一凹槽的侧壁将与所述大腿杆相抵以限制所述大腿杆相对所述小腿杆向前转动。

6.根据权利要求1所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,所述第二转动支撑机构包括第二轴向转动件,在所述踝关节机构用于与所述小腿杆连接的一端开设有开口朝上的第二凹槽,在所述第二凹槽轴向方向的两侧壁上对称设有竖向设置且在轴向方向上贯穿所述踝关节机构的第二条形孔,所述小腿杆用于与所述踝关节机构连接的一端伸入所述第二凹槽内,且在所述小腿杆上与所述第二条形孔对应的位置开设有第二连接孔,所述第二轴向转动件穿过所述第二条形孔和所述第二连接孔以实现所述小腿杆和所述踝关节机构的连接,且所述第二轴向转动件能够带动所述小腿杆沿所述第二条形孔竖向滑动,所述第二轴向转动件在人体腿部处于摆动相状态时将位于所述第二条形孔的最上端,以使得所述小腿杆与所述第二凹槽的底部之间具有间隙,所述第二轴向转动件在人体腿部处于支撑相状态时能够带动所述小腿杆沿所述第二条形孔滑动到所述第二条形孔的最下端,以使得所述小腿杆与所述第二凹槽的底部相抵。

7.根据权利要求6所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,所述踝关节机构包括踝关节连接件和脚部组件,所述踝关节连接件采用硬质弹性材料制成,所述脚部组件包括脚底板、以及能够通过调整长度以用于将人体脚部固定在所述脚底板上的脚部绑缚带。

8.根据权利要求1所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,所述腰部机构包括腰部贴板和合页组件,所述腰部贴板上沿轴向方向开设有贯穿所述腰部贴板的安装通孔,在所述腰部贴板的轴向两端均设有横向连接杆,所述横向连接杆靠近所述腰部贴板的一端滑动伸入到安装通孔内,且所述横向连接杆伸入到安装通孔的部分与所述腰部贴板通过第一紧定螺钉进行连接,在所述横向连接杆远离所述腰部贴板的一端通过第二紧定螺钉与所述合页组件连接,所述合页组件包括多个竖向设置且沿轴向分布的合页,所述合页组件远离其连接所述横向连接杆的一端与髋关节机构连接。

9.根据权利要求8所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,所述髋关节机构包括第一旋转臂、第二旋转臂和支撑块,所述第一旋转臂靠近所述合页组件的一端与所述合页组件固定连接,所述第一旋转臂远离所述合页组件的一端通过倾斜向下设置并通过第三轴向转动件与所述第二旋转臂连接,以与人体髋关节的前屈和后伸运动相适应,所述第二旋转臂远离所述第一旋转臂的一端竖向下设置并通过第一纵向转动件与所述支撑块连接,以与人体髋关节的外展和内收运动相适应,所述支撑块远离所述第二旋转臂的一端竖向下设置并与所述大腿杆连接;

在所述第二旋转臂用于与所述第一旋转臂连接的一端开设有第三凹槽,所述第三凹槽沿纵向方向的前端贯穿所述第二旋转臂,所述第一旋转臂用于与所述第二旋转臂连接的一端伸入所述第三凹槽内,且初始状态下,所述第一旋转臂沿纵向方向的后端与所述第三凹槽纵向方向后端的侧壁相抵。

10.根据权利要求9所述的负重支撑助力外骨骼装置,其特征在于,在所述大腿杆用于与所述支撑块连接的一端还设有减震弹簧和安装座,在所述支撑块用于与所述大腿杆连接的一端沿竖向方向开设有安装连接孔,所述大腿杆用于与所述支撑块连接的一端伸入所述安装连接孔内并通过连接螺钉与所述支撑块固定连接,所述减震弹簧套设在所述大腿杆上,且所述减震弹簧的两端分别抵接在所述安装座和所述支撑块上。