本實(shí)用新型涉及一種膝關(guān)節(jié)負(fù)重助力外骨骼裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前下肢外骨骼助力設(shè)備大多數(shù)采用半擬人化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并且此類多用于醫(yī)用，即用于幫助病人恢復(fù)。針對(duì)正常人下肢外骨骼助力產(chǎn)品比較少，即使有些研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)出開發(fā)類似產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品普遍存在的缺陷是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜﹑體積大﹑結(jié)構(gòu)性誤差大﹑成本高且能耗高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種膝關(guān)節(jié)負(fù)重助力外骨骼裝置，不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，而且高效便捷。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種膝關(guān)節(jié)負(fù)重助力外骨骼裝置，包括腳底板，所述腳底板的外側(cè)端設(shè)置有踝關(guān)節(jié)，所述踝關(guān)節(jié)與小腿桿件相鉸接，所述小腿桿件又與大腿桿件相鉸接，所述腳底板的后側(cè)端與大腿桿件之間鉸接有驅(qū)動(dòng)大腿桿件運(yùn)動(dòng)的伺服電動(dòng)缸組件，所述腳底板上布置有若干壓力傳感器，所述壓力傳感器與控制模塊電性連接，所述控制模塊與伺服電動(dòng)缸組件電性連接。

優(yōu)選的，所述伺服電動(dòng)缸組件包含伺服電機(jī)、絲桿、滑臺(tái)以及套筒，所述伺服電機(jī)的輸出端與絲桿相聯(lián)接并驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，所述滑臺(tái)套設(shè)在絲桿上并與絲桿螺紋連接，所述套筒套設(shè)在滑臺(tái)、絲桿以及伺服電機(jī)外，所述套筒的內(nèi)壁軸向設(shè)置有與滑臺(tái)滑動(dòng)配合且限制滑臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的滑槽，所述套筒的一端封閉且與大腿桿件相鉸接，所述套筒的另一端的內(nèi)壁與伺服電機(jī)的外壁滑動(dòng)配合。

優(yōu)選的，所述伺服電機(jī)遠(yuǎn)離輸出端的端部經(jīng)球節(jié)與腳底板相聯(lián)接。

優(yōu)選的，所述踝關(guān)節(jié)包含U字形基座，所述U字形基座的頂端與第一連接條的底端相鉸接，所述第一連接條的頂端與第二連接條的底端相鉸接，所述第二連接條的頂端與小腿桿件的底端相鉸接。

優(yōu)選的，所述第一連接條的前后兩側(cè)端與小腿桿件的前后兩側(cè)端均設(shè)置有兩伸出臂，所述第一連接條的伸出臂與小腿桿件的伸出臂之間設(shè)置有彈簧，兩所述彈簧均軸向設(shè)置。

優(yōu)選的，所述小腿桿件包含上連接桿與下連接桿，所述上連接桿與下連接桿上沿軸向均設(shè)置有多個(gè)調(diào)節(jié)螺紋孔，所述上連接桿與下連接桿經(jīng)螺絲螺母組件鎖緊。

優(yōu)選的，所述大腿桿件包含貼合大腿的弧形板，所述弧形板上設(shè)置有綁帶連接孔。

優(yōu)選的，所述腳底板上設(shè)置有固定帶。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、緊湊、合理，符合人機(jī)工程學(xué)，體積小﹑結(jié)構(gòu)性誤差小﹑成本低且能耗少，符合節(jié)能環(huán)保的理念；本實(shí)用新型可根據(jù)壓力傳感器探測(cè)的結(jié)果，由控制器自動(dòng)開啟或者關(guān)閉伺服電動(dòng)缸組件，也可人為開啟或者關(guān)閉助力器；本實(shí)用新型可以根據(jù)不同的使用者調(diào)節(jié)上連接桿與下連接桿之間的距離，即可調(diào)節(jié)小腿桿件的長(zhǎng)度，操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性好。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的整體構(gòu)造示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例拆除套筒后的構(gòu)造示意圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例第一剖視示意圖。

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例第二剖視示意圖。

圖中：1-腳底板，2-踝關(guān)節(jié)，21-U字形基座，22-第一連接條，23-第二連接條，24-伸出臂，25-彈簧，3-小腿桿件，31-上連接桿，32-下連接桿，4-大腿桿件，41-弧形板，42-綁帶連接孔，5-伺服電動(dòng)缸組件，51-伺服電機(jī)，52-絲桿，53-滑臺(tái)，54-套筒，55-滑槽，6-壓力傳感器，7-球節(jié)，8-固定帶。

具體實(shí)施方式

為讓本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。

如圖1~4所示，一種膝關(guān)節(jié)負(fù)重助力外骨骼裝置，包括腳底板1，所述腳底板1的外側(cè)端設(shè)置有踝關(guān)節(jié)2，所述踝關(guān)節(jié)2與小腿桿件3相鉸接，所述小腿桿件3又與大腿桿件4相鉸接，所述腳底板1的后側(cè)端與大腿桿件4之間鉸接有驅(qū)動(dòng)大腿桿件4運(yùn)動(dòng)的伺服電動(dòng)缸組件5，所述腳底板1上布置有若干壓力傳感器6，所述壓力傳感器6與控制模塊電性連接，所述控制模塊與伺服電動(dòng)缸組件5電性連接。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述伺服電動(dòng)缸組件5包含伺服電機(jī)51、絲桿52、滑臺(tái)53以及套筒54，所述伺服電機(jī)51的輸出端與絲桿52相聯(lián)接并驅(qū)動(dòng)絲桿52旋轉(zhuǎn)，所述滑臺(tái)53套設(shè)在絲桿52上并與絲桿52螺紋連接，所述套筒54套設(shè)在滑臺(tái)53、絲桿52以及伺服電機(jī)51外，所述套筒54的內(nèi)壁軸向設(shè)置有與滑臺(tái)53滑動(dòng)配合且限制滑臺(tái)53轉(zhuǎn)動(dòng)的滑槽55，所述套筒54的一端封閉且與大腿桿件4相鉸接，所述套筒54的另一端的內(nèi)壁與伺服電機(jī)51的外壁滑動(dòng)配合；所述伺服電機(jī)51整體呈桿狀。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述伺服電機(jī)51遠(yuǎn)離輸出端的端部經(jīng)球節(jié)7與腳底板1相聯(lián)接。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述踝關(guān)節(jié)2包含U字形基座21，所述U字形基座21的頂端與第一連接條22的底端相鉸接，所述第一連接條22的頂端與第二連接條23的底端相鉸接，所述第二連接條23的頂端與小腿桿件3的底端相鉸接。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述第一連接條22的前后兩側(cè)端與小腿桿件3的前后兩側(cè)端均設(shè)置有兩伸出臂24，所述第一連接條22的伸出臂24與小腿桿件3的伸出臂24之間設(shè)置有彈簧25，兩所述彈簧25均軸向設(shè)置，起到緩沖減震的作用。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述小腿桿件3包含上連接桿31與下連接桿32，所述上連接桿31與下連接桿32上沿軸向均設(shè)置有多個(gè)調(diào)節(jié)螺紋孔，所述上連接桿31與下連接桿32經(jīng)螺絲螺母組件鎖緊。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述大腿桿件4包含貼合大腿的弧形板41，所述弧形板41上設(shè)置有綁帶連接孔42。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述腳底板1上設(shè)置有固定帶8。

本實(shí)用新型的具體工作過程如下：

（1）利用固定帶8將使用者的腳固定在腳底板1上，將踝關(guān)節(jié)2、小腿桿件3以及大腿桿件4沿著使用者的踝部、小腿部以及大腿部擺放，并利用綁帶將大腿桿件4固定在使用者的大腿部；

（2）當(dāng)腳底板1上的壓力傳感器6探測(cè)到使用者自身的體重與負(fù)重之和大于或等于預(yù)定值時(shí)，或手動(dòng)開啟助力模式，控制模塊控制伺服電動(dòng)缸組件5，伺服電機(jī)51驅(qū)動(dòng)絲桿52正轉(zhuǎn)，滑臺(tái)53上升帶動(dòng)套筒54沿著伺服電機(jī)51的外壁軸向上升，從而帶動(dòng)大腿桿件4向上擺動(dòng)，輔助使用者的大腿部上擺；伺服電機(jī)51驅(qū)動(dòng)絲桿52反轉(zhuǎn)，滑臺(tái)53沿著套筒54上的滑槽55下降，使用者的大腿部與大腿桿件4下壓帶動(dòng)套筒54沿著伺服電機(jī)51的外壁軸向下降，重復(fù)上述過程為使用者的行走提供助力；

（3）當(dāng)腳底板1上的壓力傳感器6探測(cè)到使用者自身的體重與負(fù)重之和小于預(yù)定值時(shí)，或手動(dòng)關(guān)閉助力模式，控制模塊控制伺服電動(dòng)缸組件5，伺服電機(jī)51驅(qū)動(dòng)絲桿52反轉(zhuǎn)，滑臺(tái)53沿著套筒54上的滑槽55下降至最低點(diǎn)，使用者正常行走，使用者的大腿部不斷上擺、下壓帶動(dòng)套筒54沿著伺服電機(jī)51的外壁軸向上下升降，伺服電動(dòng)缸組件5不提供助力，并且不會(huì)妨礙使用者的自由活動(dòng)。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述滑槽55的長(zhǎng)度大于滑臺(tái)53的長(zhǎng)度。

在本實(shí)用新型實(shí)施例中，當(dāng)所述滑臺(tái)53下降至最低點(diǎn)時(shí)，所述滑臺(tái)53的底部與伺服電機(jī)51的頂部相接觸，所述絲桿52的頂部低于滑臺(tái)53的頂部或與滑臺(tái)53的頂部平齊，由于所述滑槽55的長(zhǎng)度大于滑臺(tái)53的長(zhǎng)度，所述套筒54與滑臺(tái)53之間具有支持套筒54上下滑動(dòng)的距離。

本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人在本實(shí)用新型的啟示下都可以得出其他各種形式的膝關(guān)節(jié)負(fù)重助力外骨骼裝置。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型的涵蓋范圍。