[实用新型]一种分体式的人体下肢外骨骼助行装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种类似于人体下肢的外骨骼，尤其是一种分体式的，即不与人体的下肢肢干连接的一种分体式的人体下肢外骨骼助行装置。

背景技术

现有外骨骼装置作为人类助行的装置，越来越被各领域重视，特别是军事和户外运动领域。现有外骨骼装置普遍分为液压驱动型和旋转电机驱动型。如：中国发明专利ZL200410053695.6号公开了一种可穿戴式的下肢步行外骨骼，该可穿戴式的下肢步行外骨骼是由腰部支撑、髋部四杆机构、膝盖四杆机构、脚踝四杆机构和足底支撑依次串连构成。针对截肢病人或者肌肉萎缩病人，该发明可以利用事先编好的步行程序用作辅助行走工具。对于一般旅游者或者体弱者，可以先穿着该发明行走，由位移传感器定时采集穿戴者步行时的运动位姿信号，并通过计算机记录穿戴者的步态，然后逐步复现穿戴者的步态，模仿穿戴者的行走步态，实现辅助或者增强穿戴者步行运动能力的作用。使用该发明可在一定程度上减轻步行者疲劳，提高人体运动极限，并增强人体携带重物运动的能力。该发明既可作为下肢截肢病人或者肌肉萎缩病人的助行器，也可作为徒步旅行的代步工具或野外科考装备。又如中国发明专利申请200680006514.1号公开的一种下部肢体外骨骼，该包括两个可经配置以耦合至所述人体下肢且经配置以在其站立阶段期间倚靠在地面上的腿部支撑件。每一腿部支撑件包括一大腿连接段、一小腿连接段及两个膝盖关节。每一膝盖关节经配置以使各自小腿连接段与各自大腿连接段之间能够弯曲及伸展。所述下部肢体外骨骼还包括可经配置以耦合至人体上半身的外骨骼躯干。所述外骨骼躯干可以可旋转方式连接至所述腿部支撑件的大腿连接段，从而使腿部支撑件与外骨骼躯干之间能够弯曲及伸展。在此例示性实施例中，在周期性膝盖运动期间，腿部支撑件的小腿连接段与各自大腿连接段之间的弯曲及伸展运动所需的能量是由人体来提供。还有一些用于研究的旋转电机驱动型外骨骼系统。

但是，现有外骨骼装置的下肢躯干包括大腿、小腿和脚板都是采用穿戴或绑缚的方法，与人体的下肢躯干和脚板连接在一起，行走时共同受力和摆动。这种合体式的外骨骼存在以下缺陷：1、穿戴或绑缚式外骨骼下肢随人的肢体动作，在人体下肢和外骨骼下肢的行走运动中，总有一条腿是支撑腿，另一条腿是摆动腿，非着地的人体下肢和外骨骼下肢不能将传递至这一侧的负重传递到地面，而是通过人体腰部、臀部和髋关节传递给着地人体下肢和外骨骼下肢，再由着地侧的人体下肢和外骨骼下肢传递到地面。2、非着地腿在悬空状态下的伸缩摆动中，还要承受穿戴或绑缚在大腿、小腿、脚板上的外骨骼的重量，增加了人体行走中的体力消耗。3、穿戴或绑缚式外骨骼需要多个与人体相似的活动关节，制造难度大；4、由于活动骨关节多，控制难度大；5、器件数量多，装置自重大；6、成本较高；7、使用者进入和退出外骨骼装置的时间较长。

因此，现有外骨骼装置存在缺陷，需要进一步改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是在现有外骨骼装置的结构上进行改进，提供一种分体的、每个动作周期中承载人体负荷时间更长的、使用时不需要进行外骨骼下肢穿戴或绑缚的、进入和退出更容易、装置更简单、自重更轻、更易于控制且制造成本少的一种分体式的人体下肢外骨骼助行装置。

本实用新型的一种分体式的人体下肢外骨骼助行装置，包括背架、电源、控制装置、传感器、驱动装置、背带和腰带，其特征是所述驱动装置为分体式外骨骼下肢驱动装置，所述背带和腰带均与背架固定连接，所述分体式外骨骼下肢驱动装置与背架活动连接，所述电源与控制装置相连通，所述传感器与控制装置相连通，所述控制装置与分体式外骨骼下肢驱动装置相连通。

本实用新型中所述的分体式外骨骼下肢驱动装置，即起助力作用的外骨骼机械下肢不与人体的下肢肢干连接的一种分体式的人体下肢外骨骼助行装置。也是指助力外骨骼下肢不与人体下肢穿戴或绑缚在一起，而是装置在背架上，或装置在人体髋关节部、或装置在人体腰部。所述分体式外骨骼下肢驱动装置可以由磁轴直线电机构成，也可以是但不限于直线伺服电机、直线步进电机、圆筒式直线电机、管形直线电机、直线电动缸、滚珠丝杆、滚柱丝杆、油压动力缸、空气动力缸等动力部件中的一种。以悬挂或连接的方式连接于背架上或腰部的部件上。分体式外骨骼下肢驱动装置为电力驱动的上、下往复运动的杆件，当杆件的一端接触地面，向地面施加反作用力，把背架上的重力传递给地面，为人体的负重行走承载负重和提供助力。