[发明专利]助残行进下肢穿戴外骨骼及其助残行进方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种助残行进下肢穿戴外骨骼及其助残行进方法。

背景技术：

随着科学的发展与社会的进步，越来越多由于意外事故与疾病造成下肢偏瘫、截瘫的患者渴望借助科技发展恢复行走的能力，摆脱心理和生理上的双重痛苦。外骨骼技术是一种融合传感、控制、信息移动计算等现代综合技术，并为操作者提供一种可穿戴的机械结构。助残行进外骨骼可以帮助下肢伤残患者进行康复治疗，避免丧失运动能力的患者因长期卧床或坐轮椅而引发的其他疾病，重新找回行走的感觉，提高生活质量。现有的外骨骼技术多用于加强人体的负载能力，提升人体的运动性能，或由液压缸、气缸等驱动，体积较大不便于穿戴，结构设计不完全符合下肢伤残患者的实际需求，实际使用中不够方便，不利于日常的康复训练，而康复中心的大型康复设备过于昂贵，增加了很多下肢伤残患者的经济负担。

现有助残穿戴器结构设计不够合理精细，导致人体行进过程不够协调。

发明内容：

本发明的目的是提供一种助残行进下肢穿戴外骨骼及其助残行进方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种助残行进下肢穿戴外骨骼，其组成包括：对称设置的大腿关节、小腿关节和脚部托板，所述助残行进下肢穿戴外骨骼还包括一对胯部旋转电机、胯部旋转关节、大腿部分电机及减速器、大腿姿态传感器、大腿部分长度调节关节、小腿部分电机及减速器、小腿姿态传感器、小腿部分长度调节关节、脚踝旋转及内收关节、脚踝姿态传感器和压力传感器，一姿态传感器、一电池、一组绑带固定孔、背部横梁和主控电路板；

两大腿关节之间于与人体胯部相对应的位置通过背部横梁连接，背部横梁上安装姿态传感器和电池，背部横梁两侧由上至下对称设置，每一侧均为：背部横梁末端安装胯部旋转电机，胯部旋转电机带动胯部旋转关节转动，胯部旋转关节通过大腿部分电机及减速器连接并驱动大腿关节，大腿关节下端设置大腿部分长度调节关节，大腿部分长度调节关节通过小腿部分电机及减速器连接并驱动小腿关节，小腿关节下端设置小腿部分长度调节关节，小腿部分长度调节关节通过脚踝旋转及内收关节向下连接脚部托板，脚部托板上表面安装压力传感器；大腿关节和小腿关节两侧分别对称设置一组绑带固定孔；

其中，于大腿关节上设置大腿姿态传感器，于小腿关节上设置小腿姿态传感器，于脚部托板上设置脚踝姿态传感器；

胯部旋转电机、大腿部分电机及减速器以及小腿部分电机及减速器接收主控电路板发出的信号；

大腿姿态传感器、小腿姿态传感器、脚踝姿态传感器、压力传感器和姿态传感器都与主控电路板连接。

一种助残行进下肢穿戴外骨骼的助残行进方法，

将背部横梁与佩戴者固定，通过设置在大腿关节以及小腿关节上的绑带固定孔，将助残行进下肢穿戴外骨骼与佩戴者固定在一起，大腿姿态传感器、小腿姿态传感器、脚踝姿态传感器、压力传感器和姿态传感器向主控电路板发送姿态信息，主控电路板接收姿态信心后对整个下肢助行外骨骼装置的行进进行控制，利用电池为整个助残行进下肢穿戴外骨骼装置提供动力来源，助残行进下肢穿戴外骨骼对佩戴者进行助残行进过程：

主控电路板对助残行进下肢穿戴外骨骼发出行进信号，背部横梁每一端的胯部旋转电机接收信号后，驱动带动胯部旋转关节转动，使铰接于大腿关节和背部横梁之间的胯部旋转关节在助行过程中具有与佩戴者行进习惯相适应的前后转动功能；

主控电路板对与佩戴者膝关节部分相适应的大腿部分电机及减速器发出信号，大腿部分电机及减速器接收信号后驱动大腿关节具有的大腿内收角度调整关节转动，从而使大腿关节转动，并且主控电路板通过大腿姿态传感器发出的实时的运行姿态，结合人体工程学使助残外骨骼大腿部分与佩戴者的大腿贴合更加紧密，完成迈步时大腿关节在行进中的任务；同时，根据佩戴者大腿部位的长度，通过伸缩导轨内的大腿部分长度调节关节调整整个大腿关节的长度；

主控电路板对位于与佩戴者膝关节部分相适应的小腿部分电机及减速器发出信号，小腿部分电机及减速器接收信号后进行工作，驱动小腿关节具有的小腿内收角度调整关节转动，从而使小腿关节转动，小腿关节带动脚踝旋转及内收关节以及脚部托板同步行进，并且主控电路板通过小腿姿态传感器发出的实时的运行姿态，完成迈步时小腿关节的工作任务；同时，根据佩戴者小腿部位的长度，通过伸缩导轨内的小腿部分长度调节关节调整整个小腿关节的长度；