[发明专利]全下肢外骨骼及其操作方法

说明书

本发明涉及下肢外骨骼技术领域，公开了全下肢外骨骼，还公开了全下肢外骨骼的操作方法，包括骨骼系统，骨骼系统包括腰髋架(1)、左腿架和右腿架，左腿架和右腿架均包括大腿部件(2)、小腿部件(3)和脚部件(11)，腰髋架(1)和大腿部件(2)之间设有辅助腿内外展装置(4)、辅助腿内外旋装置(5)和辅助腿屈伸装置(6)，辅助腿内外旋装置(5)包括第一转轴(51)，第一转轴(51)的方向垂直于水平面。本发明具有增强或部分替代使用者下肢运动能力的功能，适用于下肢被截肢或者下肢运动能力弱的使用者。

技术领域

本发明涉及下肢外骨骼技术领域，涉及了全下肢外骨骼，尤其涉及了全下肢外骨骼的操作方法。

背景技术

个人助行外骨骼机器人作为一种可穿戴设备，是典型的人机混合系统，我国现在的外骨骼机器人还处在研发阶段；针对下肢的设计，目前均无自主平衡能力，需要使用拐杖辅助来保持身体的平衡，这相当于在行走或者站立时无法腾出双手来做其它事情，同时由于需要运用双手来保持了身体平衡，所以双手会需要承担相当一部分的身体重量，这对于年老体弱或上肢无力的人群会造成一定的困难。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提供了一种全下肢外骨骼，还提供了全下肢外骨骼的操作方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

全下肢外骨骼，包括骨骼系统，骨骼系统包括腰髋架、左腿架和右腿架，左腿架和右腿架均包括大腿部件、小腿部件和脚部件，腰髋架和大腿部件之间设有辅助腿内外展装置、辅助腿内外旋装置和辅助腿屈伸装置，辅助腿内外展装置和辅助腿内外旋装置设在辅助腿屈伸装置的上侧，辅助腿内外旋装置包括第一转轴，第一转轴的方向垂直于水平面。

本发明具有增强或替代使用者下肢运动能力的功能，适用于下肢被截肢或者下肢运动能力弱的使用者。本发明通过绑带与使用者下肢固定在一起，通过本发明的帮助，协助使用者下肢承担原本需要负担的整条腿或整个人的重量，现在只需要负担腿的一部分重量，甚至只需要某一块肌肉轻微收缩，大大减轻人体完成动作时的下肢负担。对于被截肢的使用者，代替了腿的功能，协助使用者自如的完成迈腿、伸屈腿、转身等动作。

髋关节一共有三根旋转轴，分别模拟人体髋关节的屈伸、内外展、内外旋，具体为辅助腿内外展装置、辅助腿内外旋装置和辅助腿屈伸装置。右腿脚尖向右旋转时，右腿的辅助腿内外旋装置协助右腿脚尖向右旋转。辅助腿内外展装置协助腿完成向左右跨腿的动作。辅助腿屈伸装置协助腿完成前后屈伸运动。

作为优选，辅助腿内外展装置设在辅助腿内外旋装置的上侧。

作为优选，辅助腿内外展装置设在辅助腿内外旋装置的下侧。根据使用者的身形、需求，可以调整辅助腿内外展装置和辅助腿内外旋装置的上下位置。

作为优选，辅助腿内外展装置包括第二转轴，第二转轴轴向与水平面平行，且第二转轴轴向与脚延伸方向一致；辅助腿屈伸装置包括第三转轴，第三转轴轴向与水平面平行，且第三转轴轴向与第二转轴轴向垂直。辅助腿内外展装置协助腿完成向左右跨腿的动作，如右腿的辅助腿内外展装置通过右腿的第二转轴旋转，在身体右、左方向完成右腿向外展和向内展的动作。辅助腿屈伸装置协助腿完成前后屈伸运动，辅助腿屈伸装置通过绕第三转轴运动完成腿在身体向后方向完成屈伸运动。

作为优选，还包括动力系统，动力系统包括减速机和电机；电机包括第一电机、第二电机和第三电机；减速机包括第一减速机、第二减速机和第三减速机，第一电机和第一减速机与第一转轴配合连接，第二电机和第二减速机与第二转轴配合连接，第三电机和第三减速机与第三转轴配合连接。各转轴(如第一转轴、第二转轴、第三转轴等)均设有减速机和电机，电机安装在减速机上，电机轴与减速机轴连接，电机为相应转轴运动提供动力，运动到一定程度通过减速机调整速度或者暂停相应动作。