[发明专利]一种下肢康复外骨骼系统及其主从动性可调关节

权利要求书

1.一种下肢康复外骨骼系统，自上而下，依次包括相互连接的腰部穿戴单元、髋关节单元、大腿杆单元、膝关节单元、小腿杆单元、踝关节单元及足底单元；

关节单元包括关节驱动器及可绕关节转轴相对转动的第一关节座与第二关节座；

其特征在于：

在一个以上的关节单元中，所述关节驱动器的定子与动子中，一者与所述第一关节座传动连接，另一者通过离合机构与所述第二关节座可分离地传动连接。

2.根据权利要求1所述的下肢康复外骨骼系统，其特征在于：

通过所述离合机构传动连接的关节座上设有转轴孔及沿所述转轴孔的径向布置的贯通孔，所述贯通孔的内孔口位于所述转轴孔的孔壁上；

所述离合机构包括可转动地安装在所述转轴孔内的连接转轴及调节锁，所述连接转轴上设有沿其径向布置的销孔，所述连接转轴可绕所述关节转轴转动至所述销孔与所述贯通孔对接；

所述调节锁包括锁定销及驱动所述锁定销的前端部通过所述内孔口伸入所述销孔内或抽离所述销孔的操作机构。

3.根据权利要求2所述的下肢康复外骨骼系统，其特征在于：

所述操作机构包括锁套、压缩弹簧、轴向限位件及调节件，所述锁套为套装在所述贯通孔的外孔口部上的套管，所述锁定销的外壁面沿其径向延伸形成有限位臂；

所述套管的内孔为阶梯孔结构，所述阶梯孔结构背离所述转轴孔的孔口为大径孔口，所述阶梯孔结构的小径孔部构成与所述锁定销相配合的导向孔，所述阶梯孔结构的阶梯面处内凹形成有与所述限位臂相配合的第一限位槽与第二限位槽，所述第一限位槽的槽底面与所述连接转轴的周面间的最小间距小于锁定间距，所述第二限位槽的槽底面与所述连接转轴的周面间的最小间距大于所述锁定间距，所述锁定间距为所述限位臂与所述锁定销的内端面间的间距；

所述轴向限位件固设在所述锁套的外端面上，其上设有供所述锁定销的外端部穿过的导向孔；

所述调节件与所述锁定销的外端部固定连接，所述压缩弹簧的内端抵压在所述限位臂上，外端抵压所述限位件上。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的下肢康复外骨骼系统，其特征在于：

所述第一关节座与所述关节驱动器的转动输出轴传动连接，所述第二关节座通过所述离合机构与所述关节驱动器的定子可分离地固定连接；

所述髋关节单元的内收外展被动自由度、所述髋关节单元的内旋外旋被动自由度、所述膝关节单元的内收外展被动自由度及所述踝关节单元的内收外展被动自由度中的至少一个被动自由度由快拆式锁定机构进行锁定及释放。

5.根据权利要求4所述的下肢康复外骨骼系统，其特征在于：

所述快拆式锁定机构包括基座、可绕铰轴转轴转动地安装在所述基座上的转体座、回中弹性组件及快拆螺钉；

所述回中弹性组件的弹性恢复力迫使所述转体座绕所述铰轴转至回中位置；

所述基座上设有环绕所述铰轴布置的安全限位弧形槽，所述快拆螺钉的螺杆部穿过所述安全限位弧形槽后与所述转体座固定连接；

所述转体座相对所述基座位于所述回中位置时，所述螺杆部位于所述安全限位弧形槽的圆心角中部处。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的下肢康复外骨骼系统，其特征在于，所述下肢康复外骨骼系统的检测单元包括足底压力检测器、上身倾角检测器及下肢关节角度检测器，所述下肢康复外骨骼系统的控制单元包括处理器与存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时能实现以下步骤：

实时数据获取步骤，实时获取所述足底压力检测器输出的足底压力数据、所述上身倾角检测器输出的上身倾角数据及所述下肢关节角度检测器输出的下肢关节角度数据；

步态相位识别步骤，依据下肢关节角度参考数据，基于实时获取的下肢关节角度数据，识别出外骨骼穿戴者的当前步态相位；

外骨骼控制步骤，在外骨骼的摆动腿将离地至所述摆动腿将着地的摆动过程中，控制其主支撑腿保持大致直立状态；并在外骨骼处于摆动腿将离地的步态相位时，若满足重心转移判据，则控制外骨骼的摆动腿进行离地摆动动作，若不满足所述重心转移判据，则语音提醒外骨骼穿戴者调整上身倾角；所述重心转移判据为外骨骼穿戴者的上身倾角处于第一预设区间内，且其足底压力处于第二预设区间内。