[发明专利]一种基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置

权利要求书

1.一种基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，其特征在于，包括腰部支撑组件(I)、连接组件(II)、大腿组件(III)、离合器组件(IV)、小腿组件(V)和弹性元件组件(VI)，其中：

所述腰部支撑组件(I)用于固定在腰部，所述连接组件(II)用于连接腰部支撑组件(I)和大腿组件(III)，其设置有两组并且左右对称布置在支撑组件(I)的两侧，所述大腿组件(III)设置有两组，两组大腿组件(III)分别与两组连接组件(II)相连，用于固定在大腿上；

所述离合器组件(IV)设置有两组，两组离合器组件(IV)分别安装在两组大腿组件(III)上，用于分时调控膝关节和髋关节的能量，所述小腿组件(V)设置有两组并且左右对称布置在两组大腿组件(III)的下方，用于固定在小腿上，所述弹性元件组件(VI)设置有两组且左右对称布置，其连接所述腰部支撑组件(I)和小腿组件(V)，并且穿过离合器组件(IV)；

每组所述离合器组件(IV)均包括离合器支架(23)、离合器盖板(18)、棘轮(20)、行程挡片(21)、导线轮(22)、棘爪(33)和棘爪绳(11)，其中，所述离合器支架(23)安装在大腿组件(III)的大腿后环箍(9)上，所述棘轮(20)、行程挡片(21)和导线轮(22)通过一花键轴(28)安装在所述离合器支架(23)和离合器盖板(18)之间，保证棘轮(20)、行程挡片(21)和导线轮(22)同步转动，所述棘爪(33)通过棘爪轴(32)可转动的安装在离合器支架(23)和离合器盖板(18)之间，所述棘爪绳(11)的上端连接在连接组件(II)的棘爪力臂(13)上，下端连接在棘爪(33)上，当大腿后摆时，棘爪绳(11)拉动棘爪(33)转动，使棘爪(33)与棘轮(20)脱离啮合；

每组所述弹性元件组件(VI)均包括拉伸弹簧(3)、弹簧连接绳(5)、棘爪扭簧(27)和导线轮扭簧(29)，其中，所述拉伸弹簧(3)上端连接在连接组件(II)的弹簧力臂(1)上，下端与所述弹簧连接绳(5)的上端相连，所述弹簧连接绳(5)的中部连接在导线轮(22)上，下端连接在小腿组件(V)的小腿后环箍(7)上，棘爪扭簧(27)安装在棘爪(33)与离合器盖板(18)之间，用于将棘爪(33)回位至初始位置，当大腿后摆时，棘爪绳(11)将会拉动棘爪(33)转动，使棘爪(33)与棘轮(20)脱离啮合，此时棘爪扭簧(27)具有一定的回复力矩，当大腿前摆时，棘爪绳(11)处于松弛状态，棘爪扭簧(27)带动棘爪(33)回位至初始位置，导线轮扭簧(29)安装在导线轮(22)和离合器支架(23)之间，用于将导线轮(22)回位至初始位置，当人处于直立状态时，弹簧连接绳(5)拽动导线轮(22)旋转一定角度，此时导线轮扭簧(29)具有一定回复力矩，当大腿后摆、膝关节弯曲时，弹簧连接绳(5)处于松弛状态，导线轮(22)在导线轮扭簧(29)的作用下回位至初始安装位置。

2.如权利要求1所述的基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，其特征在于，所述腰部支撑组件(I)包括两腰部支具(14)、腰部柔性绑带(17)和腰部支具连接件(2)，所述腰部支具连接件(2)用于连接所述两腰部支具(14)的一端，所述腰部柔性绑带(17)用于连接两腰部支具(14)的另一端，以将腰部支具(14)固定在腰部以承受力支撑。

3.如权利要求2所述的基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，其特征在于，每组所述连接组件(II)均包括棘爪力臂连接件(12)、棘爪力臂(13)、弹簧力臂(1)、髋关节运动连接件(4)、大腿连杆(10)和膝关节运动连接件(16)，其中，所述棘爪力臂连接件(12)用于将所述棘爪力臂(13)连接在所述腰部支具(14)上，所述弹簧力臂(1)安装在所述腰部支具(14)上，所述髋关节运动连接件(4)分别铰接所述棘爪力臂连接件(12)以及所述大腿连杆(10)的上端，以便保证大腿连杆(10)随大腿自由运动，所述膝关节运动连接件(16)与所述大腿连杆(10)的下端铰接。

4.如权利要求3所述的基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，其特征在于，每组所述大腿组件(III)均包括大腿后环箍(9)和大腿柔性绑带(15)，所述大腿后环箍(9)铰接在所述膝关节运动连接件(16)上，所述大腿柔性绑带(15)用于将所述大腿后环箍(9)紧贴在大腿上。

5.如权利要求1-4任一项所述的基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，其特征在于，每组所述小腿组件(V)均包括小腿后环箍(7)、小腿前环箍(6)和小腿柔性绑带(8)，所述小腿后环箍(7)和所述小腿前环箍(6)通过销轴铰接在一起，所述小腿柔性绑带(8)将所述小腿后环箍(7)和所述小腿前环箍(6)固定在小腿上。