[发明专利]一种气撑型被动式下肢助力外骨骼装置

说明书

本发明涉及一种气撑型被动式下肢助力外骨骼装置，包括大腿安装座、上部转接部件、趋于伸长的气撑部件、中部转接部件、连杆部件、下部转接部件和鞋部件，其中，所述上部转接部件分别连接所述大腿安装座和气撑部件上部，并使得气撑部件可绕大腿安装座相对转动，所述中部转接部件分别连接所述气撑部件和连杆部件，并使得连杆部件顶部与气撑部件之间可相对转动，所述下部转接部件分别连接所述连杆部件和鞋部件，并使得连杆部件可绕鞋部件相对转动。与现有技术相比，本发明结构紧凑、制造及维护成本低，通过被动元件来实现助力，不需要外部能量输入。

技术领域

本发明属于助力骨骼领域，涉及一种气撑型被动式下肢助力外骨骼装置。

背景技术

关节病变或过度负载运动导致的关节炎、肌肉损伤使人的下肢丧失了原先的运动能力，人体老龄化问题也导致了一系列下肢不便，外骨骼可以改善这些问题。市场上存在一些已经商业化的外骨骼，它们大多都采用主动式助力的方案，通过电机给人体输入能量，支撑人体。然而，主动式外骨骼存在的问题是它们往往比较笨重，需要复杂的控制算法，对应的也需要很高的制造和维护成本。被动式外骨骼就可以避开这个问题，通过紧凑的设计可以使设备小巧，同时减小成本，适合于日常使用。

目前，市面上尚缺少适宜的被动式助力外骨骼装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种气撑型被动式下肢助力外骨骼装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种气撑型被动式下肢助力外骨骼装置，包括大腿安装座、上部转接部件、趋于伸长的气撑部件、中部转接部件、连杆部件、下部转接部件和鞋部件，其中，所述上部转接部件分别连接所述大腿安装座和气撑部件上部，并使得气撑部件可绕大腿安装座相对转动，所述中部转接部件分别连接所述气撑部件和连杆部件，并使得连杆部件顶部与气撑部件之间可相对转动，所述下部转接部件分别连接所述连杆部件和鞋部件，并使得连杆部件可绕鞋部件相对转动。

进一步的，所述的上部转接部件包括U型接头、第一转动轴承、第一轴承座和第一螺栓，其中，所述的第一轴承座固定在大腿安装座上，所述第一转动轴承安装在第一轴承座上，所述的U型接头通过第一螺栓与所述第一转动轴承转动配合，所述U型接头还连接所述气撑部件。

更进一步的，所述的第一轴承座上设有轴承孔，在轴承孔内安装所述第一转动轴承，所述轴承孔内还设有用于使第一转动轴承和第一轴承座相对固定的第一挡圈。

更进一步的，所述的第一螺栓上还套设有两个第一套筒，在第一转动轴承的两侧各有一个所述第一套筒。

另外，同上部转接部件一样，中部转接部件、下部转接部件中都有套筒，用于提供相联的两部件间的侧向间距，使它们在相对转动时避免摩擦，此外，都设置有轴承，用于最大程度的减小相联两部件间的摩擦，提高装置的机械效率。

进一步的，所述的气撑部件包括气撑缸体、活塞体和活塞杆，其中，所述的气撑缸体的上端连接所述上部转接部件，其内部充满高压气体，所述的活塞体滑动安装在所述气撑缸体内，并将气撑缸体内的空腔分隔为上方的大腔体和下方的小腔体，所述的活塞体上还设有使得所述大腔体和小腔体相通的连通孔，所述的活塞杆与活塞体固定成一体，所述活塞杆密封穿过所述气撑缸体底端，并固定连接所述中部转接部件。由于活塞体的上表面（即接触大腔体的端面）的面积大于下表面（即大于小腔体的端面）的面积，所以活塞体在高压气体的气压作用下，总受到一个趋向于伸长的恒力，直至其伸至最长，这个力才消失。

更进一步的，所述的气撑缸体的底端设有供所述活塞杆穿过的贯通孔，在贯通孔处还设有使得活塞杆与贯通孔之间接触部分密封的密封圈。密封圈用于密封。

进一步的，所述的连杆部件包括上杆、下杆、联接片、滑轮联接杆和支撑滑轮，其中，所述的上杆和下杆之间紧固连接，在下杆底部位置安装有联接片，所述的滑轮联接杆的一端固定安装在所述联接片上，另一端上通过转接片安装有所述支撑滑轮。