[发明专利]髋膝双关节助行外骨骼

说明书

本申请提供了一种髋膝双关节助行外骨骼，髋膝双关节助行外骨骼包括驱动装置、第一滑轮、第二滑轮、腰部穿戴件和膝关节助力器，膝关节助力器包括大腿穿戴件、小腿穿戴件和拉动结构，第一滑轮与腰部穿戴件相连，第二滑轮与大腿穿戴件相连，拉动结构包括绕设于第一滑轮和第二滑轮上的线绳，线绳的两端分别与小腿穿戴件和驱动装置的输出端相连。则在使用时，可通过驱动装置驱动拉动结构，拉动结构的线绳拉动小腿穿戴件以使小腿穿戴件相对大腿穿戴件运动，在拉动结构的线绳拉动小腿穿戴件的同时，张紧的线绳使得第一滑轮与第二滑轮相互靠近，可较好地辅助膝关节和髋关节的运动耦合，对髋关节和膝关节同时进行有效助力，使用户保持自然步态行走。

技术领域

本申请属于穿戴式外骨骼技术领域，更具体地说，是涉及一种髋膝双关节助行外骨骼。

背景技术

穿戴式外骨骼是一种辅助人体行走的可穿戴式外骨骼机器人，可广泛地应用于军事、医疗和助老等领域。穿戴式外骨骼大多是以液压驱动的刚性驱动外骨骼，但是刚性驱动外骨骼存在重量大、与人体关节耦合度差、难穿戴等缺陷，与人体关节运动的协调性较差。柔性驱动的外骨骼能够较好地克服刚性驱动外骨骼的不足，可使人体下肢保持自然步态行走。

人体行走动作通常为多关节的复合运动，尤其是在上下坡或上下楼梯等复杂的环境中，人体行走动作更是涉及到髋关节和膝关节等多个关节同时运动。当前采用柔性驱动的外骨骼，一般仅能够对用户的髋关节或膝关节进行特定关节助力，无法同时辅助膝关节和髋关节的运动耦合，提供的助力有限，导致用户难以保持自然步态行走，消耗的能量增加。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种髋膝双关节助行外骨骼，以解决现有技术中存在的柔性驱动的外骨骼仅能进行特定关节助力，无法辅助膝关节和髋关节运动耦合的技术问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种髋膝双关节助行外骨骼，包括：

第一滑轮；

腰部穿戴件，用于将所述第一滑轮固定于用户的腰部；

膝关节助力器，用于对用户膝关节的伸展运动提供助力，所述膝关节助力器包括大腿穿戴件、小腿穿戴件和拉动所述小腿穿戴件以使所述小腿穿戴件相对所述大腿穿戴件运动的拉动结构；

驱动装置，用于驱动所述拉动结构；以及

第二滑轮，固定于所述大腿穿戴件上；

其中，所述拉动结构包括绕设于所述第一滑轮和所述第二滑轮上的线绳，所述线绳的一端与所述小腿穿戴件相连，所述线绳的另一端与所述驱动装置的输出端相连。

可选地，所述拉动结构还包括引导所述线绳拉伸的导绳套，所述导绳套设于所述大腿穿戴件上。

可选地，所述膝关节助力器还包括支撑并定位所述线绳的膝部垫高件和用于将所述膝部垫高件固定于用户的膝盖上的膝部穿戴件，所述膝部垫高件上开设有供所述线绳穿过的第一穿过孔。

可选地，所述膝关节助力器还包括引导所述线绳拉伸的套管，所述套管置于所述第一穿过孔中，所述线绳贯穿设置于所述套管中。

可选地，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括用于将所述驱动装置固定于用户背部的背部穿戴件。

可选地，所述驱动装置包括与所述背部穿戴件相连的电机和与所述电机的输出轴相连的绞盘，所述线绳的远离所述小腿穿戴件的一端固定于所述绞盘上。

可选地，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括用于将所述线绳限定于所述绞盘上的限位件，所述限位件与所述背部穿戴件相连，所述限位件上开设有供所述线绳穿过的第二穿过孔。

可选地，所述髋膝双关节助行外骨骼还包括：

惯性测量单元，用于监测并反馈所述用户步态相位；以及