[发明专利]一种多关节刚柔结合助力下肢外骨骼

权利要求书

1.一种多关节刚柔结合助力下肢外骨骼，其特征在于，包括：

髋关节绑缚系统，包括髋关节绑缚件以及设置在所述髋关节绑缚件上的驱动组件，所述髋关节绑缚件可穿戴于人体的腰部；以及

腿部支撑系统，连接于所述髋关节绑缚系统，所述腿部支撑系统可穿戴于人体的腿部；

其中，所述腿部支撑系统包括：第一绳索、第二绳索、大腿部件、膝关节部件以及小腿部件，所述大腿部件、所述膝关节部件以及小腿部件相互配合以支撑人体的腿部；

所述大腿部件包括：大腿支撑件以及设置在所述大腿支撑件上的大腿绑缚件，所述大腿绑缚件通过所述第一绳索连接于所述驱动组件；

所述小腿部件包括：小腿支撑件以及设置在所述小腿支撑件上的小腿绑缚件，所述大腿支撑件下端和所述小腿支撑件上端通过所述膝关节部件连接，所述小腿绑缚件通过所述第二绳索连接于所述驱动组件；

所述大腿支撑件与所述膝关节部件连接的一端上设有安装凸台，所述安装凸台上设有转动轴，所述小腿支撑件与所述膝关节部件连接的一端开设有第一安装孔以及第二安装孔；

所述膝关节部件包括膝关节组件，所述膝关节组件包括外壳、第一螺钉、滚动轴承、扭簧以及关节轴承，所述第一螺钉通过所述滚动轴承固定于所述第一安装孔中，所述扭簧设置于所述第二安装孔内，所述关节轴承套设于所述安装凸台上；

所述转动轴依次穿设于所述扭簧和所述外壳的通孔内；

所述小腿支撑件与所述膝关节部件连接的一端的周沿上设有第一卡槽；

所述膝关节部件还包括推杆组件，所述推杆组件包括固定结构件、推杆以及转动弹性件，所述固定结构件固定连接所述大腿支撑件，所述推杆设置在所述固定结构件上，所述转动弹性件与所述推杆连接，且所述转动弹性件远离所述推杆的一端可卡设在所述第一卡槽内；

当人体处于站立状态时，所述推杆伸出并带动所述转动弹性件向下运动，直至所述转动弹性件卡设于所述第一卡槽内，此时，所述转动弹性件可压缩，所述膝关节部件可在转动预设角度后锁定，同时，所述扭簧能量释放并为膝关节的站立伸展动作提供被动助力；

当人体脚后跟抬起时，进入摆动伸展期，所述推杆回缩并带动所述转动弹性件向上运动，以使所述转动弹性件脱离所述第一卡槽，同时，所述驱动组件带动所述第二绳索拉伸，以使所述小腿绑缚件带动所述膝关节部件主动屈曲旋转，所述扭簧被压缩并储能；

在所述摆动伸展期时，所述驱动组件带动第一绳索拉伸，以使所述大腿绑缚件为髋关节的屈曲动作提供主动助力，同时，所述第二绳索放松，所述扭簧释放储能并为膝关节部件的摆动伸展动作提供被动助力。

2.根据权利要求1所述的多关节刚柔结合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述小腿部件还包括：第一减震件，设置在所述小腿支撑件远离所述膝关节部件的下端；

在人体脚后跟落地时，所述第一减震件着地减震并储能；

在所述摆动伸展期时，所述第一减震件释放储能并为膝关节部件的摆动伸展动作提供助力。

3.根据权利要求1所述的多关节刚柔结合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述推杆为丝杠传动件或电磁推杆；

其中，所述丝杠传动件包括：

电磁铁、直线电机或旋转电机中的至少一种；以及

滚珠丝杠或梯形丝杠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的多关节刚柔结合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述驱动组件包括：第二螺钉、绳索固定块、线盘、线管、电机固定块、减速器、电机、电机轴端盖；

所述髋关节绑缚件包括：绑缚带以及设置在所述绑缚带上的腰部固定板、可调卡扣，所述可调卡扣用于实现所述绑缚带与人体腰部的勒紧和放松；

其中，所述驱动组件通过所述腰部固定板固定于所述绑缚带，所述电机和所述减速器通过所述电机固定块固定于所述腰部固定板上，所述绳索固定块通过所述第二螺钉与所述线盘连接，所述电机与所述减速器的输入轴连接，所述减速器的输出与所述线盘连接，所述线盘与所述电机轴端盖连接，所述线管上的柱状体卡设于所述线盘上的第二卡槽内。

5.根据权利要求1所述的多关节刚柔结合助力下肢外骨骼，其特征在于，

所述第一绳索、所述第二绳索为鲍登绳、钢丝线、大力马线中的至少一种。