[发明专利]随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节

说明书

本发明公开了一种随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节，包括腰环、胯环以及连接于腰环和胯环之间的多个随动连杆组件，所述随动连杆组件包括被动弹性伸缩杆、上铰链头和下铰链头，所述上铰链头上端与腰环以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰链头下端与被动弹性伸缩杆上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰链头下端与胯环以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰链头上端与被动弹性伸缩杆下端以水平轴线为中心转动配合。该结构的虚拟髋关节结构可匹配穿戴式外骨骼系统，可保持机械腿部结构与躯干间良好的载荷传递能力和运动自由度，在保证良好的人体贴合度、舒适性和传载能力的基础上，实现良好的人机匹配特性，具有良好的人机功效和准确的仿生行动能力。

技术领域

本发明属于穿戴式助力外骨骼技术领域，特别涉及一种随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节。

背景技术

随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节是一种可穿戴在操作者身体外部的一种机械装置，它可给穿戴外骨骼的人提供支撑、保护，及增强运动和负重能力。穿戴式外骨骼广泛应用于医疗康复以及工业生产应用等众多领域。

随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节中髋关节的机械结构直接影响使用者胯部位置的活动自由度，现有穿戴式外骨骼的髋关节装置，关节自由度不足，与胯关节实际运动匹配性较差，难以适应使用者复杂腿部动作需要，存在较大的约束反力，造成了人机匹配障碍。

因此，为解决以上问题，需要一种随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节，通过多杆联动结构构建起位置可调的虚拟髋关节，用于匹配胯关节运动，利于被动适应使用者复杂腰部动作，利于提高人机匹配性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节，通过多杆联动结构构建起位置可调的虚拟髋关节，用于匹配胯关节运动，利于被动适应使用者复杂腰部动作，利于提高人机匹配性能。

本发明的随动式仿生多杆虚拟穿戴式髋关节，包括用于与腰部配合的腰环、用于与胯部配合的胯环以及连接于腰环和胯环之间的多个随动连杆组件，所述随动连杆组件包括被动弹性伸缩杆、上铰链头和下铰链头，所述上铰链头上端与腰环以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰链头下端与被动弹性伸缩杆上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰链头下端与胯环以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰链头上端与被动弹性伸缩杆下端以水平轴线为中心转动配合。

进一步，所述被动弹性伸缩杆包括外筒、可滑动内套于外筒内的内杆以及连接于内杆与外筒内腔底部之间的弹性件，所述外筒和内杆的端部各设置有一个连接端，两连接端分别作为被动弹性伸缩杆的上下端。

进一步，所述胯环包括左半胯环以及右半胯环，所述左半胯环和右半胯环呈C状结构用于适形围抱于胯部左右侧。

进一步，所述腰环包括腰带以及固定于腰带上的多个安装节，所述上铰链头可转动安装于安装节上。

进一步，所述随动连杆组件设置有两组，两组所述随动连杆组件分别连接于腰环与左半胯环之间以及腰环与右半胯环之间。

进一步，所述腰环还包括锁扣，所述锁扣设置于腰带上用于调节腰带松紧。

进一步，每组随动连杆组件中至少包括六根随动连杆组件，两组随动连杆组件围绕腰环呈环形布置且相邻随动连杆组件两两呈V形布局。

进一步，各随动连杆组件在自由状态下，其长度使得腰环和胯环平行。

进一步，所述胯环下位于左右侧的位置连接有侧板。

本发明的有益效果：

本发明通过腰环、左半胯环和右半胯环并结合多个随动连杆组件构建多杆型多自由度虚拟髋关节机构，以随动连杆组件为执行机构，可被动适配于人体腰部的所有动作姿态，并且在保持机械结构良好的人机匹配前提下，可实现腰腿间良好的传载能力和足够的灵活性；