[发明专利]新型穿戴式下肢外骨骼机构

说明书

本发明提供一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，包括上肢穿戴部件、大腿并联机构、小腿并联机构、足端穿戴部件及柔性膝关节；上肢穿戴部件设置于所述大腿并联机构上方，所述大腿并联机构设置于所述小腿并联机构上方，所述小腿并联机构设置于所述足端穿戴部件上方，所述柔性膝关节设置于所述大腿并联机构和小腿并联机构之间；该机构可使穿戴者负重能力强且机构自由度满足人体下肢自由度数目，适应不同身材穿戴者使用，能保证穿戴者长时间运动，且在运动过程中保证人机关节运动的对应性和一致性。

技术领域

本发明具体涉及一种新型穿戴式下肢外骨骼机构。

背景技术

目前，下肢外骨骼主要应用于增大负重、助力行走或康复训练，按结构可分为固定式和可携式，按机构可分为串联式、并联式和混联式等。不同类型的外骨骼不仅可以实现人体下肢运动功能康复或帮助穿戴者长时间工作降低疲劳之外，还能根据工作情况来设计实现主动运动和被动跟随两种状态。下肢外骨骼在采用运动学同构设计基础上，可穿戴于人体并与人同步运动，在动态步行移动中跟随检测人体运动信息或者主动提供驱动力矩，减轻穿戴者的疲劳。市场上也有很多类似的产品来针对不同的用户需求。申请号为200910088396.9的发明设计了一种双下肢共12自由度的外骨骼机构，该外骨骼典型特点是通过电机与被动关节的配合实现运动自由度，电机完成穿戴者对应的矢状面内运动，且外骨骼具有较准确的信息检测与助力的双重功能，能够较好的与人体运动协调一致，保证动态步行中机构和下肢关节运动的对应性和一致性，但该装置整体重量较大，且由于续航问题不能长时间穿戴，此外该专利存在自由度少于人体下肢自由度的问题。申请号为201310034245.1的发明揭示了一种由电动推杆驱动的下肢外骨骼的设计概念。单腿共4自由度，其中髋关节和膝关节的屈伸运动由电动推杆提供动力，该穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好，人机膝关节同轴性和位置偏差小，脚踝关节结构紧凑，但该装置依旧存在机构自由度较少和续航问题，也面临串联机构刚度小负重小的不足。因此从机构自由度和续航能力角度出发，设计一款刚度大负重能力强的可穿戴式外骨骼尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，该新型穿戴式下肢外骨骼机构可以很好地解决上述问题。

为达到上述要求，本发明采取的技术方案是：提供一种新型穿戴式下肢外骨骼机构，该新型穿戴式下肢外骨骼机构包括上肢穿戴部件、大腿并联机构、小腿并联机构、足端穿戴部件及柔性膝关节；上肢穿戴部件设置于所述大腿并联机构上方，所述大腿并联机构设置于所述小腿并联机构上方，所述小腿并联机构设置于所述足端穿戴部件上方，所述柔性膝关节设置于所述大腿并联机构和小腿并联机构之间；上肢穿戴部件包括穿戴结构、系扣装置、调节环与负重装置；大腿并联机构包括大腿前侧链、大腿后侧链、大腿侧链与小腿环，所述大腿侧链包括大腿侧链上段、大腿侧链中段与大腿侧链下段；小腿并联机构包括小腿前侧链、小腿后侧链、小腿侧链与大腿环；足端穿戴部件包括刚性可调部件、柔性部件、后摆板件，扭簧与足端连接口；柔性膝关节包括弹性中间物与连接轴。

该新型穿戴式下肢外骨骼机构具有的优点如下：

可使穿戴者负重能力强且机构自由度满足人体下肢自由度数目，适应不同身材穿戴者使用，能保证穿戴者长时间运动，且在运动过程中保证人机关节运动的对应性和一致性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的结构示意图。

图2示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的结构示意图。

图3示意性地示出了根据本申请一个实施例的新型穿戴式下肢外骨骼机构的上肢穿戴部件的结构示意图。