[发明专利]一种基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置

摘要

本发明属于下肢外骨骼技术领域，并具体公开了一种基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，包括腰部支撑组件、连接组件、大腿组件、离合器组件、小腿组件和弹性元件组件，腰部支撑组件用于固定在腰部，连接组件设置有两组并对称布置在支撑组件两侧，大腿组件设置有两组并分别与两组连接组件相连，离合器组件设置有两组并分别安装在两组大腿组件上，小腿组件设置有两组并对称布置在两组大腿组件的下方，弹性元件组件设置有两组且左右对称布置。本发明可辅助膝关节和髋关节的运动，提高能量利用效率，减少行走的代谢能消耗。

主权项

1.一种基于离合器分时调控的髋膝双关节被动外骨骼装置，其特征在于，包括腰部支撑组件(I)、连接组件(II)、大腿组件(III)、离合器组件(IV)、小腿组件(V)和弹性元件组件(VI)，其中：所述腰部支撑组件(I)用于固定在腰部，所述连接组件(II)用于连接腰部支撑组件(I)和大腿组件(III)，其设置有两组并且左右对称布置在支撑组件(I)的两侧，所述大腿组件(III)设置有两组，两组大腿组件(III)分别与两组连接组件(II)相连，用于固定在大腿上；所述离合器组件(IV)设置有两组，两组离合器组件(IV)分别安装在两组大腿组件(III)上，用于分时调控膝关节和髋关节的能量，所述小腿组件(V)设置有两组并且左右对称布置在两组大腿组件(III)的下方，用于固定在小腿上，所述弹性元件组件(VI)设置有两组且左右对称布置，其连接所述腰部支撑组件(I)和小腿组件(V)，并且穿过离合器组件(IV)；每组所述离合器组件(IV)均包括离合器支架(23)、离合器盖板(18)、棘轮(20)、行程挡片(21)、导线轮(22)、棘爪(33)和棘爪绳(11)，其中，所述离合器支架(23)安装在大腿组件(III)的大腿后环箍(9)上，所述棘轮(20)、行程挡片(21)和导线轮(22)通过一花键轴(28)安装在所述离合器支架(23)和离合器盖板(18)之间，保证棘轮(20)、行程挡片(21)和导线轮(22)同步转动，所述棘爪(33)通过棘爪轴(32)可转动的安装在离合器支架(23)和离合器盖板(18)之间，所述棘爪绳(11)的上端连接在连接组件(II)的棘爪力臂(13)上，下端连接在棘爪(33)上，当大腿后摆时，棘爪绳(11)拉动棘爪(33)转动，使棘爪(33)与棘轮(20)脱离啮合；每组所述弹性元件组件(VI)均包括拉伸弹簧(3)、弹簧连接绳(5)、棘爪扭簧(27)和导线轮扭簧(29)，其中，所述拉伸弹簧(3)上端连接在连接组件(II)的弹簧力臂(1)上，下端与所述弹簧连接绳(5)的上端相连，所述弹簧连接绳(5)的中部连接在导线轮(22)上，下端连接在小腿组件(V)的小腿后环箍(7)上，棘爪扭簧(27)安装在棘爪(33)与离合器盖板(18)之间，用于将棘爪(33)回位至初始位置，当大腿后摆时，棘爪绳(11)将会拉动棘爪(33)转动，使棘爪(33)与棘轮(20)脱离啮合，此时棘爪扭簧(27)具有一定的回复力矩，当大腿前摆时，棘爪绳(11)处于松弛状态，棘爪扭簧(27)带动棘爪(33)回位至初始位置，导线轮扭簧(29)安装在导线轮(22)和离合器支架(23)之间，用于将导线轮(22)回位至初始位置，当人处于直立状态时，弹簧连接绳(5)拽动导线轮(22)旋转一定角度，此时导线轮扭簧(29)具有一定回复力矩，当大腿后摆、膝关节弯曲时，弹簧连接绳(5)处于松弛状态，导线轮(22)在导线轮扭簧(29)的作用下回位至初始安装位置。