本實用新型屬于醫(yī)療檢測器械和運動裝備器械領(lǐng)域，尤其涉及一種穿戴式下肢步態(tài)智能檢測行走裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會老齡化的加劇和日常交通事故的頻發(fā)，下肢癱瘓病人不斷增多，患者醫(yī)療康復的需求日益增加。現(xiàn)有的人體下肢康復訓練主要依靠理療師憑其個人經(jīng)驗進行手把手的肢體運動。然而，理療師個人經(jīng)驗的主觀性較大，沒有充分考慮患者個體的行走習慣，也沒有前期正常行走的歷史數(shù)據(jù)庫可供參考，這種康復方法并不科學。另外，護士、教師、專柜服務員、工廠流水線工人等需要久站的工作容易造成脊椎神經(jīng)壓迫、下肢靜脈曲張、膝關(guān)節(jié)酸痛等職業(yè)病；同時這些工作需要頻繁地短距離移動，不方便一直坐在固定的椅子上。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種操作簡便，有利于康復和診斷的穿戴式下肢步態(tài)智能檢測行走裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型采取以下技術(shù)方案：

一種穿戴式下肢步態(tài)智能檢測行走裝置，所述裝置包括座椅機構(gòu)、大腿機構(gòu)、膝關(guān)節(jié)機構(gòu)、小腿機構(gòu)和鞋套機構(gòu)，大腿機構(gòu)與座椅機構(gòu)活動連接，鞋套機構(gòu)與小腿機構(gòu)安裝連接；所述膝關(guān)節(jié)機構(gòu)包括膝關(guān)節(jié)外板和膝關(guān)節(jié)內(nèi)板，膝關(guān)節(jié)外板上固定安裝有外板軸，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板上固定安裝有內(nèi)板軸，膝關(guān)節(jié)外板上設有沿豎直方向延伸的直線槽，內(nèi)板軸活動卡裝在該直線槽中，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板上設有曲線槽，外板軸活動卡裝在該曲線槽中，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板上部與大腿機構(gòu)固定連接，膝關(guān)節(jié)外板下部與小腿機構(gòu)固定連接。

所述膝關(guān)節(jié)外板下部內(nèi)活動設有電磁鐵的磁芯，該電磁鐵的磁芯外套裝有線圈，該線圈固定在膝關(guān)節(jié)外板的內(nèi)壁上，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板上設有固定槽。

所述鞋套機構(gòu)包括底板、綁帶、踝關(guān)節(jié)慣性測量模塊和足底壓力傳感器，綁帶、踝關(guān)節(jié)慣性測量模塊和足底壓力傳感器均固定安裝在底板上，足底壓力傳感器接收到壓力激勵信號后控制通往線圈的電流。

所述鞋套機構(gòu)還包括踝關(guān)節(jié)球座和踝關(guān)節(jié)球桿，該踝關(guān)節(jié)球座固定安裝在底板上，該踝關(guān)節(jié)球桿下部活動裝設在踝關(guān)節(jié)球座內(nèi)，踝關(guān)節(jié)球桿上部與小腿機構(gòu)安裝連接。

所述底板上還固定有腳后跟板。

所述小腿機構(gòu)包括小腿桿和小腿慣性測量模塊，小腿慣性測量模塊安裝在小腿桿內(nèi)。

所述小腿桿由小腿上桿和小腿下桿構(gòu)成，小腿下桿上部與小腿上桿下部安裝連接，小腿下桿下部與踝關(guān)節(jié)球桿上部安裝連接，小腿上桿上部與膝關(guān)節(jié)外板下部安裝連接，小腿慣性測量模塊安裝在小腿上桿或小腿下桿內(nèi)。

所述大腿機構(gòu)包括髖關(guān)節(jié)板、大腿上桿、大腿綁帶、大腿下桿和大腿慣性測量模塊，大腿上桿和大腿下桿安裝連接，大腿綁帶固定在大腿上桿上，大腿慣性測量模塊安裝在大腿下桿或大腿上桿內(nèi)，髖關(guān)節(jié)板通過鎖軸轉(zhuǎn)動安裝在大腿桿上部，該髖關(guān)節(jié)板與座椅機構(gòu)活動連接。

所述座椅機構(gòu)包括座椅、橫梁、上固定板和下固定板，座椅安裝在橫梁上，上固定板和下固定板扣合安裝，橫梁從上固定板和下固定板之間穿過，髖關(guān)節(jié)板通過軸與上固定板活動安裝。

所述上固定板上設有連接槽，髖關(guān)節(jié)板設在該連接槽內(nèi)并通過軸轉(zhuǎn)動連接。

本實用新型具有以下有益效果：

一方面利用大腿慣性測量模塊和小腿慣性測量模塊檢測人體行走步態(tài)，記錄人體髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)的多維度角度數(shù)據(jù)，形成個人的步態(tài)數(shù)據(jù)庫，供醫(yī)生診斷和康復使用。另一方面，利用膝關(guān)節(jié)外骨骼處的直線電磁鐵的磁芯形成膝關(guān)節(jié)鎖扣機構(gòu)，當人體行走或站立感覺累時，采用人體雙腳后跟同時抬起又同時落下作為激勵信號，利用直線電磁鐵的磁鐵鎖住膝關(guān)節(jié)，方便人體隨地就座；當人體就座休息完畢，人體雙腳后跟再次同時抬起又同時落下作為激勵信號，解開膝關(guān)節(jié)直線電磁鐵的磁芯鎖扣，人體又可以自由走動，操作簡便。

附圖說明

附圖1為本實用新型立體結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2為本實用新型座椅機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3為本實用新型大腿機構(gòu)的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖4為本實用新型膝關(guān)節(jié)機構(gòu)的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖5為本實用新型小腿機構(gòu)的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖6為本實用新型鞋套機構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于本領(lǐng)域技術(shù)人員的理解，下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。

如附圖1和4所示，本實用新型揭示了一種穿戴式下肢步態(tài)智能檢測行走裝置，所述裝置包括座椅機構(gòu)1、大腿機構(gòu)2、膝關(guān)節(jié)機構(gòu)3、小腿機構(gòu)4和鞋套機構(gòu)5，大腿機構(gòu)2與座椅機構(gòu)1活動連接，鞋套機構(gòu)5與小腿機構(gòu)4安裝連接；所述膝關(guān)節(jié)機構(gòu)3包括膝關(guān)節(jié)外板304和膝關(guān)節(jié)內(nèi)板301，膝關(guān)節(jié)外板304上固定安裝有外板軸306，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板301上固定安裝有內(nèi)板軸302，膝關(guān)節(jié)外板304上設有沿豎直方向延伸的直線槽305，內(nèi)板軸302活動卡裝在該直線槽305中，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板301上設有曲線槽303，外板軸306活動卡裝在該曲線槽303中，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板301上部與大腿機構(gòu)2固定連接，膝關(guān)節(jié)外板304下部與小腿機構(gòu)4固定連接。膝關(guān)節(jié)外板304下部內(nèi)活動設有電磁鐵的磁芯307，該電磁鐵的磁芯307外套裝有線圈308，該線圈308固定在膝關(guān)節(jié)外板304的內(nèi)壁上，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板301上設有固定槽309。電磁鐵為直線電磁鐵，線圈通入電流即可控制電磁鐵的磁芯上下移動。膝關(guān)節(jié)內(nèi)板與膝關(guān)節(jié)外板通過內(nèi)板軸與外板軸實現(xiàn)活動安裝連接，使得膝關(guān)節(jié)外板和膝關(guān)節(jié)內(nèi)板可以相對轉(zhuǎn)動。內(nèi)板軸在膝關(guān)節(jié)外板上的直線槽中移動，外板軸在膝關(guān)節(jié)內(nèi)板上的曲線槽中移動。磁芯與膝關(guān)節(jié)內(nèi)板上的固定槽相互配合，當線圈通電后，電磁鐵的磁芯插入固定槽內(nèi)卡住使膝關(guān)節(jié)外板和膝關(guān)節(jié)內(nèi)板相對固定，當斷電后，電磁鐵的磁芯與固定槽相對脫離，膝關(guān)節(jié)外板和膝關(guān)節(jié)內(nèi)板則可以相對轉(zhuǎn)動。

外板軸與曲線槽、內(nèi)板軸與直線槽形成運動的行程限制，固定槽及電磁鐵的磁芯和線圈形成膝關(guān)節(jié)鎖扣機構(gòu)，有利于幫助行走或者就座。

如附圖6所示，鞋套機構(gòu)5包括底板501、綁帶502、腳后跟板506、踝關(guān)節(jié)慣性測量模塊503和足底壓力傳感器507，綁帶502、踝關(guān)節(jié)慣性測量模塊503和足底壓力傳感器507均固定安裝在底板上，腳后跟板506安裝在底板501上，足底壓力傳感器507接收到壓力激勵信號后控制通往線圈的電流，進而通過線圈來控制電磁鐵的磁芯的動作，實現(xiàn)電磁鐵的磁芯與膝關(guān)節(jié)內(nèi)板上的固定槽的鎖合或者脫離。踝關(guān)節(jié)慣性測量模塊主要用于測量踝關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)。鞋套機構(gòu)5還包括踝關(guān)節(jié)球座505和踝關(guān)節(jié)球桿504，該踝關(guān)節(jié)球座505固定安裝在底板501上，該踝關(guān)節(jié)球桿504下部活動裝設在踝關(guān)節(jié)球座505內(nèi)，踝關(guān)節(jié)球桿上部與小腿機構(gòu)安裝連接。踝關(guān)節(jié)球桿下部具有一個球珠，能夠?qū)崿F(xiàn)圓周轉(zhuǎn)動，從而使得踝關(guān)節(jié)球座和踝關(guān)節(jié)球桿進行三自由度運動。為了更好的綁緊腳，可設置兩個綁帶，或者更多綁帶。

如附圖5所示，小腿機構(gòu)4包括小腿桿和小腿慣性測量模塊402，小腿慣性測量模塊安裝在小腿桿內(nèi)。進一步的，小腿桿由小腿上桿401和小腿下桿403構(gòu)成，小腿下桿403上部與小腿上桿401下部安裝連接，小腿下桿403下部與踝關(guān)節(jié)球桿504上部安裝連接，小腿上桿401上部與膝關(guān)節(jié)外板304下部安裝連接，小腿慣性測量模塊402安裝在小腿上桿401或小腿下桿403內(nèi)。小腿上桿可插裝入小腿下桿內(nèi)進行緊固連接，在本實施例中，優(yōu)選將小腿慣性測量模塊安裝在小腿上桿內(nèi)。小腿上桿有一部分插裝入膝關(guān)節(jié)外板的下部內(nèi)進行固定安裝，電磁鐵的磁芯有一部分也插裝入小腿上桿內(nèi)。小腿上桿和小腿下桿可以為伸縮式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要進行長度調(diào)節(jié)。

如附圖3所示，大腿機構(gòu)2包括髖關(guān)節(jié)板201、大腿上桿202、大腿綁帶203、大腿下桿205和大腿慣性測量模塊204，大腿上桿202和大腿下桿205安裝連接，大腿綁帶203固定在大腿上桿202上，大腿慣性測量模塊204安裝在大腿下桿205或大腿上桿202內(nèi)，髖關(guān)節(jié)板201通過銷軸轉(zhuǎn)動安裝在大腿桿202上部，該髖關(guān)節(jié)板201與座椅機構(gòu)1活動連接。大腿上桿下部插裝入大腿下桿內(nèi)實現(xiàn)緊固連接，大腿上桿和大腿下桿之間可以為伸縮式結(jié)構(gòu)，可根據(jù)需要進行長度調(diào)節(jié)。通過大腿上桿與髖關(guān)節(jié)板之間的轉(zhuǎn)動連接，使得大腿上桿能夠朝向矢狀面運動。為了在大腿上桿上安裝髖關(guān)節(jié)板，可以大腿上桿的上部開設有叉槽，髖關(guān)節(jié)板的一部分活動插裝在該叉槽內(nèi)，通過銷軸穿過大腿上桿的叉槽側(cè)壁和髖關(guān)節(jié)板，實現(xiàn)髖關(guān)節(jié)板與大腿上桿的轉(zhuǎn)動連接。

如附圖2所示，座椅機構(gòu)1包括座椅101、橫梁102、上固定板104和下固定板105，座椅101安裝在橫梁102上，上固定板104和下固定板105扣合安裝，橫梁102從上固定板104和下固定板105之間穿過，髖關(guān)節(jié)板通過軸與上固定板活動安裝。上固定板104上設有連接槽103，髖關(guān)節(jié)板201設在該連接槽103內(nèi)并通過軸轉(zhuǎn)動連接。從而使得髖關(guān)節(jié)板與上固定板之間相對轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)髖關(guān)節(jié)板在冠狀面的運動。

本實用新型通過分布在不同區(qū)域的大腿慣性測量模塊、小腿慣性測量模塊和踝關(guān)節(jié)測量模塊來檢測髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的多維角度數(shù)據(jù)。具體為，利用大腿慣性測量模塊和小腿慣性測量模塊聯(lián)合測量膝關(guān)節(jié)在矢狀面的轉(zhuǎn)動角度。利用小腿慣性測量模塊和踝關(guān)節(jié)慣性測量模塊聯(lián)合測量三自由踝關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度。利用大腿慣性測量模塊測量髖關(guān)節(jié)在矢狀面和冠狀面的轉(zhuǎn)動角度。

本實用新型供下肢健康人群使用時，可形成相應的步態(tài)數(shù)據(jù)庫。供下肢殘障人士使用時，可以幫助其行走或者就座，并且起到促進康復的作用。

本實用新型作為檢測使用時，將大腿綁帶綁在人的大腿上，腳則踩在鞋套機構(gòu)的底板上，并且套在底板的綁帶上，腳后跟則被腳后跟板擋住，腳后跟壓在足底壓力傳感器上。人在正常行走時，髖關(guān)節(jié)板沿冠狀面方向擺動，髖關(guān)節(jié)板和大腿上桿則相對沿矢狀面方向擺動，通過分布在不同區(qū)域的大腿慣性測量模塊、小腿慣性測量模塊和踝關(guān)節(jié)測量模塊來檢測髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的多維角度數(shù)據(jù)，形成個人的步態(tài)數(shù)據(jù)庫，供醫(yī)生診斷和康復使用。

本實用新型作為行走椅使用時，膝關(guān)節(jié)內(nèi)板的固定槽及電磁鐵的磁芯和線圈形成膝關(guān)節(jié)鎖扣機構(gòu)。當人體正常行走時，電磁鐵的磁芯與固定槽相對脫離，此時隨著人的走動，膝關(guān)節(jié)外板和膝關(guān)節(jié)內(nèi)板相對轉(zhuǎn)動，利用內(nèi)板軸在直線槽內(nèi)的移動和外板軸在曲線槽內(nèi)的移動實現(xiàn)正常行走。當行走或者站立感覺累時，采用人體雙腳后跟同時抬起又同時落下壓迫足底壓力傳感器作為激勵信號，控制線圈的電流，實現(xiàn)線圈通電，從而使得電磁鐵的磁芯相對于線圈作上升移動，使電磁鐵的磁芯插裝膝關(guān)節(jié)內(nèi)板的固定槽中并卡住，將膝關(guān)節(jié)內(nèi)板鎖住，使得膝關(guān)節(jié)內(nèi)板和膝關(guān)節(jié)外板無法相對轉(zhuǎn)動，從而方便人體隨地就座，使得本實用新型充當了座椅的功能。當人體就座休息完畢后，人體雙腳后跟再次同時抬起又同時落下，足底壓力傳感器接收到相應的壓力信號作為激勵信號，再傳送給線圈，使線圈斷電，從而使電磁鐵的磁芯下降從固定槽中脫離出來不再鎖住固定槽，使得膝關(guān)節(jié)內(nèi)板和膝關(guān)節(jié)外板可以相對轉(zhuǎn)動，人體又可以自由走動。

需要說明的是，以上所述并非是對本實用新型技術(shù)方案的限定，在不脫離本實用新型的創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，任何顯而易見的替換均在本實用新型的保護范圍之同。