本發(fā)明涉及下肢康復(fù)助行設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可穿戴仿生液壓下肢康復(fù)助行機(jī)械裝置。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的發(fā)展，下肢癱瘓病人的逐漸得到社會(huì)的關(guān)注，他們對(duì)康復(fù)助行設(shè)備的需求越發(fā)迫切。下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)械裝置作為治療并解決日常活動(dòng)的機(jī)械設(shè)備在這種條件下迅速發(fā)展。

此外，在工業(yè)生產(chǎn)中，輔助運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置可以提高人體的耐力極限以提高一些體力工作者的生產(chǎn)效率。

目前市場(chǎng)上同類產(chǎn)品中多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的缺點(diǎn)是腿部重量較大，與人體的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)度較差，該結(jié)構(gòu)有較大的修改和提升空間。

市場(chǎng)上仿生腿多用于人體假肢領(lǐng)域且多采用被動(dòng)式驅(qū)動(dòng)，僅能適用于截肢患者進(jìn)行輕緩的運(yùn)動(dòng)，因此難以解決身體完整的殘疾人康復(fù)和運(yùn)動(dòng)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，依據(jù)人體形態(tài)與仿生技術(shù)，本發(fā)明提供一種可穿戴的仿生液壓助行裝置，以解決人機(jī)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性差，運(yùn)動(dòng)不連貫等問(wèn)題，進(jìn)一步提高康復(fù)助行設(shè)備的流暢性和適用性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種可穿戴仿生液壓下肢康復(fù)助行機(jī)械裝置，包括背板1、腰板2、三軸髖關(guān)節(jié)3、雙作用液壓缸4、大腿主體5、仿生連桿膝關(guān)節(jié)6、小腿主體7、兩軸踝關(guān)節(jié)8、腳底板9；

所述三軸髖關(guān)節(jié)包括髖關(guān)節(jié)內(nèi)收/外展機(jī)構(gòu)、髖關(guān)節(jié)屈/伸機(jī)構(gòu)及髖關(guān)節(jié)旋內(nèi)/旋外機(jī)構(gòu)；

所述髖關(guān)節(jié)內(nèi)收/外展機(jī)構(gòu)包括腰板2、左右腿的連接件3.4，L型連接板3.6，關(guān)節(jié)軸承；其中左右腿的連接件3.4固定在腰板2兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)中心上，腰板的側(cè)面設(shè)置斜坡3.7伸入左右腿的連接件3.4的凹槽3.8中作為限位結(jié)構(gòu)，L型連接板通過(guò)螺栓及槽孔固定在連接件的滑道內(nèi)；

髖關(guān)節(jié)旋內(nèi)/旋外機(jī)構(gòu)中，L型連接板另一端使用螺栓壓緊在一對(duì)合頁(yè)鉸接3.5、3.2的凹槽內(nèi)，靠前側(cè)的合頁(yè)鉸接3.2的外形為一邊平面3.2.1，一邊斜面3.2.2的形狀，作為限位結(jié)構(gòu)控制展開(kāi)的范圍；

髖關(guān)節(jié)屈/伸機(jī)構(gòu)中，靠前側(cè)的合頁(yè)鉸接3.2通過(guò)馬蹄形的連接板3.3與大腿主體3.1相連，馬蹄形的連接板3.3上部分延伸出來(lái)與髖關(guān)節(jié)的合頁(yè)鉸接3.2連接；

所述膝關(guān)節(jié)屈伸機(jī)構(gòu)包括大腿連接件6.1、前搖桿6.3、后搖桿6.4、小腿連接件6.2、雙作用液壓缸6.5、限位機(jī)構(gòu)6.8；大腿連接件、小腿連接件分別與大小腿主體相連，前搖桿6.3、后搖桿6.4分別鉸接在大腿連接件與小腿連接件間，將大、小腿連接在一起；雙作用液壓缸的一端固定于小腿連接件后側(cè)轉(zhuǎn)軸處，另一端固定在大腿的鉸接處，作為動(dòng)力元件控制大小腿的開(kāi)合；限位機(jī)構(gòu)6.8位于大腿連接件的前端，限制前搖桿的位置，以保證小腿不會(huì)反方向屈伸；

大腿機(jī)構(gòu)包括大腿主體3.1，大腿支撐板6.6，液壓缸鉸接件6.7；大腿支撐板6.6陷于大腿主體5的T型槽內(nèi)；大腿支撐板6.6前面開(kāi)有一排螺栓孔，中間螺栓孔與大腿主體連接，通過(guò)螺栓壓緊，前面的螺栓孔與鉸接件6.7.1相連；鉸接件6.7.1另一端與髖關(guān)節(jié)液壓缸6.7相連；調(diào)整長(zhǎng)度的時(shí)候兩排螺栓孔配合調(diào)整，將液壓缸的行程控制在合適的范圍內(nèi)；

小腿機(jī)構(gòu)包括小腿連接件6.2和小腿支撐板6.10；支撐板中間有一排螺栓孔，陷在T型槽內(nèi)，由螺栓固定壓緊，用來(lái)調(diào)整小腿的使用有效長(zhǎng)度；

兩軸踝關(guān)節(jié)包括屈/伸轉(zhuǎn)軸8.1、外展/內(nèi)收轉(zhuǎn)軸8.2，屈/伸轉(zhuǎn)軸外層壓有一條彈性鋼板8.3，鋼板的另一側(cè)開(kāi)有槽孔與腳底板相連，運(yùn)動(dòng)中鋼板的彈性力逐漸平衡身體重力，將自由度限制在一定范圍內(nèi)，開(kāi)有的槽孔適應(yīng)彎曲產(chǎn)生的形變；踝關(guān)節(jié)液壓缸8.5連接在小腿支撐板與外展/內(nèi)收轉(zhuǎn)軸8.2之間，控制腳底板擺動(dòng)。

大腿連接件6.1的前端陷于小腿連接件6.2的凹陷6.9處，類似人體骨骼結(jié)構(gòu)且凹陷深度控制小腿后擺的角度，使其外骨骼膝蓋運(yùn)動(dòng)范圍處于人體正常角度之內(nèi)。

髖關(guān)節(jié)的內(nèi)收/外展旋轉(zhuǎn)軸位于人體臀部后側(cè)，實(shí)現(xiàn)了與人體關(guān)節(jié)中心軸一致，不會(huì)影響坐立。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：解決人機(jī)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性差，運(yùn)動(dòng)不連貫等問(wèn)題，進(jìn)一步提高康復(fù)助行設(shè)備的流暢性和適用性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為中髖關(guān)節(jié)三個(gè)自由度的示意圖；

圖3為四桿膝關(guān)節(jié)伸展以及大腿狀態(tài)示意圖；

圖4為四桿膝關(guān)節(jié)屈縮以及小腿示意圖；

圖5為踝關(guān)節(jié)兩個(gè)自由度的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖具體說(shuō)明本發(fā)明，如圖所示，本發(fā)明包括背板1、腰板2、三軸髖關(guān)節(jié)3、雙作用液壓缸4、大腿主體5、仿生連桿膝關(guān)節(jié)6、小腿主體7、兩軸踝關(guān)節(jié)8、腳底板9；

所述三軸髖關(guān)節(jié)包括髖關(guān)節(jié)內(nèi)收/外展機(jī)構(gòu)、髖關(guān)節(jié)屈/伸機(jī)構(gòu)及髖關(guān)節(jié)旋內(nèi)/旋外機(jī)構(gòu)；

所述髖關(guān)節(jié)內(nèi)收/外展機(jī)構(gòu)包括腰板2、左右腿的連接件3.4，L型連接板3.6，關(guān)節(jié)軸承；其中左右腿的連接件3.4固定在腰板2兩側(cè)的旋轉(zhuǎn)中心上，腰板的側(cè)面設(shè)置斜坡3.7伸入左右腿的連接件3.4的凹槽3.8中作為限位結(jié)構(gòu)，L型連接板通過(guò)螺栓及槽孔固定在連接件的滑道內(nèi)；

髖關(guān)節(jié)旋內(nèi)/旋外機(jī)構(gòu)中，L型連接板另一端使用螺栓壓緊在一對(duì)合頁(yè)鉸接3.5、3.2的凹槽內(nèi)，靠前側(cè)的合頁(yè)鉸接3.2的外形為一邊平面3.2.1，一邊斜面3.2.2的形狀，作為限位結(jié)構(gòu)控制展開(kāi)的范圍；

髖關(guān)節(jié)屈/伸機(jī)構(gòu)中，靠前側(cè)的合頁(yè)鉸接3.2通過(guò)馬蹄形的連接板3.3與大腿主體3.1相連，馬蹄形的連接板3.3上部分延伸出來(lái)與髖關(guān)節(jié)的合頁(yè)鉸接3.2連接；

所述膝關(guān)節(jié)屈伸機(jī)構(gòu)包括大腿連接件6.1、前搖桿6.3、后搖桿6.4、小腿連接件6.2、雙作用液壓缸6.5、限位機(jī)構(gòu)6.8；大腿連接件、小腿連接件分別與大小腿主體相連，前搖桿6.3、后搖桿6.4分別鉸接在大腿連接件與小腿連接件間，將大、小腿連接在一起；雙作用液壓缸的一端固定于小腿連接件后側(cè)轉(zhuǎn)軸處，另一端固定在大腿的鉸接處，作為動(dòng)力元件控制大小腿的開(kāi)合；限位機(jī)構(gòu)6.8位于大腿連接件的前端，限制前搖桿的位置，以保證小腿不會(huì)反方向屈伸；

大腿機(jī)構(gòu)包括大腿主體3.1，大腿支撐板6.6，液壓缸鉸接件6.7；大腿支撐板6.6陷于大腿主體5的T型槽內(nèi)；大腿支撐板6.6前面開(kāi)有一排螺栓孔，中間螺栓孔與大腿主體連接，通過(guò)螺栓壓緊，前面的螺栓孔與鉸接件6.7.1相連；鉸接件6.7.1另一端與髖關(guān)節(jié)液壓缸6.7相連；調(diào)整長(zhǎng)度的時(shí)候兩排螺栓孔配合調(diào)整，將液壓缸的行程控制在合適的范圍內(nèi)；

小腿機(jī)構(gòu)包括小腿連接件6.2和小腿支撐板6.10；支撐板中間有一排螺栓孔，陷在T型槽內(nèi)，由螺栓固定壓緊，用來(lái)調(diào)整小腿的使用有效長(zhǎng)度；

兩軸踝關(guān)節(jié)包括屈/伸轉(zhuǎn)軸8.1、外展/內(nèi)收轉(zhuǎn)軸8.2，屈/伸轉(zhuǎn)軸外層壓有一條彈性鋼板8.3，鋼板的另一側(cè)開(kāi)有槽孔與腳底板相連，運(yùn)動(dòng)中鋼板的彈性力逐漸平衡身體重力，將自由度限制在一定范圍內(nèi)，開(kāi)有的槽孔適應(yīng)彎曲產(chǎn)生的形變；踝關(guān)節(jié)液壓缸8.5連接在小腿支撐板與外展/內(nèi)收轉(zhuǎn)軸8.2之間，控制腳底板擺動(dòng)。

大腿連接件6.1的前端陷于小腿連接件6.2的凹陷6.9處，類似人體骨骼結(jié)構(gòu)且凹陷深度控制小腿后擺的角度，使其外骨骼膝蓋運(yùn)動(dòng)范圍處于人體正常角度之內(nèi)。

髖關(guān)節(jié)的內(nèi)收/外展旋轉(zhuǎn)軸位于人體臀部后側(cè)，實(shí)現(xiàn)了與人體關(guān)節(jié)中心軸一致，不會(huì)影響坐立。

本發(fā)明的工作過(guò)程如下：

使用者穿戴外骨骼，根據(jù)穿戴者的身體尺寸，調(diào)整髖關(guān)節(jié)的寬度，大小腿的長(zhǎng)度，保證人體的關(guān)節(jié)軸線節(jié)正對(duì)外骨骼的關(guān)節(jié)軸線。腰板至于人體后腰部，背板通過(guò)綁帶背于背部，腳底板與人體足部相連接。

當(dāng)使用者進(jìn)行下肢康復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，髖關(guān)節(jié)液壓缸控制髖關(guān)節(jié)屈/伸機(jī)構(gòu)，完成大腿前后擺動(dòng)，膝蓋液壓缸控制膝蓋屈/伸機(jī)構(gòu)，完成膝蓋的擺動(dòng)。使用者行走時(shí)腿部需要側(cè)向抬腿時(shí)，髖關(guān)節(jié)的內(nèi)收/外展機(jī)構(gòu)隨人體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)需要轉(zhuǎn)彎時(shí)，髖關(guān)節(jié)旋內(nèi)/旋外機(jī)構(gòu)隨人體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)遇到不平整傾斜的地面時(shí)，踝關(guān)節(jié)外外展/內(nèi)收機(jī)構(gòu)輕微旋轉(zhuǎn)以適應(yīng)地面的角度，彈性鋼板起到輔助支撐作用。腳板處的合頁(yè)貼合運(yùn)動(dòng)中彎曲的腳掌。