一種基于并聯(lián)機構(gòu)的髖關(guān)節(jié)助力裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于下肢助力器械領(lǐng)域，具體來說，涉及一種基于并聯(lián)機構(gòu)的髖關(guān)節(jié)助力裝置，主要適用于下肢髖關(guān)節(jié)助力訓練等醫(yī)療領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]下肢助力器械是一種可穿戴于患者外側(cè)的機械系統(tǒng)，它通過安裝的驅(qū)動器，輔以角位移傳感器以及關(guān)節(jié)力矩傳感器，幫助患者抬起準備向前邁出的下肢，同時加大蹬地力量，從而擴大他們行走時的步幅和活動范圍，實現(xiàn)助力、助行和輔助康復(fù)治療的功能。
[0003]髖關(guān)節(jié)是人體的承重關(guān)節(jié)且參與運動，因此極易發(fā)生損傷，髖關(guān)節(jié)損傷后，如果治療不及時，容易導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)周圍韌帶松弛、關(guān)節(jié)不穩(wěn)，嚴重的將影響行走功能。此外，一些神經(jīng)性系統(tǒng)疾病也可導(dǎo)致髖關(guān)節(jié)周圍的肌肉疲軟，使人體無法像正常人一樣行走。髖關(guān)節(jié)損傷后除進行必要的醫(yī)療手段外，還需要借助助力裝置對患肢進行助力訓練，幫助患者恢復(fù)關(guān)節(jié)活動以及行走功能。現(xiàn)有的髖關(guān)節(jié)助力裝置各自存在著其相應(yīng)的問題:自由度相對較少，僅能實現(xiàn)較小的轉(zhuǎn)動角度，不能滿足患者對于多自由度、大角度康復(fù)訓練的要求，有的助力裝置為冗余驅(qū)動，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穿戴麻煩，不能保證裝置旋轉(zhuǎn)中心與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心重合，或只能借助患肢約束得以實現(xiàn)以髖關(guān)節(jié)為轉(zhuǎn)動中心的助力康復(fù)訓練。這樣會對本身已遭受病痛的患肢造成不必要的干涉與傷害，不利于助力康復(fù)訓練。因此迫切需要一種結(jié)構(gòu)簡單輕巧，助力訓練角度范圍大，裝置旋轉(zhuǎn)中心與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心重合的髖關(guān)節(jié)助力裝置，本發(fā)明即是為這種目的而設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種基于并聯(lián)機構(gòu)的髖關(guān)節(jié)助力裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單、穿戴方便，可以滿足在行走過程中髖關(guān)節(jié)運動所需的前屈/后伸、外擺/內(nèi)收、內(nèi)旋/外旋三個旋轉(zhuǎn)自由度;通過約束組件的調(diào)節(jié)功能可保證不同患者的髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心與裝置旋轉(zhuǎn)中心重合，有效避免了人機干涉力對患肢造成的傷害。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的方案是。
[0006]—種基于并聯(lián)機構(gòu)的髖關(guān)節(jié)助力康復(fù)裝置，其特征在于:該裝置包括腰部支撐組件(I)，兩套約束組件(2)和兩套執(zhí)行組件(3)，所述執(zhí)行組件(3)包括腿部夾緊子組件(4)，傳感器子組件(5)，底板(6)和兩個主動支鏈子組件(41)，所述主動支鏈子組件(41)分別與腰部支撐組件(I)和底板(6)固定連接，為相對于人腿前后對稱分布的UPS(U代表虎克副，P代表移動副，S代表球副)支鏈，所述傳感器子組件(5)分別與腿部夾緊子組件(4)和約束組件(2)固定連接。
[0007]進一步地，所述的腰部支撐組件(I)包括腰部支撐板(7)，固定板(8)，調(diào)整氣囊
(10)和綁帶(9)，所述固定板(8)與腰部支撐板(7)固定連接，所述調(diào)整氣囊(10)粘附于腰部支撐板(7)內(nèi)側(cè)，所述綁帶(9)與腰部支撐板(7)的外側(cè)連接。
[0008]進一步地，所述約束組件(2)包括第一約束板(11)，第二約束板(13)，第三約束板(14)，第四約束板(17)各兩套，連接板(21)，轉(zhuǎn)動板(16)，第一角度傳感器(Jl)，第二角度傳感器(J2)，所述第一約束板(11)的一端與固定板(8)固定連接，另一端與第二約束板(13)的一端固定連接，所述第三約束板(14)的一端通過第一轉(zhuǎn)動副(20)與第二約束板(13)連接，所述第四約束板(17)的兩端分別與第三約束板(14)和連接板(21)固定連接，所述連接板
(21)與轉(zhuǎn)動板(16)通過第二轉(zhuǎn)動副(19)連接。
[0009]進一步地，所述第一角度傳感器的固定端(I8)與第二約束板(I 3)固定連接，旋轉(zhuǎn)端(12)與第三約束板(14)固定連接，所述第二角度傳感器的固定端(15)與連接板(21)固定連接，旋轉(zhuǎn)端(27)與轉(zhuǎn)動板(16)固定連接。
[0010]進一步地，所述第一轉(zhuǎn)動副(20)與第二轉(zhuǎn)動副(19)的延長線，正交于一點O。
[0011]進一步地，所述主動支鏈子組件(41)包括依次連接的球座(28)、第一連桿(29)、推桿式線性驅(qū)動器(P)、第二連桿(24)、U型連接件(23)、固定座(22)，所述球座(28)與底板(6)固定連接，所述固定座(22)與固定板(8)固定連接，所述第一連桿(29)與第二連桿(24)連接在推桿式線性驅(qū)動器(P)上，所述第一連桿(29)與球座(28)通過球副(S)連接，所述U型連接件(23)與第二連桿(24)之間通過第三轉(zhuǎn)動副(F3)連接，U型連接件(23)與固定座(22)之間通過第四轉(zhuǎn)動副(F4)連接，兩條轉(zhuǎn)動連接軸線相互正交構(gòu)成虎克副(U)，所述主動支鏈子組件(41)的下端通過球副(S)與底板(6)連接，所述主動支鏈子組件(41)的上端通過虎克副(U)與固定板(8)連接。
[0012]進一步地，所述傳感器子組件(5)包括小連接塊(25)，傳感器(26)，帶有定位孔
(31)的小連接板(30)，所述傳感器(26)左端通過小連接塊(25)固定連接在底板(6)上，所述傳感器(26)右端與帶有定位孔(31)的小連接板(30)固定連接。
[0013]進一步地，所述腿部夾緊子組件(4)包括兩套外夾緊板(33)，兩套環(huán)形滑塊(42)，兩套內(nèi)夾緊板(35)，兩套小夾緊氣囊(36)，魔術(shù)貼毛面(44)，魔術(shù)貼鉤面(34)和定位鍵
(32);
所述環(huán)形滑塊(42)包括滑軌部分(38)和滑塊部分(37)，分別與外夾緊板(33)和內(nèi)夾緊板(35)固定連接，所述小夾緊氣囊(36)粘附于內(nèi)夾緊板(35)內(nèi)側(cè)，所述兩套外夾緊板(33)為開有銷孔(43)和定位鍵槽(39)的半圓板，通過螺栓(40)與小連接板(30)連接，所述魔術(shù)貼毛面(44)與魔術(shù)貼鉤面(34)分別粘附于兩套外夾緊板(33)外側(cè)。
[0014]進一步地，所述小鏈接板(30)上的定位孔(31)與兩套外夾緊板(33)上的定位鍵槽
(39)在裝置穿戴加緊過程中相互對齊，并與定位鍵(32)的尺寸相吻合。
[0015]本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，約束組件(2)的設(shè)計可以保證不同人的髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)中心與裝置的旋轉(zhuǎn)中心重合，有效避免了人機干涉力對患肢造成的傷害;執(zhí)行組件(3)的設(shè)計，實現(xiàn)了前屈/后伸和外擺/內(nèi)收自由度，其中當人腿處于懸空狀態(tài)時受力較小，可人為帶動內(nèi)夾緊板(35)通過環(huán)形滑塊(42)相對于外夾緊板(33)做局部自由轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)第三個自由度即為髖關(guān)節(jié)的內(nèi)旋/外旋轉(zhuǎn)動;所提出的主動支鏈子組件(41)驅(qū)動分布方案，可以簡化裝置，減小裝置占用體積，避免主動支鏈過多而帶來的額外干涉以及能量損耗，同時使裝置具有足夠的工作空間，良好的運動學性能和剛度特性指標。
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一種基于并聯(lián)機構(gòu)的髖關(guān)節(jié)助力裝置做進一步說明。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的總體結(jié)構(gòu)三維示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的腰部支撐組件示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的約束組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的主動支鏈結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的主動支鏈與腰部支撐組件連接示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的主動支鏈與底板連接示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的傳感器子組件的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖8為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的夾緊子組件的裝配圖；
[0025]圖9為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的夾緊子組件的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖10為本發(fā)明一種髖關(guān)節(jié)助力裝置的夾緊子組件與傳感器子組件連接示意圖；
[0027]圖中:I一腰部支撐組件；2—約束組件;3—執(zhí)行組件;4一夾緊子組件;5—傳感器子組件;6—底板;7—腰部支撐板;8—固定板;9一綁帶；10—氣囊；11一第一約束板；12—第一角度傳感器旋轉(zhuǎn)端；13—第二約束板；14 一第三約束板；15—第二角度傳感器固定端；16—轉(zhuǎn)動板；17—第四約束板；18—第一角度傳感器固定端；19 一第二轉(zhuǎn)動副；20—第一轉(zhuǎn)動副；21—連接板;22—固定座；23—U型連接件；24—第二連桿；25—小連接塊；26—傳感器；27—第二角度傳感器旋轉(zhuǎn)端；28—球座；29—第一連桿；30—小連接板；31—定位孔；32—定位鍵;33—外夾緊板;34—魔術(shù)貼鉤面;35—內(nèi)夾緊板;36—小夾緊氣囊;37—滑塊部分；38—滑軌部分；39—定位鍵槽;40—螺栓;41 一主動支鏈子組件；42—環(huán)形滑塊;43—銷孔;44一魔術(shù)貼毛面;U—虎克副；S一球副;P—推桿式線性驅(qū)動器;F3—第二轉(zhuǎn)動副;F4—第四轉(zhuǎn)動副;Jl 一第一角度傳感器;J2—第二角度傳感器。
【具體實施方式】
[0028]如圖1-圖10所示，本發(fā)明一種基于并聯(lián)機構(gòu)的髖關(guān)節(jié)助力裝置:包括腰部支撐組件(I)，兩套約束組件(2)和兩套執(zhí)行組件(3):所述執(zhí)行組件(3)包括腿部夾緊子組件(4)，傳感器子組件(5)，底板(6)和兩個主動支鏈子組件(41)，所述主動支鏈子組件(41)分別與腰部支撐組件(I)和底板(6)固定連接，為相對于人腿前后對稱分布的UPS(U代表虎克副，P代表移動副，S代表球副)支鏈，所述傳感器子組件(5)分別與腿部加緊子組件(4)和約束組件(2)固定連接。
[0029]作為一種實施例，如圖2所示，所述的腰部支撐組件(I)包括腰部支撐板(7)，固定板(8)，調(diào)整氣囊(10)和綁帶(9)，所述固定板(8)與腰部支撐板(7)固定連接，所述調(diào)整氣囊
(10)粘附于腰部支撐板(7)內(nèi)側(cè)，所述綁帶(9)與腰部支撐板(7)的外側(cè)連接。當裝置處于固定工作狀態(tài)時，綁帶將腰部支撐板綁縛于腰部，并對氣囊進行充氣，對腰部起到