一种辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼

技术领域

本发明涉及外骨骼技术领域，特别涉及一种辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼。

背景技术

目前穿戴式外骨骼是将步态分析、机电一体化、生物力学等诸多领域融合而成的新型可穿戴机器人，可广泛地应用于军事、医疗和助老等领域，在医院内当患者的大腿部骨质松软时就需要使用到柔性外骨骼。

就现有辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼而言：首先在患者行走过程中当患者的重心变化时容易导致用于固定患者腿部的座体与腿部发生松动，此时外骨骼的支撑作用会降低，实用性不高；其次，在行走时患者的重心会不断变化，此时支撑力度如不变，会影响患者的行走质量。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼，其具有控制部分，通过控制部分的设置，一方面，能够通过患者行走时的实时压力提供实时支撑，实用性强，另一方面，能够在通过患者行走时的实时压力控制气囊进行工作防止座体与患者腿部松动，导致支撑效果降低，具体如下：一方面，因微处理器上连接有两根连接电缆，每根连接电缆下方一端均连接有一个压力传感器，两个压力传感器分别患者的两个脚底接触，当患者行走时，通过压力传感器可实时将压力信号传递给微处理器，此时微处理器控制气泵工作，此时也就完成了行走过程中不同压力状态下的不同支撑强度；因控制盒内安装有微处理器和气泵，微处理器和气泵电性相连；气泵上连接有两根第一输气管，两根第一输气管分别与两根伸缩杆相连接，在使用过程中当微处理器控制气泵工作时气泵产生的气体通过第一输气管进入到两根伸缩杆，此时两根伸缩杆发挥支撑作用；另一方面，因所述气泵上连接有两根第二输气管，两根第二输气管下方一端分别连接有一个气囊，两个气囊分别黏附在两个座体的外侧，当微处理器控制气泵工作时气泵产生的气体通过第二输气管进入到气囊内，此时气囊膨胀可保证座体对患者腿部的固定程度。

本发明一种辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼的目的与功效，由以下具体技术手段所达成：

本发明提供了一种辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼，具体包括：固定带、固定部分和控制部分；所述固定带捆绑在患者腰部，固定带下方安装有两根伸缩杆；所述固定带左侧和右侧均安装有一个护罩，护罩为半圆形板状结构，护罩与伸缩杆位置对正，护罩位于伸缩杆外侧，护罩为伸缩杆的防护结构；所述固定部分共设有两个，固定部分由座体、橡胶垫、固定螺栓和辅助杆组成，座体固定在腿部；所述控制部分由控制盒、微处理器、第一输气管、连接电缆、压力传感器、第二输气管、气囊和气泵组成，控制盒固定在固定带后端面中间位置。

进一步的，所述固定带上安装有插杆，固定带上呈阵列状开设有固定孔，插杆与固定孔相匹配，插杆与固定孔共同组成了固定带的松紧固定结构。

进一步的，所述伸缩杆顶部焊接有一根限位杆，限位杆为圆柱形杆状结构，限位杆穿过固定带上用于螺纹杆连接的铁质连接座；

伸缩杆顶部转动连接有一根螺纹杆，螺纹杆与固定带上的上述连接座螺纹连接，螺纹杆为伸缩杆的调整结构。

进一步的，所述螺纹杆的把手处黏附有一个橡胶套，橡胶套为环形结构，橡胶套外壁与护罩的内壁接触。

进一步的，所述座体内壁内侧黏附有橡胶垫，橡胶垫弧形结构，橡胶垫与患者腿部接触。

进一步的，所述座体上安装有用于座体锁紧的固定螺栓，座体上熔接有辅助杆；

辅助杆为圆柱形结构，辅助杆与固定螺栓的尾端弹性接触。

进一步的，所述控制盒内安装有微处理器和气泵，微处理器和气泵电性相连；

气泵上连接有两根第一输气管，两根第一输气管分别与两根伸缩杆相连接。

进一步的，所述气泵上连接有两根第二输气管，两根第二输气管下方一端分别连接有一个气囊，两个气囊分别黏附在两个座体的外侧。

进一步的，所述微处理器上连接有两根连接电缆，每根连接电缆下方一端均连接有一个压力传感器，两个压力传感器分别患者的两个脚底接触。

有益效果

1.本申请通过控制部分的设置，一方面，能够通过患者行走时的实时压力提供实时支撑，实用性强，另一方面，能够在通过患者行走时的的实时压力控制气囊进行工作防止座体与患者腿部松动，导致支撑效果降低，具体如下：一方面，因微处理器上连接有两根连接电缆，每根连接电缆下方一端均连接有一个压力传感器，两个压力传感器分别患者的两个脚底接触，当患者行走时，通过压力传感器可实时将压力信号传递给微处理器，此时微处理器控制气泵工作，此时也就完成了行走过程中不同压力状态下的不同支撑强度；因控制盒内安装有微处理器和气泵，微处理器和气泵电性相连；气泵上连接有两根第一输气管，两根第一输气管分别与两根伸缩杆相连接，在使用过程中当微处理器控制气泵工作时气泵产生的气体通过第一输气管进入到两根伸缩杆，此时两根伸缩杆发挥支撑作用；另一方面，因所述气泵上连接有两根第二输气管，两根第二输气管下方一端分别连接有一个气囊，两个气囊分别黏附在两个座体的外侧，当微处理器控制气泵工作时气泵产生的气体通过第二输气管进入到气囊内，此时气囊膨胀可保证座体对患者腿部的固定程度。

2.通过伸缩杆、螺纹杆、限位杆、橡胶套以及护罩的设置，第一，因伸缩杆顶部焊接有一根限位杆，限位杆为圆柱形杆状结构，限位杆穿过固定带上用于螺纹杆连接的铁质连接座；伸缩杆顶部转动连接有一根螺纹杆，螺纹杆与固定带上的上述连接座螺纹连接，螺纹杆为伸缩杆的调整结构，在使用过程中，当转动螺纹杆时可实现伸缩杆的位置调整，此时也就能够适不同身高的患者进行使用；第二，因螺纹杆的把手处黏附有一个橡胶套，橡胶套为环形结构，橡胶套外壁与护罩的内壁接触，在使用过程中通过护罩对橡胶套的抵紧可降低螺纹杆松动的几率，也就避免了因螺纹杆松动导致后续影响患者使用。

3.通过固定部分的设置，因座体上安装有用于座体锁紧的固定螺栓，座体上熔接有辅助杆；辅助杆为圆柱形结构，辅助杆与固定螺栓的尾端弹性接触，在使用过程中通过辅助杆对固定螺栓的抵紧可降低固定螺栓松动的几率，进而避免了因固定螺栓松动导致座体在患者腿部位移，进而影响支撑效果；又因座体内壁内侧黏附有橡胶垫，橡胶垫弧形结构，橡胶垫与患者腿部接触，当座体固定在患者腿部时在橡胶垫的作用下可提高患者腿部的舒适性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍。

下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼的轴视结构示意图；

图2是本发明图1的A处放大结构示意图；

图3是本发明辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼的主视结构示意图；

图4是本发明图1旋转后的轴视结构示意图；

图5是本发明辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼的俯视结构示意图；

图6是本发明辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼的仰视结构示意图；

图7是本发明伸缩杆、限位杆、螺纹杆和护罩的轴视结构示意图；

图8是本发明的系统构成结构示意图。

图标记列表

1、固定带；101、插杆；102、固定孔；103、护罩；2、伸缩杆；201、螺纹杆；202、限位杆；203、橡胶套；3、固定部分；301、座体；302、橡胶垫；303、固定螺栓；304、辅助杆；4、控制部分；401、控制盒；402、微处理器；403、第一输气管；404、连接电缆；405、压力传感器；406、第二输气管；407、气囊；408、气泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。

实施例：请参考图1至图8：

本发明提出了一种辅助髋关节和膝关节运动的柔性外骨骼，包括：固定带1、固定部分3和控制部分4；

固定带1捆绑在患者腰部，固定带1下方安装有两根伸缩杆2；

固定部分3共设有两个，固定部分3由座体301、橡胶垫302、固定螺栓303和辅助杆304组成，座体301固定在腿部；

控制部分4由控制盒401、微处理器402、第一输气管403、连接电缆404、压力传感器405、第二输气管406、气囊407和气泵408组成，控制盒401固定在固定带1后端面中间位置。

其中，固定带1上安装有插杆101，固定带1上呈阵列状开设有固定孔102，插杆101与固定孔102相匹配，插杆101与固定孔102共同组成了固定带1的松紧固定结构，在使用时可通过插杆101与不同固定孔102的插接可实现固定带1的松紧固定，此时可适应不同类型的患者使用。

其中，固定带1左侧和右侧均安装有一个护罩103，护罩103为半圆形板状结构，护罩103与伸缩杆2位置对正，护罩103位于伸缩杆2外侧，护罩103为伸缩杆2的防护结构，在使用过程中通过护罩103可实现伸缩杆2的磕碰防护。

其中，伸缩杆2顶部焊接有一根限位杆202，限位杆202为圆柱形杆状结构，限位杆202穿过固定带1上用于螺纹杆201连接的铁质连接座；

伸缩杆2顶部转动连接有一根螺纹杆201，螺纹杆201与固定带1上的上述连接座螺纹连接，螺纹杆201为伸缩杆2的调整结构，在使用过程中，当转动螺纹杆201时可实现伸缩杆2的位置调整，此时也就能够适不同身高的患者进行使用。

其中，螺纹杆201的把手处黏附有一个橡胶套203，橡胶套203为环形结构，橡胶套203外壁与护罩103的内壁接触，在使用过程中通过护罩103对橡胶套203的抵紧可降低螺纹杆201松动的几率，也就避免了因螺纹杆201松动导致后续影响患者使用。

其中，座体301内壁内侧黏附有橡胶垫302，橡胶垫302弧形结构，橡胶垫302与患者腿部接触，当座体301固定在患者腿部时在橡胶垫302的作用下可提高患者腿部的舒适性。

其中，座体301上安装有用于座体301锁紧的固定螺栓303，座体301上熔接有辅助杆304；

辅助杆304为圆柱形结构，辅助杆304与固定螺栓303的尾端弹性接触，在使用过程中通过辅助杆304对固定螺栓303的抵紧可降低固定螺栓303松动的几率，进而避免了因固定螺栓303松动导致座体301在患者腿部位移，进而影响支撑效果。

其中，控制盒401内安装有微处理器402和气泵408，微处理器402和气泵408电性相连；

气泵408上连接有两根第一输气管403，两根第一输气管403分别与两根伸缩杆2相连接，在使用过程中当微处理器402控制气泵408工作时气泵408产生的气体通过第一输气管403进入到两根伸缩杆2，此时两根伸缩杆2发挥支撑作用。

其中，气泵408上连接有两根第二输气管406，两根第二输气管406下方一端分别连接有一个气囊407，两个气囊407分别黏附在两个座体301的外侧，当微处理器402控制气泵408工作时气泵408产生的气体通过第二输气管406进入到气囊407内，此时气囊407膨胀可保证座体301对患者腿部的固定程度。

其中，微处理器402上连接有两根连接电缆404，每根连接电缆404下方一端均连接有一个压力传感器405，两个压力传感器405分别患者的两个脚底接触，当患者行走时，通过压力传感器405可实时将压力信号传递给微处理器402，此时微处理器402控制气泵408工作，此时也就完成了行走过程中不同压力状态下的不同支撑强度。

本实施例的具体使用方式与作用：

在使用时，首先将固定带1固定在患者的胯部，而后将两个座体301固定在患者的两个腿部，此时，因座体301上安装有用于座体301锁紧的固定螺栓303，座体301上熔接有辅助杆304；辅助杆304为圆柱形结构，辅助杆304与固定螺栓303的尾端弹性接触，在使用过程中通过辅助杆304对固定螺栓303的抵紧可降低固定螺栓303松动的几率，进而避免了因固定螺栓303松动导致座体301在患者腿部位移，进而影响支撑效果；又因座体301内壁内侧黏附有橡胶垫302，橡胶垫302弧形结构，橡胶垫302与患者腿部接触，当座体301固定在患者腿部时在橡胶垫302的作用下可提高患者腿部的舒适性；

行走时，患者脚部踩踏压力传感器405，此时，因微处理器402上连接有两根连接电缆404，每根连接电缆404下方一端均连接有一个压力传感器405，两个压力传感器405分别患者的两个脚底接触，当患者行走时，通过压力传感器405可实时将压力信号传递给微处理器402，此时微处理器402控制气泵408工作，此时也就完成了行走过程中不同压力状态下的不同支撑强度；又因控制盒401内安装有微处理器402和气泵408，微处理器402和气泵408电性相连；气泵408上连接有两根第一输气管403，两根第一输气管403分别与两根伸缩杆2相连接，在使用过程中当微处理器402控制气泵408工作时气泵408产生的气体通过第一输气管403进入到两根伸缩杆2，此时两根伸缩杆2发挥支撑作用；又因气泵408上连接有两根第二输气管406，两根第二输气管406下方一端分别连接有一个气囊407，两个气囊407分别黏附在两个座体301的外侧，当微处理器402控制气泵408工作时气泵408产生的气体通过第二输气管406进入到气囊407内，此时气囊407膨胀可保证座体301对患者腿部的固定程度；

当需要调整伸缩杆2的位置时，因伸缩杆2顶部焊接有一根限位杆202，限位杆202为圆柱形杆状结构，限位杆202穿过固定带1上用于螺纹杆201连接的铁质连接座；伸缩杆2顶部转动连接有一根螺纹杆201，螺纹杆201与固定带1上的上述连接座螺纹连接，螺纹杆201为伸缩杆2的调整结构，在使用过程中，当转动螺纹杆201时可实现伸缩杆2的位置调整，此时也就能够适不同身高的患者进行使用；又因螺纹杆201的把手处黏附有一个橡胶套203，橡胶套203为环形结构，橡胶套203外壁与护罩103的内壁接触，在使用过程中通过护罩103对橡胶套203的抵紧可降低螺纹杆201松动的几率，也就避免了因螺纹杆201松动导致后续影响患者使用；

在使用过程中，因固定带1上安装有插杆101，固定带1上呈阵列状开设有固定孔102，插杆101与固定孔102相匹配，插杆101与固定孔102共同组成了固定带1的松紧固定结构，在使用时可通过插杆101与不同固定孔102的插接可实现固定带1的松紧固定，此时可适应不同类型的患者使用。