一种具有助力功能的腿部支撑外骨骼

技术领域

本发明属于外骨骼技术领域，尤其涉及一种具有助力功能的腿部支撑外骨骼。

背景技术

下肢外骨骼装置在穿戴后可以帮助体弱的老年人行走，也可以帮助康复患者进行康复训练。

现有的下肢外骨骼装置为整体式的下肢外骨骼，穿戴者在穿戴时需要将腰部、腿部以及脚部同时穿入该装置中，在行走时主要依靠患者自身腿部的运动，然而由于患者通常较为体弱，在长时间的行走中较为疲累，目前的腿部支撑外骨骼通常不具有助力功能，迫使患者的锻炼时间大大减少，降低了锻炼效果。

发明内容

本发明提供一种具有助力功能的腿部支撑外骨骼，旨在解决目前的腿部支撑外骨骼不具有助力功能，迫使患者的使用时间较少的问题。

本发明是这样实现的，一种具有助力功能的腿部支撑外骨骼，包括：依次设置的装配架、一对大臂组件、一对小臂组件和一对脚踝组件，一对所述大臂组件铰接在装配架和一对小臂组件之间，一对所述脚踝组件分别铰接在一对所述小臂组件的底部；一对脚踏，一对所述脚踏分别固定安装在一对所述小臂组件的内侧；一对助力机构，一对所述助力机构分别设于一对所述小臂组件的外侧用于助力患者运动。

优选地，所述装配架和一对所述大臂组件之间均铰接设置有伸缩杆一，一对所述大臂组件和小臂组件上均固定套设有吊架，对应的一对所述吊架上铰接有同一个伸缩杆二。

优选地，一对所述大臂组件和小臂组件上均设置有可调节的束带，一对所述小臂组件和脚踝组件之间均设有回位弹簧。

优选地，所述助力机构包括固定安装在所述小臂组件外侧的空心中轴，所述空心中轴上开设有两道环形导槽，两道所述环形导槽内均转动安装有导向环，两道所述导向环上设有动力轮，所述空心中轴和两道导向环之间采用动力机构传动连接。

优选地，所述动力轮包括分别固定安装在两道所述导向环上的连接臂，两个所述连接臂上固定安装有同一个壳体，所述壳体内固定安装有驱动马达，所述壳体的一侧转动安装有驱动轴，所述驱动轴的一端与驱动马达的输出轴传动连接，所述驱动轴的另一端位于壳体外并固定安装有麦克纳姆轮。

优选地，所述动力机构包括转动安装在所述壳体内的主轴和副轴，所述主轴与所述副轴平行设置，两道所述导向环的内侧均开设有环形齿槽，所述主轴上固定套设有驱动齿轮一，所述副轴上固定套设有驱动齿轮二，所述驱动齿轮一和驱动齿轮二分别与两个所述环形齿槽相啮合，所述空心中轴的外侧固定安装有电机，所述电机的输出轴与所述主轴的一端传动连接。

优选地，所述主轴上固定套设有传递齿轮一，所述主轴和副轴之间设有与空心中轴转动连接的衔接轴，所述衔接轴上固定套设有传递齿轮二和传递齿轮三，所述传递齿轮二与传递齿轮一相啮合，所述传递齿轮三与驱动齿轮二相啮合。

优选地，两道所述环形导槽的内壁上均开设有通口，两个所述通口分别与驱动齿轮一和驱动齿轮二相适配。

优选地，所述驱动齿轮一和驱动齿轮二的差速比相同，两个所述环形齿槽分别适配驱动齿轮一和驱动齿轮二的差速比。

优选地，所述传递齿轮一、传递齿轮二和传递齿轮三具有差速比，所述传递齿轮一、传递齿轮二和传递齿轮三的尺寸均不相同。

与相关技术相比较，本发明提供的药物粉碎装置具有如下有益效果：

与现有技术相比，本方案提供的具有助力功能的腿部支撑外骨骼，发明在使用时一对助力机构采用可折叠式的轮组实现腿部的支撑和移动，能够减轻患者的锻炼压力，提高使用时间，确保锻炼效果，整体使用效果相比现有技术更佳，同时本装置配备了多种保险，满足多种紧急情况下的需要，提高使用的安全性。

附图说明

图1是本发明提供的一种具有助力功能的腿部支撑外骨骼的侧视结构示意图；

图2为图1中所示E部分的放大结构示意图；

图3是本发明提供的一种具有助力功能的腿部支撑外骨骼的主视结构示意图；

图4为图3中所示F部分的放大结构示意图；

图5为本发明中动力轮的侧视剖视结构示意图；

图6为本发明中空心中轴、导向环和动力机构第一实施例的侧视剖视结构示意图；

图7为图6中所示G部分的放大结构示意图；

图8为图6中所示A-A部分的剖视结构示意图；

图9为图6中所示B-B部分的剖视结构示意图；

图10为图6中所示C-C部分的剖视结构示意图；

图11为图10中所示H部分的放大结构示意图；

图12为图6中所示D-D部分的剖视结构示意图；

图13为本发明中空心中轴、导向环和动力机构的侧视结构示意图；

图14为本发明中空心中轴的侧视结构示意图；

图15为本发明中动力机构的立体结构示意图；

图16为本发明中导向环、连接臂和壳体的立体结构示意图；

图17为本发明中空心中轴、导向环和动力机构另一实施例的侧视剖视结构示意图；

图18为图17中所示Z部分的放大结构示意图。

附图标记：1、装配架；2、大臂组件；3、小臂组件；4、脚踝组件；5、脚踏；6、伸缩杆一；7、吊架；8、伸缩杆二；9、束带；10、回位弹簧；11、空心中轴；12、环形导槽；13、导向环；14、连接臂；15、壳体；16、驱动马达；17、驱动轴；18、麦克纳姆轮；19、环形齿槽；20、主轴；21、驱动齿轮一；22、副轴；23、驱动齿轮二；24、电机；25、传递齿轮一；26、传递齿轮二；27、传递齿轮三；28、连接座；29、装配筒；30、定位槽；31、中腔；32、滑道；33、压缩弹簧；34、定位柱；35、拉线；36、电动伸缩杆；37、导线轴；38、防脱环；39、衔接轴；40、通口；22a、半轴一；22b、半轴二；41、矩形套筒；42、矩形导槽；43、矩形导杆；44、矩形导套；45、啮合块一；46、啮合块二；47、保持弹簧；48、调控螺栓；49、急停开关。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本发明实施例提供了一种具有助力功能的腿部支撑外骨骼，如图1-16所示，具有助力功能的腿部支撑外骨骼包括：依次设置的装配架1、一对大臂组件2、一对小臂组件3和一对脚踝组件4，一对所述大臂组件2铰接在装配架1和一对小臂组件3之间，一对所述脚踝组件4分别铰接在一对所述小臂组件3的底部；一对脚踏5，一对所述脚踏5分别固定安装在一对所述小臂组件3的内侧；一对助力机构，一对所述助力机构分别设于一对所述小臂组件3的外侧用于助力患者运动。

在本实施例中，装配架1、一对大臂组件2、一对小臂组件3、一对脚踝组件4和一对脚踏5构成腿部支撑外骨骼的基本构造，能够供患者使用，腿部支撑外骨骼的构造和使用方式与现有技术基本相同，在使用时一对助力机构采用可折叠式的轮组实现腿部的支撑和移动，能够减轻患者的锻炼压力，提高使用时间，确保锻炼效果，整体使用效果相比现有技术更佳。

本发明进一步较佳实施例中，所述装配架1和一对所述大臂组件2之间均铰接设置有伸缩杆一6，一对所述大臂组件2和小臂组件3上均固定套设有吊架7，对应的一对所述吊架7上铰接有同一个伸缩杆二8。

在本实施例中，伸缩杆一6能够供装配架1与大臂组件2支撑调节角度，伸缩杆二8能够供大臂组件2与小臂组件3支撑调节角度，满足人们使用时外骨骼各部分弯曲的需要。

本发明进一步较佳实施例中，一对所述大臂组件2和小臂组件3上均设置有可调节的束带9，一对所述小臂组件3和脚踝组件4之间均设有回位弹簧10。

在本实施例中，束带9可捆扎在使用者身上，回位弹簧10对小臂组件3和脚踝组件4进行支撑和回位，辅助患者使用。

本发明进一步较佳实施例中，所述助力机构包括固定安装在所述小臂组件3外侧的空心中轴11，所述空心中轴11上开设有两道环形导槽12，两道所述环形导槽12内均转动安装有导向环13，两道所述导向环13上设有动力轮，所述空心中轴11和两道导向环13之间采用动力机构传动连接。

在本实施例中，空心中轴11上环形导槽12内转动的导向环13可供动力机构连接，并使动力机构接触地面，实现腿部的支撑和移动，能够减轻患者的锻炼压力，提高使用时间，确保锻炼效果。

本发明进一步较佳实施例中，所述动力轮包括分别固定安装在两道所述导向环13上的连接臂14，两个所述连接臂14上固定安装有同一个壳体15，所述壳体15内固定安装有驱动马达16，所述壳体15的一侧转动安装有驱动轴17，所述驱动轴17的一端与驱动马达16的输出轴传动连接，所述驱动轴17的另一端位于壳体15外并固定安装有麦克纳姆轮18。

在本实施例中，动力轮中的麦克纳姆轮18接触地面并采用驱动马达16作为驱动方式，能够在行走时进行支撑助力，其转动缓慢，可采用手部控制器控制，也可采用触地传感器控制，在使用中更加省力。

本发明进一步较佳实施例中，所述动力机构包括转动安装在所述壳体15内的主轴20和副轴22，所述主轴20与所述副轴22平行设置，两道所述导向环13的内侧均开设有环形齿槽19，所述主轴20上固定套设有驱动齿轮一21，所述副轴22上固定套设有驱动齿轮二23，所述驱动齿轮一21和驱动齿轮二23分别与两个所述环形齿槽19相啮合，所述空心中轴11的外侧固定安装有电机24，所述电机24的输出轴与所述主轴20的一端传动连接。

在本实施例中，在需要调整麦克纳姆轮18的角度时，启动电机24，电机24的输出轴产生动力，使主轴20和副轴22转动，此时驱动齿轮一21和驱动齿轮二23分别驱动两道导向环13转动，完成角度调整的需要。

本发明进一步较佳实施例中，所述主轴20上固定套设有传递齿轮一25，所述主轴20和副轴22之间设有与空心中轴11转动连接的衔接轴39，所述衔接轴39上固定套设有传递齿轮二26和传递齿轮三27，所述传递齿轮二26与传递齿轮一25相啮合，所述传递齿轮三27与驱动齿轮二23相啮合。

在本实施例中，主轴20在转动时驱动传递齿轮一25同步转动，传递齿轮一25驱动传递齿轮二26同步转动，传递齿轮二26通过衔接轴39带动传递齿轮三27转动，传递齿轮三27驱使驱动齿轮二23转动，使其完成动力传递。

本发明进一步较佳实施例中，两道所述环形导槽12的内壁上均开设有通口40，两个所述通口40分别与驱动齿轮一21和驱动齿轮二23相适配。

在本实施例中，通口40的开设方式供驱动齿轮一21和驱动齿轮二23贯穿。

在本发明中还包括，两道所述导向环13之间设有与空心中轴11固定连接的连接座28，所述连接座28上固定安装有装配筒29，两道所述导向环13位于所述装配筒29的一侧均开设有多个定位槽30，所述装配筒29的中部开设有中腔31，所述装配筒29的两侧均开设有滑道32，两个所述滑道32内均设有压缩弹簧33，两个所述滑道32内均滑动安装有可插入至对应定位槽30内的定位柱34，所述定位柱34与对应所述压缩弹簧33相接触，所述空心中轴11、连接座28、装配筒29上滑动安装有同一根分别与两个定位柱34固定连接的拉线35，所述空心中轴11内固定安装有电动伸缩杆36，所述电动伸缩杆36的输出杆与所述拉线35固定连接，所述空心中轴11内转动安装有导线轴37，所述拉线35绕过导线轴37，所述导线轴37上固定套设有位于拉线35侧边的防脱环38，所述空心中轴11的内壁、连接座28、中腔31的内壁和滑道32的内壁上均开设有穿线孔。

在上述实施例中，在角度调整完成后，为了减轻各齿轮在支撑时的压力，此时定位柱34嵌入至导向环13的定位槽30内，完成对导向环13的定位，在解锁时，只需在电机24运行前启动电动伸缩杆36，电动伸缩杆36的输出杆收缩拉动拉线35，使拉线35拉拽两个定位柱34滑动脱离定位槽30并使压缩弹簧33处于压缩状态，拉线35在滑动时沿导线轴37滑动，两侧的防脱环38能够预防出现滑脱情况，确保正常使用的精度。

本发明进一步较佳实施例中，所述驱动齿轮一21和驱动齿轮二23的差速比相同，两个所述环形齿槽19分别适配驱动齿轮一21和驱动齿轮二23的差速比

本发明进一步较佳实施例中，所述传递齿轮一25、传递齿轮二26和传递齿轮三27具有差速比，所述传递齿轮一25、传递齿轮二26和传递齿轮三27的尺寸均不相同。

在其他实施例中，如图17-18所示，所述副轴22包括半轴一22a和半轴二22b两部分，所述半轴一22a和半轴二22b分别与所述空心中轴11的两侧内壁采用轴承转动连接，所述半轴一22a与驱动齿轮二23固定连接，所述半轴一22a外固定套设有矩形套筒41，所述矩形套筒41滑动套设在所述半轴二22b上，所述半轴二22b位于矩形套筒41内的一端开设有矩形导槽42，所述矩形导槽42内滑动安装有矩形导杆43，所述矩形导杆43外滑动套设有矩形导套44，所述矩形导套44位于半轴一22a的一端固定安装有啮合块一45，所述半轴一22a位于矩形导套44的一端固定安装有啮合块二46，所述啮合块一45与啮合块二46相接触的一面为斜面形并滑动接触，所述矩形导杆43和矩形导套44外滑动套设有保持弹簧47，所述保持弹簧47的两端分别与半轴二22b和啮合块一45相接触，所述半轴二22b上螺纹安装有延伸至矩形导杆43内的调控螺栓48，所述调控螺栓48与矩形导杆43转动连接，所述矩形导套44内设有与啮合块一45固定连接的急停开关49，急停开关49采用无线开关，发射无线信号控制电机24急停。

在上述实施例中，当麦克纳姆轮18接触地面时，部分人群不能够及时关闭电机24或电机24出现问题时，此时在高扭力下，半轴一22a和半轴二22b具有差速，半轴一22a转动，使啮合块二46与啮合块一45沿斜面滑动，并迫使啮合块一45脱离，此时啮合块一45带动矩形导套44沿矩形导杆43滑动并压缩保持弹簧47，此时急停开关49接触矩形导杆43的端部发出信号，关闭电机24，使用中调控螺栓48可调节矩形导杆43的位置。

本方案中，电机24的输出端可采用信号连接轴器与主轴20相连接，在信号联轴器的扭力过大时可控制电机24关闭。

综上所述，与相关技术相比较，本发明在使用时一对助力机构采用可折叠式的轮组实现腿部的支撑和移动，能够减轻患者的锻炼压力，提高使用时间，确保锻炼效果，整体使用效果相比现有技术更佳，同时本装置配备了多种保险，满足多种紧急情况下的需要，提高使用的安全性。

本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其他的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元之间的间接耦合或通信连接，可以是电信或者其它的形式。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对发明的保护范围进行限制。显然，所描述的实施例仅仅是本发明部分实施例，而不是全部实施例。基于这些实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明所要保护的范围。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域普通技术人员依然可以在不冲突的情况下，不作出创造性劳动对本发明各实施例中的特征根据情况相互组合、增删或作其他调整，从而得到不同的、本质未脱离本发明的构思的其他技术方案，这些技术方案也同样属于本发明所要保护的范围。