專利名稱：線角驅(qū)動下肢助行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及助行裝置，特別是一種線角驅(qū)動下肢助行器。
背景技術(shù)：
動力式助行器是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與人體康復(fù)需求相結(jié)合的成果，目的是研究開發(fā)對下肢癱瘓者進(jìn)行行走功能評估、診斷、恢復(fù)、步行代償以及護(hù)理所需的各種助行設(shè)備。 目前，世界上約有10余家實(shí)驗(yàn)室在從事可穿戴型助行器的研究，且大多是用于正常人的助力或是下肢功能障礙患者的康復(fù)，很少有用于幫助下肢癱瘓者重新站立行走的裝置的研究。且現(xiàn)有的研究多是采用電機(jī)直接驅(qū)動或是氣動，造價也都十分昂貴。另外，現(xiàn)有動力式助行器不具有大腿部分的外展內(nèi)收功能，在行走時動作僵直，仿真度舒適度欠佳。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種輔助下肢癱瘓患者重新站立行走的線角驅(qū)動下肢助行器，可實(shí)現(xiàn)按照正常人體的步態(tài)帶動下肢癱瘓患者站立行走的目的，并具有結(jié)構(gòu)合理，使用方便，安全可靠的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于由左右對稱設(shè)置的腰部支撐架、大腿支撐桿、小腿支撐桿、腳部支撐板、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)、屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)、大腿緊固帶、小腿緊固帶構(gòu)成，腰部支撐架的兩端分別通過外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接大腿支撐桿頂端的髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿頂端安裝有髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿的下端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接小腿支撐桿，小腿支撐桿的下端通過踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接腳部支撐板，在兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副及膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副上均共同安裝屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)為線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)。而且，所述的外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)由安裝座、電機(jī)及減速器、傳動機(jī)構(gòu)、水平轉(zhuǎn)動軸、 滑塊、凸輪及縱向擺動軸構(gòu)成，安裝座固裝在腰部支撐架端部，電機(jī)及減速器與安裝座固裝，電機(jī)及減速器通過傳動機(jī)構(gòu)與水平轉(zhuǎn)動軸聯(lián)動，水平轉(zhuǎn)動軸穿裝過滑快并在端部固裝凸輪，凸輪與安裝座內(nèi)側(cè)面頂觸，滑塊垂直固裝縱向擺動軸，該縱向擺動軸端部與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝。而且，所述的線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)由兩驅(qū)動電機(jī)、上可變半徑滑輪、下可變半徑滑輪、兩對稱的線角驅(qū)動組件及環(huán)形纜線構(gòu)成，上可變半徑滑輪與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝， 下可變半徑滑輪與膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝，在上可變半徑滑輪及下可變半徑滑輪上共同套裝環(huán)形纜線，在該纜線的縱向上分別安裝線角驅(qū)動組件，該線角驅(qū)動組件的上端固裝齒輪，該齒輪與驅(qū)動電機(jī)輸出端齒輪嚙合。而且，所述線角驅(qū)動組件由同軸套裝的外線角驅(qū)動件及內(nèi)線角驅(qū)動件構(gòu)成，該外線角驅(qū)動件及內(nèi)線角驅(qū)動件的扭轉(zhuǎn)方向相反。而且，所述的外線角驅(qū)動件、內(nèi)線角驅(qū)動件均由多個連接環(huán)及之間的線網(wǎng)構(gòu)成。[0010]而且，所述的腳部支撐板由后支撐板及轉(zhuǎn)動安裝的前支撐板構(gòu)成。而且，所述的腳部支撐板上表面安裝有緊固帶。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為1.本線角驅(qū)動下肢助行器在髖關(guān)節(jié)設(shè)有兩個旋轉(zhuǎn)副，膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、腳掌各設(shè)有一個旋轉(zhuǎn)副，其中髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)處的用于實(shí)現(xiàn)屈伸運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)副采用同心直線角位移系統(tǒng)驅(qū)動，髖關(guān)節(jié)處用于實(shí)現(xiàn)外展內(nèi)收運(yùn)動的旋轉(zhuǎn)副采用電機(jī)帶動諧波減速器和同步齒形帶傳動進(jìn)行驅(qū)動，踝關(guān)節(jié)與腳掌處不加驅(qū)動。使用時，通過腰部和腳底對人體進(jìn)行支撐，通過緊固帶將助行器在腰部、大腿、小腿和腳部與人固定，助行器會按照已輸入的程序帶動下肢癱瘓者的腿部運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)行走動作，為下肢癱瘓患者的生活提供極大便利。2.本線角驅(qū)動下肢助行器通過在腰部支撐架的兩端與大腿支撐桿之間安裝外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)髖關(guān)節(jié)的外展內(nèi)收，能夠更加真實(shí)的模擬人體的行走步態(tài)，使用者的行走動作更加舒適、自如。3.本線角驅(qū)動下肢助行器在髖關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)均通過線角驅(qū)動組件實(shí)現(xiàn)同時動作， 具有傳動效果好，平穩(wěn)度高的優(yōu)點(diǎn)。4.本線角驅(qū)動下肢助行器的線角驅(qū)動組件由同軸套裝的外線角驅(qū)動件及內(nèi)線角驅(qū)動件構(gòu)成，形成同心線角驅(qū)動組件，該同心線角驅(qū)動組件相比單個線角驅(qū)動組件的優(yōu)點(diǎn)是在負(fù)載端的運(yùn)動類似于滑塊機(jī)構(gòu)(無旋轉(zhuǎn)約束)，這保證了線角驅(qū)動組件中的旋轉(zhuǎn)微分傳遞到每個單元件。這減少了重量和復(fù)雜性。5.本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)設(shè)計科學(xué)合理，能夠幫助下肢癱瘓患者實(shí)現(xiàn)站立行走，并且具有運(yùn)行平穩(wěn)，支撐可靠，易于生產(chǎn)制作，成本低的優(yōu)點(diǎn)，是一種具有較高創(chuàng)新性的助行器，具有廣泛的市場前景。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖(立體圖)；圖2為本實(shí)用新型的外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)的放大圖；圖3為本實(shí)用新型的屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的放大圖；圖4為本實(shí)用新型的線角驅(qū)動組件的放大圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。一種線角驅(qū)動下肢助行器，其由左右對稱設(shè)置的腰部支撐架1、大腿支撐桿5、小腿支撐桿8、腳部支撐板11、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副14、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副4、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副7、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副10、外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)2、屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)3、大腿緊固帶6、小腿緊固帶9構(gòu)成。腰部支撐架用于支撐穿戴者的腰部使其上身保持直立，分為左右兩部分，中間有銷釘連接，可實(shí)現(xiàn)輕微的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。腰部支撐架的兩端分別通過外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接大腿支撐桿頂端的髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副。外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)由安裝座19、電機(jī)及減速器21、齒形帶傳動機(jī)構(gòu)22、水平轉(zhuǎn)動軸20、滑塊18、凸輪17及縱向擺動軸16構(gòu)成，安裝座固裝在腰部支撐架端部，電機(jī)及減速器與安裝座固裝，電機(jī)及減速器通過齒形帶傳動機(jī)構(gòu)與水平轉(zhuǎn)動軸聯(lián)動，水平轉(zhuǎn)動軸穿裝過滑快并在端部固裝凸輪，凸輪與安裝座內(nèi)側(cè)面頂觸，滑塊垂直固裝縱向擺動軸，該縱向擺動軸端部與髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝。外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)的電機(jī)連接至控制器。大腿支撐桿頂端安裝有髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副，該髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副的縱向擺動軸與髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副的轉(zhuǎn)動軸采用同一軸。大腿支撐桿的下端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接小腿支撐桿。小腿支撐桿的下端通過踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接腳部支撐板。在兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副及膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副上均共同安裝屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)為線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)。線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)由兩驅(qū)動電機(jī)對、30，上可變半徑滑輪23、下可變半徑滑輪四、兩對稱的線角驅(qū)動組件27、觀及環(huán)形纜線31構(gòu)成，上可變半徑滑輪與髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝，下可變半徑滑輪與膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝，在上可變半徑滑輪及下可變半徑滑輪上共同套裝環(huán)形纜線，在該纜線的縱向上分別安裝線角驅(qū)動組件，該線角驅(qū)動組件的上端固裝齒輪 26，該齒輪與驅(qū)動電機(jī)輸出端齒輪25嚙合。線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)連接至控制器。線角驅(qū)動組件為同心線角驅(qū)動組件，其由同軸套裝的外線角驅(qū)動件32及內(nèi)線角驅(qū)動件35構(gòu)成，該外線角驅(qū)動件及內(nèi)線角驅(qū)動件的扭轉(zhuǎn)方向相反。外線角驅(qū)動件、內(nèi)線角驅(qū)動件均由多個連接環(huán)33及之間的線網(wǎng)34構(gòu)成。在同心線角驅(qū)動組件的作用下，線角驅(qū)動組件單元的旋轉(zhuǎn)反應(yīng)發(fā)生在電機(jī)附近，也就是扭矩最初產(chǎn)生的地方?，F(xiàn)在同心線角驅(qū)動組件的負(fù)載端必須可以自由旋轉(zhuǎn)，并通過電纜控制調(diào)節(jié)。除了消除了需要直線運(yùn)動指導(dǎo)的必要，同心線角驅(qū)動組件配置將增加一個單個的線角驅(qū)動組件的有效長度而并非增加真實(shí)的組件。增加的單元允許同心線角驅(qū)動組件工作時比單獨(dú)的線角驅(qū)動組件鏈在相同的長度上有一個較長的偏移，來達(dá)到更高的機(jī)械優(yōu)勢。 同時，同心線角驅(qū)動組件的負(fù)載應(yīng)用平均分布在內(nèi)外線角驅(qū)動組件，因此，每個線角驅(qū)動組件都承擔(dān)一部分負(fù)載，增加了同心線角驅(qū)動組件的承載能力。腳部支撐板由后支撐板及轉(zhuǎn)動安裝的前支撐板12構(gòu)成，腳部支撐板上表面安裝有緊固帶13。本動力式助行器的工作原理為使用時，穿戴者通過緊固帶將該助行器與大小腿、腰部、腳部固定，啟動后，中心處理器會按照預(yù)先編訂的程序控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動。在髖關(guān)節(jié)外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，電機(jī)轉(zhuǎn)動，經(jīng)諧波減速器減速和同步齒形帶驅(qū)動水平轉(zhuǎn)動軸，水平轉(zhuǎn)動軸通過凸輪機(jī)構(gòu)的頂觸，驅(qū)動縱向擺動軸擺動，最終帶動髖關(guān)節(jié)實(shí)現(xiàn)外展內(nèi)收。在髖關(guān)節(jié)屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)處，兩電機(jī)為反向轉(zhuǎn)動，帶動線角驅(qū)動組件轉(zhuǎn)動，線角驅(qū)動組件將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，一側(cè)線角驅(qū)動組件收縮，則另一側(cè)線角驅(qū)動機(jī)構(gòu)伸長，從而拉動髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)在矢狀面旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)行走的功能，可變半徑滑輪可以補(bǔ)償主動同心線角驅(qū)動組件和對抗同心線角驅(qū)動組件不同的收縮舒張率。
權(quán)利要求1.一種線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于由左右對稱設(shè)置的腰部支撐架、大腿支撐桿、小腿支撐桿、腳部支撐板、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)、屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)、大腿緊固帶、小腿緊固帶構(gòu)成，腰部支撐架的兩端分別通過外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接大腿支撐桿頂端的髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿頂端安裝有髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿的下端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接小腿支撐桿，小腿支撐桿的下端通過踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接腳部支撐板，在兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副及膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副上均共同安裝屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)為線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于所述的外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)由安裝座、電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、水平轉(zhuǎn)動軸、滑塊、凸輪及縱向擺動軸構(gòu)成，安裝座固裝在腰部支撐架端部，電機(jī)固裝在安裝座內(nèi)，電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)與水平轉(zhuǎn)動軸聯(lián)動，水平轉(zhuǎn)動軸穿裝過滑快并在端部固裝凸輪，凸輪與安裝座內(nèi)側(cè)面頂觸，滑塊垂直固裝縱向擺動軸，該縱向擺動軸端部與髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副的轉(zhuǎn)動軸固裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于所述的線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)由兩驅(qū)動電機(jī)、上可變半徑滑輪、下可變半徑滑輪、兩對稱的線角驅(qū)動組件及環(huán)形纜線構(gòu)成，上可變半徑滑輪與髖關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝，下可變半徑滑輪與膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副轉(zhuǎn)動軸固裝，在上可變半徑滑輪及下可變半徑滑輪上共同套裝環(huán)形纜線，在該纜線的縱向上分別安裝線角驅(qū)動組件，該線角驅(qū)動組件的上端固裝齒輪，該齒輪與驅(qū)動電機(jī)輸出端齒輪嚙合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于所述線角驅(qū)動組件由同軸套裝的外線角驅(qū)動件及內(nèi)線角驅(qū)動件構(gòu)成，該外線角驅(qū)動件及內(nèi)線角驅(qū)動件的扭轉(zhuǎn)方向相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于所述的外線角驅(qū)動件、內(nèi)線角驅(qū)動件均由多個連接環(huán)及之間的線網(wǎng)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于所述的腳部支撐板由后支撐板及轉(zhuǎn)動安裝的前支撐板構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線角驅(qū)動下肢助行器，其特征在于腳部支撐板上表面安裝有緊固帶。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種線角驅(qū)動下肢助行器由左右對稱設(shè)置的腰部支撐架、大腿支撐桿、小腿支撐桿、腳部支撐板、髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副、髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副、膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副、外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)、屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)、大腿緊固帶、小腿緊固帶構(gòu)成，腰部支撐架的兩端分別通過外展內(nèi)收驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接大腿支撐桿頂端的髖關(guān)節(jié)第一旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿頂端安裝有髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副，大腿支撐桿的下端通過膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接小腿支撐桿，小腿支撐桿的下端通過踝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副連接腳部支撐板，在兩側(cè)的髖關(guān)節(jié)第二旋轉(zhuǎn)副及膝關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)副上均共同安裝屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該屈伸驅(qū)動機(jī)構(gòu)為線角位移驅(qū)動機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型能夠幫助下肢癱瘓患者實(shí)現(xiàn)站立行走，且運(yùn)行平穩(wěn)，支撐可靠。
文檔編號A61H3/00GK202211834SQ20112021340
公開日2012年5月9日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者張峻霞, 曹賽賽, 楊喜飛, 王慰慰, 王新亭 申請人:天津科技大學(xué)