CN106426097A - 一种下肢外骨骼助力机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下肢外骨骼助力机构，其包括有腰部承载单元、大腿单元、小腿单元和脚单元。腰部承载单元与大腿单元的固定通过AA连接件和CE连接件的连接，大腿单元与小腿单元的固定通过CB连接件和小腿调节杆的连接，小腿单元与脚单元的固定通过小腿摆杆和踝关节轴的连接。该下肢外骨骼助力机构为单腿七自由度的连杆仿生机构，采用三个液压机构驱动。在人体步行过程中，大腿连杆在液压机构推动下配合髋关节柔性联轴器完成矢状面内的屈伸运动，小腿连杆在液压机构的推动下配合膝关节柔性联轴器完成矢状面内的屈伸运动，而脚单元在液压机构的推动下绕着DC转轴完成矢状面内的屈伸运动。

Description

一种下肢外骨骼助力机构

技术领域

本发明涉及一种机械腿结构，更特别地说，是指一种仿生人体下肢的外骨骼助力机构。

背景技术

外骨骼(exoskelelon)原指为生物提供保护和支持的坚硬的外部结构，外骨骼助力机器人可理解为一种结合了人的智能和机器人机械能量的人机结合可穿戴装备。

下肢外骨骼助力机构的设计过程中主要任务是设计髋关节、膝关节以及踝关节的结构，确定驱动器、传感器型号、位置及安装形式，以及结构的较高承载能力。通过对人体生理结构的研究，髋关节为球窝关节，转动过程中旋转中心的变化不明显。踝关节虽然为复合关节，但其在行走过程中转动角度小，因此旋转中心的变化也不明显。而膝关节是双面关节，在行走过程中屈伸运动的幅度较大(0～60°)，收展运动和旋转运动的幅度较小。

由于单独膝关节外骨骼小腿部分的运动空间为一圆弧，运动过程中其瞬心位置固定在外骨骼膝关节转轴的轴心上，无法做到随人体膝关节旋转瞬心的变化而变化，所以需要新构型拥有一个可自由调整的膝关节旋转中心和一个允许生成复杂末端运动轨迹的工作空间，使其能满足下肢运动时对工作空间的基本要求，又有足够的空间对轨迹进行调整。

发明内容

为了缓解人在大负载和长时间行走情况下极易出现的疲劳，大大增强人们的负载能力、行走速度及运动范围，本发明设计了一种仿生下肢外骨骼助力机构。该下肢外骨骼助力机构为单腿七自由度的连杆仿生机构，采用三个液压机构驱动。在人体步行过程中，大腿连杆在髋关节液压机构3-1推动下配合髋关节柔性联轴器完成矢状面内的屈伸运动，小腿连杆在膝关节液压机构3-2的推动下配合膝关节柔性联轴器完成矢状面内的屈伸运动，而脚单元在踝关节液压机构4C的推动下绕着DC转轴4K完成矢状面内的屈伸运动。

本发明设计的下肢外骨骼助力机构优点在于：

①本发明下肢外骨骼助力机构为单腿七自由度的连杆仿生机构，采用液压驱动。

②髋关节结构设计简化为旋转轴相交于点o₁的具有三个自由度的运动结构体。

③膝关节简化为具有一个自由度的由旋转副构成的单一运动结构体。所述旋转副是由膝关节柔性联轴器3B、小腿调节杆4B和大腿连杆3C构成。

④踝关节与膝关节都使用了柔性联轴器，提高了机构的舒适度与安全性，与人体运动更相符。

⑤将大腿单元与小腿单元设计成长度可调结构，可根据不同人的不同身高进行调节，实用性更强。

⑥采用柔性束缚带与铝型材结合构成腰部承载单元，且腰部承载单元为宽度可调结构，可根据不同人的不同腰宽进行调节，实用性更强。

附图说明

图1是本发明左部分下肢外骨骼助力机构与承载架的结构图。

图1A是本发明左部分下肢外骨骼助力机构与承载架的另一视角结构图。

图2是本发明脚单元的结构图。

图3是本发明小腿单元的结构图。

图3A是本发明小腿单元的分解图。

图3B是本发明小腿单元中小腿末端的分解图。

图3C是本发明小腿单元中踝关节的结构图。

图3D是本发明小腿单元中踝关节的分解图。

图4是本发明大腿单元的左视图。

图4A是本发明大腿单元的右视图。

图4B是本发明大腿单元的分解图。

图4C是本发明大腿单元中大腿的结构图。

图4D是本发明大腿单元中大腿末端的结构图。

图4E是本发明大腿单元中大腿末端的分解图。

图4F是本发明大腿单元中大腿远端的结构图。

图4G是本发明大腿单元中大腿远端的分解图。

图4H是本发明大腿单元中联轴器的结构图。

图4I是本发明大腿单元中联轴器与簧片配合的正视图。

图4J是本发明大腿单元中联轴器的分解图。

图5是本发明腰部承载单元的结构图。

图5A是本发明腰部承载单元中背部连接件的结构图。

图5B是本发明腰部承载单元中调节部分的分解图。

图6是本发明左部分下肢外骨骼助力机构运动时的步态示意图。

图7是本发明单腿七自由度的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1、图1A所示，本发明设计了一种下肢外骨骼助力机构，其包括有腰部承载单元1、大腿单元3、小腿单元4和脚单元7。根据人体关节进行划分也可以分为髋关节单元2、膝关节单元5和踝关节单元6。腰部承载单元1与大腿单元3的固定安装通过AA连接件1E和CE连接件3H的连接，大腿单元3与小腿单元4的固定安装通过CB连接件3B和小腿调节杆4B的连接，小腿单元4与脚单元7的固定安装通过小腿摆杆4G和踝关节轴7A的连接。本发明的下肢外骨骼助力机构为单腿七自由度的连杆仿生机构，采用三个液压机构驱动。在人体步行过程中，大腿连杆3C在髋关节液压机构3-1推动下配合髋关节柔性联轴器3A完成矢状面内的屈伸运动，小腿连杆4A在膝关节液压机构3-2的推动下配合膝关节柔性联轴器3B完成矢状面内的屈伸运动，而脚单元7在踝关节液压机构4C的推动下绕着DC转轴4K完成矢状面内的屈伸运动。

腰部承载单元1

参见图1、图1A、图5所示，腰部承载单元1包括有A柔性束缚带1A、B柔性束缚带1B、铝型材承载架1C、背部连接件1D、AA连接件1E、AB连接件1F、AA调节板1G、AB调节板1H、AA压板1I和AB压板1J。通过空间运动学以及动力学分析可知，腰部承载单元可实现与人体无干涉的配合，满足人在不同路况下行走时对结构自由度(如图7所示)的需求，以及有效提高了人的大负载、长时间步行效率。在本发明中，如图7所示，本发明的助力机构具有7个自由度，即第一个自由度是坐标o₀-x₀y₀z₀、第二个自由度是坐标o₁-x₁y₁z₁、第三个自由度是坐标o₂-x₂y₂z₂、第四个自由度是坐标o₃-x₃y₃z₃、第五个自由度是坐标o₄-x₄y₄z₄、第六个自由度是坐标o₅-x₅y₅z₅和第七个自由度是坐标o₆-x₆y₆z₆。助力机构在运动时是以每个坐标的坐标原点进行的。

A柔性束缚带1A的一端通过螺钉固定在AA调节板1G的AA通孔1G3处。B柔性束缚带1B的一端通过螺钉固定在AB调节板1H的AB通孔1H3处。A柔性束缚带1A的另一端与B柔性束缚带1B的另一端通过卡扣活动连接，有利于捆绑或松开。A柔性束缚带1A与B柔性束缚带1B捆绑在人的腰部，从而使本发明助力机构的上部与人体形成一体，助力机构的下部通过脚单元7上的鞋绑带7F与人体的脚捆绑，故捆绑结构可以采用常规方式。

铝型材承载架1C为铝型材搭接结构。铝型材承载架1C用于放置承重物品，即本发明助力机构的电源、控制设备或其他负重(如需要人穿戴助力机构后背负的物品)等。

如图5A所示，背部连接件1D上设有滑动盲孔槽1D1、AA螺纹孔1D2、AB螺纹孔1D3、AA凸台1D4、AB凸台1D5；所述AA凸台1D4上设有多个AA凹槽1D41(用于放置AA压板1I上的AA凸块1I1)；所述AB凸台1D5上设有多个AB凹槽1D51(用于放置AB压板1J上的AB凸块1J1)；所述AA螺纹孔1D2用于放置A螺钉1-1；所述AB螺纹孔1D3用于放置B螺钉1-2；AA压板1I放置在AA凸台1D4上，且AA压板1I上的多个AA凸块1I1置于AA凹槽1D41内，并通过螺钉固定AA凸块1I1，从而实现AA压板1I与AA凸台1D4的安装；AB压板1J放置在AB凸台1D5上，且AB压板1J上的多个AB凸块1J1置于AB凹槽1D51内，并通过螺钉固定AB凸块1J1，从而实现AB压板1J与AB凸台1D5的安装；在本发明中，AA压板1I、AB压板1J与背部连接件1D上的滑动盲孔槽1D1形成一间隙，该间隙用于插入AA调节板1G与AB调节板1H。A螺钉1-1的螺纹端穿过AA调节板1G上的AA限位槽1G2后螺纹连接在背部连接件1D的AA螺纹孔1D2中，从而实现AA调节板1G与背部连接件1D的安装。B螺钉1-2的螺纹端穿过AB调节板1H上的AB限位槽1H2后螺纹连接在背部连接件1D的AB螺纹孔1D3中，从而实现AB调节板1H与背部连接件1D的安装。

如图5B所示，AA连接件1E与AB连接件1F的结构相同。AA连接件1E为L形，AA连接件1E的一端为AA面板1E1，AA连接件1E的另一端为AB面板1E2、AC面板1E3；AA面板1E1上设有用于C螺钉1-3穿过的AC通孔1E11，C螺钉1-3的螺纹端顺次穿过AA调节板1G上的AA沉头通孔1G1、AA连接件1E上的AC通孔1E11、铝型材承载架1C上的一通孔后螺纹连接上A螺母1-5，通过C螺钉1-3与A螺母1-5的配合，达到AA连接件1E、AA调节板1G和铝型材承载架1C三者的固定；AB面板1E2上设有用于安装万向联轴器的AD通孔1E21，所述万向联轴器选用佛山市南海区厚哲传动器材有限公司生产的SWC/WD型整体叉头十字轴万向联轴器。万向联轴器上的CA转轴3-3用于与髋关节液压机构的一端连接；AC面板1E3上设有用于E螺钉1-7(如图4F、图4G所示)穿过的AE通孔1E31。AB连接件1F为L形，AB连接件1F的一端为AD面板1F1，AB连接件1F的另一端为AE面板1F2、AF面板1F3。在本发明中，AA连接件1E与AB连接件1F是对称设置在铝型材承载架1C两侧的，也就是说，通过AA连接件1E能够连接人身体左边的腿部助力机构，AB连接件1F能够连接人身体右边的腿部助力机构。左边腿部助力机构与右边腿部助力机构是相同的，为了简易装配，故未在铝型材承载架1C左右两侧装配出腿部助力机构，仅示出了左边腿部助力机构，如图1、图1A所示。

如图5B所示，AA调节板1G与AB调节板1H的结构相同。AA调节板1G的外端设有AA沉头通孔1G1，AA沉头通孔1G1用于C螺钉1-3穿过；AA调节板1G的里端设有AA限位槽1G2，A螺钉1-1在该AA限位槽1G2内滑动，通过滑动A螺钉1-1在AA限位槽1G2中的位置，能够实现调节AA调节板1G在背部连接件1D上的安装位置。AA调节板1G上设有用于固定A柔性束缚带1A一端的AA通孔1G3，通过在AA通孔1G3中安装螺钉并螺纹连接螺母，实现A柔性束缚带1A的一端与AA调节板1G的固定。AB调节板1H的外端设有AB沉头通孔1H1，AB沉头通孔1H1用于D螺钉1-4穿过；AB调节板1H的里端设有AB限位槽1H2，B螺钉1-2在该AB限位槽1H2内滑动，通过滑动B螺钉1-2在AB限位槽1H2中的位置，能够实现调节AB调节板1H在背部连接件1D上的安装位置。AB调节板1H上设有用于固定B柔性束缚带1B一端的AB通孔1H3，通过在AB通孔1H3中安装螺钉并螺纹连接螺母，实现B柔性束缚带1B的一端与AB调节板1H的固定。

如图5B所示，AA压板1I与AB压板1J的结构相同。AA压板1I上设有多个AA凸块1I1(每个所述AA凸块1I1上设有通孔)，AA凸块1I1置于背部连接件1D的AA凸台1D4的AA凹槽1D41(所述AA凹槽1D41内设有螺纹孔，通过螺钉穿过通孔后螺纹连接在螺纹孔中，螺钉、通孔、螺纹孔这三者的固定为常规手段)内，AA压板1I置于背部连接件1D的AA凸台1D4上。AB压板1J上设有多个AB凸块1J1(每个所述AB凸块1J1上设有通孔)，AB凸块1J1置于背部连接件1D的AB凸台1D5的AB凹槽1D51(所述AB凹槽1D51内设有螺纹孔，通过螺钉穿过通孔后螺纹连接在螺纹孔中，螺钉、通孔、螺纹孔这三者的固定为常规手段)内，AB压板1J置于背部连接件1D的AB凸台1D5上。

大腿单元3

参见图1、图1A、图4、图4A、图4B所示，大腿单元3包括有大腿连杆3C、大腿调节杆3K、髋关节联轴器3A、膝关节联轴器3B、髋关节液压机构3-1、膝关节液压机构3-2、连接件(3D、3E、3H)和转轴(3-3、3-4、3-5、3-6、3J)。在本发明中，通过运动学与动力学分析可知，大腿单元结构布局合理，其功能既满足大负载运动时对结构的强度要求，还可根据人的不同身高进行大腿长度调整，并具有一定的舒适性。

如图4H、图4I、图4J所示，髋关节联轴器3A包括有CA簧片组3A-1、CA壳体3A1、CB壳体3A2、CC壳体3F、CD壳体3G、CA内环端盖3A3、CA外环端盖3A5、CA外环3A7、CA内环3A9、CB簧片组3A-2、CB内环端盖3A4、CB外环端盖3A6、CB外环3A8和CB内环3A10。在本发明中，髋关节联轴器3A是以内环(3A9、3A10)对称设置的，由于单个簧片(CA簧片3A-11、CB簧片3A-12、CC簧片3A-13和CD簧片3A-14)共形后构成圆形布局，故图4I中示意为一个圆形的CA簧片组3A-1。

CA内环3A9与CB内环3A10结构相同。CA内环3A9的环体外环上设有四个锥形外凸起，即CA锥形外凸起3A9A、CB锥形外凸起3A9B、CC锥形外凸起3A9B和CD锥形外凸起3A9D。CB内环3A10的环体外环上设有四个锥形外凸起，即CE锥形外凸起3A10A、CF锥形外凸起3A10B、CG锥形外凸起3A10B和CH锥形外凸起3A10D。CA内环3A9与CB内环3A10上设置的每个锥形外凸起上设有用于销钉3A-3穿过的通孔，通过销钉与通孔的配合实现CA内环3A9与CB内环3A10固定。

CA外环3A7与CB外环3A8的结构相同。CA外环3A7的环体内环上设有四个锥形内凸起，即CA锥形内凸起3A7A、CB锥形内凸起3A7B、CC锥形内凸起3A7C和CD锥形内凸起3A7D。CB外环3A8的环体内环上设有四个锥形内凸起，即CE锥形内凸起3A8A、CF锥形内凸起3A8B、CG锥形内凸起3A8C和CH锥形内凸起3A8D。CA外环3A7上设置的每个锥形内凸起上设有用于A螺钉3A-5(如图4所示)穿过的螺纹孔。CB外环3A8上设置的每个锥形内凸起上设有用于B螺钉3A-4穿过的螺纹孔。

参见图4H、图4I、图4J所示，CA外环3A7的环体外环上设有CA限位凸块3A7E和CB限位凹槽3A7F，CA限位凸块3A7E插接在CA限位凹槽3A5A中。CB外环3A8的环体外环上设有CB限位凸块3A8E。CB限位凸块3A8E插接在CB限位凹槽3A7F中。

CA外环端盖3A5与CB外环端盖3A6的结构相同。CA外环端盖3A5的环体外环上设有CA限位凹槽3A5A。CA限位凹槽3A5A内安装有CA限位凸块3A7E，CB限位凹槽3A7F内安装有CB限位凸块3A8E。

CA壳体3A1与CB壳体3A2的结构相同。CA壳体3A1的一端为CA弧形连接板3A1A；CA壳体3A1的另一端为CA圆形连接板3A1B，CA圆形连接板3A1B上设有CS通孔3A1B1，通过放置C螺钉3A-5在CS通孔3A1B1中实现CA圆形连接板3A1B与CA外环端盖3A5的固定安装。CB壳体3A2的一端为CB弧形连接板3A2A；CB壳体3A2的另一端为CB圆形连接板3A2B，CB圆形连接板3A2B上设有CU通孔3A2B1，通过放置B螺钉3A-4在CU通孔3A2B1中实现CB圆形连接板3A2B与CB外环端盖3A6的固定安装。CA弧形连接板3A1A与CB弧形连接板3A2A之间放置有大腿调节杆3K的CA连接块3K1，通过CA螺钉3A-1与螺母配合实现CA壳体3A1、CB壳体3A2与大腿调节杆3K的固定安装。

如图4F、图4G所示，CC壳体3F与CD壳体3G结构相同，属于髋关节联轴器的上外壳部分。CC壳体3F的一端是CC安装面板3F1，CC安装面板3F1与CE转轴3J的CF安装面板3J1通过螺钉与螺母配合固定安装；CC壳体3F的另一端是CC圆端轴接体3F2，CC圆端轴接体3F2的中部是CL通孔3F21，CL通孔3F21处安装有CA内环端盖3A3。CD壳体3G的一端是CD安装面板3G1，CD安装面板3G1与CE转轴3J的CF安装面板3J1通过螺钉与螺母配合固定安装；CD壳体3G的另一端是CD圆端轴接体3G2，CD圆端轴接体3G2的中部是CM通孔3G21，CM通孔3G21处安装有CB内环端盖3A4。

在本发明中，在完成步骤(A)～(E)后完成对髋关节联轴器3A的装配，即：

(A)、CA内环3A9与CB内环3A10通过销钉3A-3固定形成内部预成型件；

(B)、CA外环3A7上的CA限位凸块3A7E卡合在CA外环端盖3A5的CA限位凹槽3A5A中；再用A螺钉3A-5的一端顺次穿过CA壳体3A1的CA圆形连接板3A1B上的通孔、CA外环端盖3A5上的通孔后螺纹连接在CA外环3A7的锥形内凸起上，形成A部分；

(C)、B螺钉3A-4的一端顺次穿过CB壳体3A2的CB圆形连接板3A2B上的通孔、CB外环端盖3A6上的通孔后螺纹连接在CB外环3A8的锥形内凸起上，形成B部分；

(D)、将内部预成型件置入A部分中，并顺次放入CA簧片组3A-1、CB簧片3A-12后，将B部分插入，且使CB外环3A8上的CB限位凸块3A8E卡合在CA外环3A7的CB限位凹槽3A7F中；

(E)、通过C螺钉3A-7的一端顺次穿过CC壳体3F上的CL通孔3F21后螺纹连接在CA内环端盖3A3的螺纹孔中，且C螺钉3A-1的一端端面与CA内环3A9顶紧；通过D螺钉3A-6的一端顺次穿过CD壳体3G上的CN通孔3G21后螺纹连接在CB内环端盖3A4的螺纹孔中，且D螺钉3A-6的一端端面与CB内环3A10顶紧。

如图4、图4A所示，膝关节柔性联轴器3B采用日本椿本公司生产的型号为P710008的柔性联轴器。所述膝关节柔性联轴器3B的膝关节转轴3B-1与CA连接件3D和CB连接件3E连接。

如图4C所示，大腿连杆3C的下端为CA连接面板3C4，CA连接面板3C4上设有CC通孔3C41。大腿连杆3C的上端设有CA支臂3C1、CB支臂3C2、CA侧支臂3C5、CB侧支臂3C6、CC侧支臂3C7、CD侧支臂3C8，所述CA支臂3C1与所述CB支臂3C2之间是用于放置大腿调节杆3K的CA调节块3K2的U形叉3C3。CA支臂3C1上设有CA沉头孔3C11、CB沉头孔3C12，CB支臂3C2上设有CA通孔3C21、CB通孔3C22。CA沉头孔3C11与CA通孔3C21中安装有CA承载螺钉3C1-1，CB沉头孔3C12与CB通孔3C22中安装有CB承载螺钉3C1-2。CA侧支臂3C5位于CA支臂3C1的上端端部，且CA侧支臂3C5上设有CA轴孔3C51。CB侧支臂3C6位于CB支臂3C2的上端端部，且CB侧支臂3C6上设有CB轴孔3C61。CA轴孔3C51与CB轴孔3C61中安装有CD转轴3-4。CC侧支臂3C7位于CA支臂3C1的中部，且CC侧支臂3C7上设有CC轴孔3C71。CD侧支臂3C8位于CB支臂3C2的中部，且CD侧支臂3C8上设有CD轴孔3C81。CC轴孔3C71与CD轴孔3C81中安装有CC转轴3-5。

如图4B所示，大腿调节杆3K的上端是CA连接块3K1，大腿调节杆3K的下端是CA调节块3K2。CA连接块3K1上设有用于CA螺钉3A-1穿过的CF通孔3K11，通过CA螺钉3A-1与螺母的配合实现CA连接块3K1与髋关节联轴器3A的CA壳体3A1、CB壳体3A2的固定安装，即髋关节联轴器3A的CA壳体3A1与CB壳体3A2之间是大腿调节杆3K的CA连接块3K1，并通过CA螺钉3A-1与螺母的配合实现安装。CA调节块3K2上设有用于CA承载螺钉3C1-1穿过的CD通孔3K21、CB承载螺钉3C1-2穿过的CE通孔3K22。为了实现大腿的调节，大腿调节杆3K与大腿连杆3C的连接选用CA承载螺钉3C1-1或CB承载螺钉3C1-2与大腿调节杆3K上的CD通孔3K21或CE通孔3K22与大腿连杆3C是的通孔与沉头孔的配合。

如图4B、图4D、图4E所示，CA连接件3D的一端是CA安装面板3D1，CA安装面板3D1与大腿连杆3C的CA连接面板3C4通过螺钉与螺母配合固定安装；CA连接件3D的另一端是CA圆端轴接体3D2，CA圆端轴接体3D2的中部是CH通孔3D21，CA圆端轴接体3D2上设有用于安装膝关节柔性联轴器3B的CE转轴3B-1一端的环形盲孔腔3D22。

如图4B、图4D、图4E所示，CB连接件3E的一端是CB安装面板3E1，CB安装面板3E1与小腿调节杆4B的DA连接块4B1通过DA螺钉4A-2与螺母配合固定安装；CB连接件3E的另一端是CB圆端轴接体3E2，CB圆端轴接体3E2的中部是CJ通孔3E21，所述CJ通孔3E21用于膝关节柔性联轴器3B的CE转轴3B-1的一端穿过。CB圆端轴接体3E2上的凸起与膝关节柔性联轴器3B的内圈啮合。

如图4F、图4G所示，CE连接件3H的一端是CE安装面板3H1，CE安装面板3H1与AA连接件1E的AC面板1E3通过E螺钉1-7与螺母的配合固定安装；CE连接件3H的另一端是CE圆端轴接体3H2，CE圆端轴接体3H2的中部是CP通孔3H21，CP通孔3H21用于放置CE转轴3J的CA圆柱轴段3J2，并在CE圆端轴接体3H2的上端面上固定CA压盖3I。

如图4F、图4G所示，CE转轴3J的一端是CF安装面板3J1，CF安装面板3J1置于髋关节联轴器3A的CC壳体3F与CD壳体3G之间，并通过螺钉与螺母的配合固定安装；CE转轴3J的另一端是CA圆柱轴段3J2，CA圆柱轴段3J2置于CE连接件3H的CE圆端轴接体3H2的CP通孔3H21内。

小腿单元4

参见图1、图1A、图3、图3A、图3B、图3C、图3D所示，小腿单元4包括有小腿连杆4A、小腿调节杆4B、踝关节液压机构4C、DA转轴4D、DB转轴4E、小腿套筒4F、小腿摆杆4G、踝关节限位DA卡扣4H、踝关节限位DB卡扣4I、DA轴承4J、DC转轴4K。在本发明中，通过运动学与动力学分析，小腿单元结构布局合理，其功能既满足大负载运动时对结构的强度要求，还可根据人的不同身高进行小腿长度调整，并具有一定的舒适性。

如图3A、图3B、图3C、图3D所示，DC转轴4K的轴体上设有DA弧形凸块4K1和DC转轴轴盘4K2。所述DA弧形凸块4K1置于小腿连杆4A的圆端轴接体4A5的DA弧形凹槽4A51中。所述DC转轴轴盘4K2上设有DE通孔4K21。DC转轴4K的一端置于小腿连杆4A的圆端轴接体4A5的DD通孔4A54内，DC转轴4K的另一端置于小腿套筒4F的DH通孔4F3内，且DC转轴轴盘4K2与小腿套筒4F的DA圆环凸台4F5接触，并通过DA螺钉4K-1固定，即DA螺钉4K-1的一端穿过DE通孔4K21后螺纹连接在小腿套筒4F的DA螺纹孔4F4中，从而实现DC转轴4K与小腿套筒4F的固定。

如图3A、图3B所示，踝关节限位DA卡扣4H的一端设有DA卡扣凸台4H1。踝关节限位DB卡扣4I的一端设有DB卡扣凸台4I1。所述DA卡扣凸台4H1与所述DB卡扣凸台4I1接合后是一个圆环凸台，该圆环凸台置于小腿连杆4A的圆端轴接体4A5的DD通孔4A54内，且与弧形凸台4A52接触。DC转轴4K的轴体上的DA弧形凸块4K1置于DA弧形凹槽4A51内。踝关节限位DA卡扣4H与踝关节限位DB卡扣4I通过螺钉固定在小腿连杆4A的圆端轴接体4A5上。在本发明中，所述圆环凸台压紧DC转轴4K的DA弧形凸块4K1从而实现DC转轴4K与小腿连杆4A的圆端轴接体4A5的连接。

如图3A、图3C、图3D所示，小腿摆杆4G的一端设有DB弧形凸块4G1，小腿摆杆4G的另一端设有DG通孔4G2。DB弧形凸块4G1置于小腿套筒4F的DB弧形凹槽4F2内，且通过一轴卡扣卡紧(结构与GA轴卡扣7A4相同)。DG通孔4G2用于放置DA轴套7A1，且DA轴套7A1套接在踝关节轴7A上。

如图3A、图3C、图3D所示，小腿套筒4F的中部是DF通孔4F1，DF通孔4F1的一端设有DB弧形凹槽4F2；小腿套筒4F的筒体上设有DA圆环凸台4F5、DH通孔4F3，所述DA圆环凸台4F5上设有DA螺纹孔4F4。DF通孔4F1用于小腿摆杆4G的一端穿过，且小腿摆杆4G的DB弧形凸块4G1置于DB弧形凹槽4F2内。DA圆环凸台4F5与DC转轴4K的DC转轴轴盘4K2接触，且通过DA螺钉4K-1固定。DH通孔4F3用于放置DC转轴4K的另一端。

如图3A所示，DB转轴4E的一端设有DB转轴轴柄4E1，且DB转轴轴柄4E1上设有DI通孔4E2。DI通孔4E2用于踝关节轴7A穿过，穿过DI通孔4E2后的踝关节轴7A上套接有GA轴卡扣7A4。通过在踝关节轴7A上安装GA轴卡扣7A4来阻止踝关节轴7A沿自身的轴向方向的运动。

如图3、图3A所示，小腿连杆4A的上端设有DA支臂4A1、DB支臂4A2，且DA支臂4A1与DB支臂4A2之间是用于放置小腿调节杆4B的DA调节块4B2的U形叉4A3。DA支臂4A1上设有DA沉头孔4A11，DB支臂4A2上设有DA通孔4A21。所述DB支臂4A2的外侧面板上固定有DA凸耳4A4，DA凸耳4A4用于固定DA转轴4D，且DA转轴4D套接在踝关节液压机构4C的上端。小腿连杆4A的下端为圆端轴接体4A5，圆端轴接体4A5上设有用于DC转轴4K穿过的DD通孔4A54，且DD通孔4A54的一端面为DA沉头腔4A53，DA沉头腔4A53用于放置DA轴承4J，DD通孔4A54的另一端面为弧形凹槽4A51和弧形凸台4A52。DC转轴4K的一端穿过小腿连杆4A的圆端轴接体4A5的DD通孔4A54后套接上DA轴承4J，且DC转轴4K上的弧形凸块4K1位于弧形凹槽4A51内，然后通过对接后的踝关节限位DA卡扣4H与踝关节限位DB卡扣4I压紧，踝关节限位DA卡扣4H与踝关节限位DB卡扣4I通过螺钉固定在小腿连杆4A的圆端轴接体4A5上。

如图3、图3A所示，小腿调节杆4B的上端是DA连接块4B1，小腿调节杆4B的下端是DA调节块4B2。DA连接块4B1上设有用于DA螺钉4A-2穿过的DB通孔4B11。DA调节块4B2上设有用于DA承载螺钉4A-1穿过的DC通孔4B21。

脚单元7

参见图1、图1A、图2所示，脚单元7由踝关节轴7A、A铰链7B、B铰链7C、踝连接件7D、鞋板7E和鞋绑带7F组成。在本发明中，通过运动学与动力学分析，脚单元作为末端执行器可实现人的步态规划，便于结构控制。

踝关节轴7A上设有螺纹和GA轴卡槽7A5，螺纹处连接有GA轴套7A1，GA轴卡槽7A5上套接有GA轴卡扣7A4，GA轴卡扣7A4有利于阻止踝关节轴7A从DB转轴4E上滑落。所述GA轴套7A1的外部活动套接有小腿摆杆4G的一端。由于在踝关节轴7A上连接GA轴套7A1后，使得将踝关节轴7A分为GA轴段7A2和GB轴段7A3，所述GA轴段7A2上用于连接A铰链7B，所述GB轴段7A3上用于连接B铰链7C。

A铰链7B上设有GA通孔7B1和GA连接块7B2，GA通孔7B1用于放置踝关节轴7A的GA轴段7A2，GA连接块7B2用于与踝连接件7D的GA枝板7D1连接。

B铰链7C上设有GB通孔7C1和GB连接块7C2，GB通孔7C1用于放置踝关节轴7A的GB轴段7A3，GB连接块7C2用于与踝连接件7D的GB枝板7D2连接。

踝连接件7D上设有GA枝板7D1、GB枝板7D2和GC枝板7D3，GA枝板7D1通过螺钉用于与GA连接块7B2固定，GB枝板7D2通过螺钉用于与GB枝板7D2固定，GC枝板7D3通过螺钉用于与脚板7E上的脚侧板7E1固定。

脚板7E上设有鞋绑带7F，通过鞋绑带7F实现将人体的脚捆绑在脚板7E上。

在本发明中，所述GA轴套7A1在踝关节轴7A上能够实现绕踝关节轴7A转动。用于实现为阶梯轴结构，踝关节轴7A

髋关节单元2

参见图1、图1A、图2所示，髋关节单元2是由髋关节柔性联轴器3A、CE转轴3J、大腿调节杆3K构成。

膝关节单元5

参见图1、图1A、图5所示，膝关节单元5由膝关节柔性联轴器3B、小腿调节杆4B和大腿连杆3C构成。

踝关节单元6

参见图1、图1A、图6所示，踝关节单元6由小腿连杆4A、DA轴承4J、踝关节限位卡扣(4H、4I)、DC转轴4K、小腿套筒4F、小腿摆杆4G、DB转轴4E、踝关节轴7A构成。

本发明下肢外骨骼助力机构的运动过程：

人体步行过程中，步行周期可分为支撑期与摆动期。在支撑期左条腿由脚跟着地过渡到全脚支撑，再到脚跟离地，右腿配合左腿运动，该过程中左腿的外骨骼结构，其髋关节液压机构3-1驱动大腿连杆3C，配合髋关节柔性联轴器3A在矢状面内屈伸运动；膝关节液压机构3-2驱动CD转轴3-6，使得小腿单元配合膝关节柔性联轴器3B在矢状面内逐渐向身后屈伸，踝关节液压机构3-3驱动脚单元，使其绕DC转轴4K在矢状面内屈伸运动。然后人体步态运动过渡到摆动期，此时左腿由脚跟离地到完全离开地面，再到脚跟着地，右腿配合人体运动。该过程中，左条腿的外骨骼结构，其髋关节液压机构3-1驱动大腿连杆3C，配合髋关节柔性联轴器3A在矢状面内由后向前屈伸运动；膝关节液压机构3-2驱动CD转轴3-6，使得小腿单元配合膝关节柔性联轴器3B在矢状面内逐渐由后向前屈伸，踝关节液压机构3-3驱动脚单元，使其绕DC转轴4K在矢状面内屈伸运动。之后人体步态运动再次重复支撑期的运动。

本发明设计了一种下肢外骨骼助力机构，所要解决的是如何缓解人在大负载和长时间行走情况下极易出现的疲劳的问题，本发明下肢外骨骼助力机构为单腿七自由度的连杆仿生机构，采用三个液压机构驱动。在人体步行过程中，大腿连杆在液压机构3-1推动下配合髋关节柔性联轴器完成矢状面内的屈伸运动，小腿连杆在液压机构3-2的推动下配合膝关节柔性联轴器完成矢状面内的屈伸运动，而脚单元在液压机构4C的推动下绕着DC转轴4K完成矢状面内的屈伸运动。当人穿戴上本发明的助力机构后能够大大增强人的负载能力、行走速度及运动范围的技术效果。

Claims (3)

1.一种一种下肢外骨骼助力机构，其特征在于：其包括有腰部承载单元(1)、大腿单元(3)、小腿单元(4)和脚单元(7)；

腰部承载单元(1)包括有A柔性束缚带(1A)、B柔性束缚带(1B)、铝型材承载架(1C)、背部连接件(1D)、AA连接件(1E)、AB连接件(1F)、AA调节板(1G)、AB调节板(1H)、AA压板(1I)和AB压板(1J)；

A柔性束缚带(1A)的一端通过螺钉固定在AA调节板(1G)的AA通孔(1G3)处；

B柔性束缚带(1B)的一端通过螺钉固定在AB调节板(1H)的AB通孔(1H3)处；

铝型材承载架(1C)用于放置承重物品；

背部连接件(1D)的滑动盲孔槽(1D1)内设有AA螺纹孔(1D2)和AB螺纹孔(1D3)，AA螺纹孔(1D2)用于放置A螺钉(1-1)；AB螺纹孔(1D3)用于放置B螺钉(1-2)；背部连接件(1D)的滑动盲孔槽(1D1)的上下分别设有AA凸台(1D4)和AB凸台(1D5)；AA压板(1I)放置在AA凸台(1D4)上，且AA压板(1I)上的多个AA凸块(1I1)置于多个AA凹槽(1D41)内，并通过螺钉固定AA凸块(1I1)；AB压板(1J)放置在AB凸台(1D5)上，且AB压板(1J)上的多个AB凸块(1J1)置于多个AB凹槽(1D51)内，并通过螺钉固定AB凸块(1J1)；

AA调节板(1G)与AB调节板(1H)的结构相同；

AA调节板(1G)的外端设有AA沉头通孔(1G1)，AA沉头通孔(1G1)用于C螺钉(1-3)穿过；AA调节板(1G)的里端设有AA限位槽(1G2)，A螺钉(1-1)在该AA限位槽(1G2)内滑动，通过滑动A螺钉(1-1)在AA限位槽(1G2)中的位置，能够实现调节AA调节板(1G)在背部连接件(1D)上的安装位置；AA调节板(1G)上设有用于固定A柔性束缚带(1A)一端的AA通孔(1G3)，通过在AA通孔(1G3)中安装螺钉并螺纹连接螺母，实现A柔性束缚带(1A)的一端与AA调节板(1G)的固定；

AB调节板(1H)的外端设有AB沉头通孔(1H1)，AB沉头通孔(1H1)用于D螺钉(1-4)穿过；AB调节板(1H)的里端设有AB限位槽(1H2)，B螺钉(1-2)在该AB限位槽(1H2)内滑动，通过滑动B螺钉(1-2)在AB限位槽(1H2)中的位置，能够实现调节AB调节板(1H)在背部连接件(1D)上的安装位置；AB调节板(1H)上设有用于固定B柔性束缚带(1B)一端的AB通孔(1H3)，通过在AB通孔(1H3)中安装螺钉并螺纹连接螺母，实现B柔性束缚带(1B)的一端与AB调节板(1H)的固定；

AA压板(1I)与AB压板(1J)的结构相同；

AA压板(1I)上设有多个AA凸块(1I1)，每个所述AA凸块(1I1)上设有通孔，AA凸块(1I1)置于背部连接件(1D)的AA凸台(1D4)的AA凹槽(1D41)内，AA压板(1I)置于背部连接件(1D)的AA凸台(1D4)上；

AB压板(1J)上设有多个AB凸块(1J1)，每个所述AB凸块(1J1)上设有通孔，AB凸块(1J1)置于背部连接件(1D)的AB凸台(1D5)的AB凹槽(1D51)内，AB压板(1J)置于背部连接件(1D)的AB凸台(1D5)上；

大腿单元(3)包括有大腿连杆(3C)、大腿调节杆(3K)、髋关节联轴器(3A)、膝关节联轴器(3B)、髋关节液压机构(3-1)、膝关节液压机构(3-2)、连接件(3D、3E、3H)和转轴(3-3、3-4、3-5、3-6、3J)；

髋关节联轴器(3A)包括有CA簧片组(3A-1)、CA壳体(3A1)、CB壳体(3A2)、CC壳体(3F)、CD壳体(3G)、CA内环端盖(3A3)、CA外环端盖(3A5)、CA外环(3A7)、CA内环(3A9)、CB簧片组(3A-2)、CB内环端盖(3A4)、CB外环端盖(3A6)、CB外环(3A8)和CB内环(3A10)；

CA内环(3A9)与CB内环(3A10)结构相同；CA内环(3A9)的环体外环上设有带有销孔的四个锥形外凸起，CB内环(3A10)的环体外环上设有带有销孔的四个锥形外凸起，通过在CA内环(3A9)与(3A10)的锥形外凸起上设置销钉与销孔的配合实现CA内环(3A9)与CB内环(3A10)的固定安装；

CA外环(3A7)与CB外环(3A8)的结构相同；CA外环(3A7)的环体内环上设有带有螺纹孔的四个锥形内凸起；CB外环(3A8)的环体内环上设有带有螺纹孔的四个锥形内凸起；通过在CA外环(3A7)与CB外环(3A8)的锥形内凸起上设置螺钉与螺纹孔的配合CA外环(3A7)与CB外环(3A8)的固定安装；

CA外环(3A7)的环体外环上设有CA限位凸块(3A7E)和CB限位凹槽(3A7F)，CA限位凸块(3A7E)插接在CA限位凹槽(3A5A)中；CB外环(3A8)的环体外环上设有CB限位凸块(3A8E)；CB限位凸块(3A8E)插接在CB限位凹槽(3A7F)中；

CA外环端盖(3A5)与CB外环端盖(3A6)的结构相同；CA外环端盖(3A5)的环体外环上设有CA限位凹槽(3A5A)；CA限位凹槽(3A5A)内安装有CA限位凸块(3A7E)，CB限位凹槽(3A7F)内安装有CB限位凸块(3A8E)；

CA壳体(3A1)与CB壳体(3A2)的结构相同；

CA壳体(3A1)的一端为CA弧形连接板(3A1A)；CA壳体(3A1)的另一端为CA圆形连接板(3A1B)，CA圆形连接板(3A1B)上设有CS通孔(3A1B1)，通过放置C螺钉(3A-5)在CS通孔(3A1B1)中实现CA圆形连接板(3A1B)与CA外环端盖(3A5)的固定安装；CB壳体(3A2)的一端为CB弧形连接板(3A2A)；CB壳体(3A2)的另一端为CB圆形连接板(3A2B)，CB圆形连接板(3A2B)上设有CU通孔(3A2B1)，通过放置B螺钉(3A-4)在CU通孔(3A2B1)中实现CB圆形连接板(3A2B)与CB外环端盖(3A6)的固定安装；CA弧形连接板(3A1A)与CB弧形连接板(3A2A)之间放置有大腿调节杆(3K)的CA连接块(3K1)，通过CA螺钉(3A-1)与螺母配合实现CA壳体(3A1)、CB壳体(3A2)与大腿调节杆(3K)的固定安装；

CC壳体(3F)与CD壳体(3G)结构相同；

CC壳体(3F)的一端是CC安装面板(3F1)，CC安装面板(3F1)与CE转轴(3J)的CF安装面板(3J1)的一面通过螺钉与螺母配合固定安装；CC壳体(3F)的另一端是CC圆端轴接体(3F2)，CC圆端轴接体(3F2)的中部是CL通孔(3F21)，CL通孔(3F21)处安装有CA内环端盖(3A3)；

CD壳体(3G)的一端是CD安装面板(3G1)，CD安装面板(3G1)与CE转轴(3J)的CF安装面板(3J1)的另一面通过螺钉与螺母配合固定安装；CD壳体(3G)的另一端是CD圆端轴接体(3G2)，CD圆端轴接体(3G2)的中部是CM通孔(3G21)，CM通孔(3G21)处安装有CB内环端盖(3A4)；

膝关节柔性联轴器(3B)的膝关节转轴(3B-1)与CA连接件(3D)和CB连接件(3E)连接；

大腿连杆(3C)的下端为CA连接面板(3C4)，CA连接面板(3C4)上设有CC通孔(3C41)；大腿连杆(3C)的上端设有CA支臂(3C1)、CB支臂(3C2)、CA侧支臂(3C5)、CB侧支臂(3C6)、CC侧支臂(3C7)、CD侧支臂(3C8)，所述CA支臂(3C1)与所述CB支臂(3C2)之间是用于放置大腿调节杆(3K)的CA调节块(3K2)的U形叉(3C3)；CA支臂(3C1)上设有CA沉头孔(3C11)、CB沉头孔(3C12)，CB支臂(3C2)上设有CA通孔(3C21)、CB通孔(3C22)；CA沉头孔(3C11)与CA通孔(3C21)中安装有CA承载螺钉(3C1-1)，CB沉头孔(3C12)与CB通孔(3C22)中安装有CB承载螺钉(3C1-2)；CA侧支臂(3C5)位于CA支臂(3C1)的上端端部，且CA侧支臂(3C5)上设有CA轴孔(3C51)；CB侧支臂(3C6)位于CB支臂(3C2)的上端端部，且CB侧支臂(3C6)上设有CB轴孔(3C61)；CA轴孔(3C51)与CB轴孔(3C61)中安装有CD转轴(3-4)；CC侧支臂(3C7)位于CA支臂(3C1)的中部，且CC侧支臂(3C7)上设有CC轴孔(3C71)；CD侧支臂(3C8)位于CB支臂(3C2)的中部，且CD侧支臂(3C8)上设有CD轴孔(3C81)；CC轴孔(3C71)与CD轴孔(3C81)中安装有CC转轴(3-5)；

大腿调节杆(3K)的上端是CA连接块(3K1)，大腿调节杆(3K)的下端是CA调节块(3K2)；CA连接块(3K1)上设有用于CA螺钉(3A-1)穿过的CF通孔(3K11)，通过CA螺钉(3A-1)与螺母的配合实现CA连接块(3K1)与髋关节联轴器(3A)的CA壳体(3A1)、CB壳体(3A2)的固定安装；CA调节块(3K2)上设有用于CA承载螺钉(3C1-1)穿过的CD通孔(3K21)、CB承载螺钉(3C1-2)穿过的CE通孔(3K22)；

CA连接件(3D)的一端是CA安装面板(3D1)，CA安装面板(3D1)与大腿连杆(3C)的CA连接面板(3C4)通过螺钉与螺母配合固定安装；CA连接件(3D)的另一端是CA圆端轴接体(3D2)，CA圆端轴接体(3D2)的中部是CH通孔(3D21)，CA圆端轴接体(3D2)上设有用于安装膝关节柔性联轴器(3B)的CE转轴(3B-1)一端的环形盲孔腔(3D22)；

CB连接件(3E)的一端是CB安装面板(3E1)，CB安装面板(3E1)与小腿调节杆(4B)的DA连接块(4B1)通过DA螺钉(4A-2)与螺母配合固定安装；CB连接件(3E)的另一端是CB圆端轴接体(3E2)，CB圆端轴接体(3E2)的中部是CJ通孔(3E21)，所述CJ通孔(3E21)用于膝关节柔性联轴器(3B)的CE转轴(3B-1)的一端穿过；CB圆端轴接体(3E2)上的凸起与膝关节柔性联轴器(3B)的内圈啮合；

CE连接件(3H)的一端是CE安装面板(3H1)，CE安装面板(3H1)与AA连接件(1E)的AC面板(1E3)通过E螺钉(1-7)与螺母的配合固定安装；CE连接件(3H)的另一端是CE圆端轴接体(3H2)，CE圆端轴接体(3H2)的中部是CP通孔(3H21)，所述CP通孔(3H21)用于放置CE转轴(3J)的CA圆柱轴段(3J2)，并在CE圆端轴接体(3H2)的上端面上固定CA压盖(3I)；

CE转轴(3J)的一端是CF安装面板(3J1)，CF安装面板(3J1)置于髋关节联轴器(3A)的CC壳体(3F)与CD壳体(3G)之间，并通过螺钉与螺母的配合固定安装；CE转轴(3J)的另一端是CA圆柱轴段(3J2)，CA圆柱轴段(3J2)置于CE连接件(3H)的CE圆端轴接体(3H2)的CP通孔(3H21)内；

小腿单元(4)包括有小腿连杆(4A)、小腿调节杆(4B)、踝关节液压机构(4C)、DA转轴(4D)、DB转轴(4E)、小腿套筒(4F)、小腿摆杆(4G)、踝关节限位DA卡扣(4H)、踝关节限位DB卡扣(4I)、DA轴承(4J)、DC转轴(4K)；

DC转轴(4K)的轴体上设有DA弧形凸块(4K1)和DC转轴轴盘(4K2)；所述DA弧形凸块(4K1)置于小腿连杆(4A)的圆端轴接体(4A5)的DA弧形凹槽(4A51)中；所述DC转轴轴盘(4K2)上设有DE通孔(4K21)；DC转轴(4K)的一端置于小腿连杆(4A)的圆端轴接体(4A5)的DD通孔(4A54)内，DC转轴(4K)的另一端置于小腿套筒(4F)的DH通孔(4F3)内，且DC转轴轴盘(4K2)与小腿套筒(4F)的DA圆环凸台(4F5)接触，并通过DA螺钉(4K-1)固定，即DA螺钉(4K-1)的一端穿过DE通孔(4K21)后螺纹连接在小腿套筒(4F)的DA螺纹孔(4F4)中，从而实现DC转轴(4K)与小腿套筒(4F)的固定；

踝关节限位DA卡扣(4H)的一端设有DA卡扣凸台(4H1)；踝关节限位DB卡扣(4I)的一端设有DB卡扣凸台(4I1)；所述DA卡扣凸台(4H1)与所述DB卡扣凸台(4I1)接合后是一个圆环凸台，该圆环凸台置于小腿连杆(4A)的圆端轴接体(4A5)的DD通孔(4A54)内，且与弧形凸台(4A52)接触；DC转轴(4K)的轴体上的DA弧形凸块(4K1)置于DA弧形凹槽(4A51)内；踝关节限位DA卡扣(4H)与踝关节限位DB卡扣(4I)通过螺钉固定在小腿连杆(4A)的圆端轴接体(4A5)上；

小腿摆杆(4G)的一端设有DB弧形凸块(4G1)，小腿摆杆(4G)的另一端设有DG通孔(4G2)；DB弧形凸块(4G1)置于小腿套筒(4F)的DB弧形凹槽(4F2)内，且通过一轴卡扣卡紧；DG通孔(4G2)用于放置DA轴套(7A1)，且DA轴套(7A1)套接在踝关节轴(7A)上；

小腿套筒(4F)的中部是DF通孔(4F1)，DF通孔(4F1)的一端设有DB弧形凹槽(4F2)；小腿套筒(4F)的筒体上设有DA圆环凸台(4F5)、DH通孔(4F3)，所述DA圆环凸台(4F5)上设有DA螺纹孔(4F4)；DF通孔(4F1)用于小腿摆杆(4G)的一端穿过，且小腿摆杆(4G)的DB弧形凸块(4G1)置于DB弧形凹槽(4F2)内；DA圆环凸台(4F5)与DC转轴(4K)的DC转轴轴盘(4K2)接触，且通过DA螺钉(4K-1)固定；DH通孔(4F3)用于放置DC转轴(4K)的另一端；

DB转轴(4E)的一端设有DB转轴轴柄(4E1)，且DB转轴轴柄(4E1)上设有DI通孔(4E2)；DI通孔(4E2)用于踝关节轴(7A)穿过，穿过DI通孔(4E2)后的踝关节轴(7A)上套接有GA轴卡扣(7A4)；通过在踝关节轴(7A)上安装GA轴卡扣(7A4)来阻止踝关节轴(7A)沿自身的轴向方向的运动；

小腿连杆(4A)的上端设有DA支臂(4A1)、DB支臂(4A2)，且DA支臂(4A1)与DB支臂(4A2)之间是用于放置小腿调节杆(4B)的DA调节块(4B2)的U形叉(4A3)；DA支臂(4A1)上设有DA沉头孔(4A11)，DB支臂(4A2)上设有DA通孔(4A21)；所述DB支臂(4A2)的外侧面板上固定有DA凸耳(4A4)，DA凸耳(4A4)用于固定DA转轴(4D)，且DA转轴(4D)套接在踝关节液压机构(4C)的上端；小腿连杆(4A)的下端为圆端轴接体(4A5)，圆端轴接体(4A5)上设有用于DC转轴(4K)穿过的DD通孔(4A54)，且DD通孔(4A54)的一端面为DA沉头腔(4A53)，DA沉头腔(4A53)用于放置DA轴承(4J)，DD通孔(4A54)的另一端面为弧形凹槽(4A51)和弧形凸台(4A52)；DC转轴(4K)的一端穿过小腿连杆(4A)的圆端轴接体(4A5)的DD通孔(4A54)后套接上DA轴承(4J)，且DC转轴(4K)上的弧形凸块(4K1)位于弧形凹槽(4A51)内，然后通过对接后的踝关节限位DA卡扣(4H)与踝关节限位DB卡扣(4I)压紧，踝关节限位DA卡扣(4H)与踝关节限位DB卡扣(4I)通过螺钉固定在小腿连杆(4A)的圆端轴接体(4A5)上；

小腿调节杆(4B)的上端是DA连接块(4B1)，小腿调节杆(4B)的下端是DA调节块(4B2)；DA连接块(4B1)上设有用于DA螺钉(4A-2)穿过的DB通孔(4B11)；DA调节块(4B2)上设有用于DA承载螺钉(4A-1)穿过的DC通孔(4B21)；

脚单元(7)由踝关节轴(7A)、A铰链(7B)、B铰链(7C)、踝连接件(7D)、鞋板(7E)和鞋绑带(7F)组成；

踝关节轴(7A)上设有螺纹和GA轴卡槽(7A5)，螺纹处连接有GA轴套(7A1)，GA轴卡槽(7A5)上套接有GA轴卡扣(7A4)，GA轴卡扣(7A4)有利于阻止踝关节轴(7A)从DB转轴(4E)上滑落；所述GA轴套(7A1)的外部活动套接有小腿摆杆(4G)的一端；由于在踝关节轴(7A)上连接GA轴套(7A1)后，使得将踝关节轴(7A)分为GA轴段(7A2)和GB轴段(7A3)，所述GA轴段(7A2)上用于连接A铰链(7B)，所述GB轴段(7A3)上用于连接B铰链(7C)；

A铰链(7B)上设有GA通孔(7B1)和GA连接块(7B2)，GA通孔(7B1)用于放置踝关节轴(7A)的GA轴段(7A2)，GA连接块(7B2)用于与踝连接件(7D)的GA枝板(7D1)连接；

B铰链(7C)上设有GB通孔(7C1)和GB连接块(7C2)，GB通孔(7C1)用于放置踝关节轴(7A)的GB轴段(7A3)，GB连接块(7C2)用于与踝连接件(7D)的GB枝板(7D2)连接；

踝连接件(7D)上设有GA枝板(7D1)、GB枝板(7D2)和GC枝板(7D3)，GA枝板(7D1)通过螺钉用于与GA连接块(7B2)固定，GB枝板(7D2)通过螺钉用于与GB枝板(7D2)固定，GC枝板(7D3)通过螺钉用于与脚板(7E)上的脚侧板(7E1)固定；

脚板(7E)上设有鞋绑带(7F)，通过鞋绑带(7F)实现将人体的脚捆绑在脚板(7E)上。

2.根据权利要求1所述的一种下肢外骨骼助力机构，其特征在于：单腿采用了三个液压机构实现驱动。

3.根据权利要求1所述的一种下肢外骨骼助力机构，其特征在于：为单腿七自由度的连杆仿生机构。