CN108309702A - 下肢外骨骼、助行装置及助行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种下肢外骨骼，包括控制器、腰腿连接件、大腿支架、小腿支架、足底板、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述腰腿连接件、所述大腿支架、所述小腿支架和所述足底板依次可转动连接，所述第一驱动机构用于驱动所述大腿支架相对所述腰腿连接件转动，所述第二驱动机构用于驱动所述小腿支架相对所述大腿支架转动，所述第三驱动机构用于驱动所述足底板相对所述小腿支架转动，所述第一驱动机构、所述第二驱动机构和所述第三驱动机构均与所述控制器电性连接。所述下肢外骨骼结构简单、容易制造且成本较低。

Description

下肢外骨骼、助行装置及助行方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种下肢外骨骼、及助行装置及助行方法。

背景技术

残疾人是社会上的弱势群体，尤其对于失去对下肢控制能力的残疾人，他们无法自主行动，生活上处处需要依赖他人，给他们的身心带来极大的困扰。而助行装置能很大程度上改变他们的现状，提高他们的生活品质。但是，目前市面上的助行装置复杂、造价昂贵，一般普通患者都负担不起。

发明内容

基于此，有必要针对如何降低助行装置的制造成本的问题，提供一种下肢外骨骼、及助行装置及助行方法。

其技术方案如下：

一种下肢外骨骼，包括控制器、腰腿连接件、大腿支架、小腿支架、足底板、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述腰腿连接件、所述大腿支架、所述小腿支架和所述足底板依次可转动连接，所述第一驱动机构用于驱动所述大腿支架相对所述腰腿连接件转动，所述第二驱动机构用于驱动所述小腿支架相对所述大腿支架转动，所述第三驱动机构用于驱动所述足底板相对所述小腿支架转动，所述第一驱动机构、所述第二驱动机构和所述第三驱动机构均与所述控制器电性连接。

所述下肢外骨骼使用时，使用者将脚踩在所述足底板上，将所述大腿支架固定于大腿外侧，所述小腿支架固定于小腿外侧，所述腰腿连接件固定于腰部，所述控制器控制第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构分别驱动大腿支架、小腿支架和足底板转动，从而带动人体的髋关节、膝关节和踝关节运动，完成行走的动作。所述下肢外骨骼结构简单、容易制造且成本较低。

在其中一个实施例中，所述第一驱动机构包括第一电机和大腿旋转轴，所述大腿支架通过所述大腿旋转轴与所述腰腿连接件可转动连接，所述第一电机的输出端与所述大腿旋转轴连接。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构包括第二电机、第一滚轴丝杠和膝中间连接组件，所述第二电机固定于大腿支架上且其输出端与所述第一滚轴丝杠连接，所述膝中间连接组件的一端与所述第一滚轴丝杆远离所述电机的一端连接、另一端与所述小腿支架连接；所述第三驱动机构包括第三电机、第二滚轴丝杠和足底连接组件，所述第三电机固定于小腿支架上且其输出端与所述第二滚轴丝杠连接，所述足底连接组件的的一端与所述第二滚轴丝杆远离所述电机的一端连接、另一端与所述足底板连接。采用所述第一滚轴丝杆作为传动组件以及采用所述第二滚动丝杆作为传动组件，结构简单，有利于降低成本。

在其中一个实施例中，所述膝中间连接件包括依次连接的膝中间连接块、膝中间连接轴和膝中间连接杆，所述膝中间连接块与所述第一滚轴丝杆连接，所述膝中间连接杆的一端可绕所述膝中间连接轴旋转、另一端与所述小腿支架可转动连接；所述足底连接组件包括足底连接块、足底连接轴和足底连接杆，所述足底连接块与所述第二滚轴丝杆连接，所述足底连接杆的一端可绕所述足底连接轴旋转、另一端与所述足底板可转动连接。所述膝中间连接块和小腿支架均与所述膝中间连接杆可转动连接，使得所述小腿支架与所述大腿支架之间的转动更加灵活，所述小腿支架的转动幅度也更大。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构还包括第一固定板和第一导杆，所述第一滚轴丝杆包括第一螺杆和第一螺母，所述第一螺杆的的一端与所述第二电机连接、另一端与所述第一螺母螺纹连接，所述第一螺母固定于所述第一固定板上，所述第一导杆的一端与所述第一固定板固定连接、另一端与所述膝中间连接组件固定连接；所述第三驱动机构还包括第二固定板和第二导杆，所述第二滚轴丝杆包括第二螺杆和第二螺母，所述第二螺杆的的一端与所述第三电机连接、另一端与所述第二螺母螺纹连接，所述第二螺母固定于所述第二固定板上，所述第二导杆的一端与所述第二固定板固定连接、另一端与所述足底连接组件固定连接。所述第一固定板通过所述第一导杆带动所述膝中间连接组件运动，所述第一导杆可限制所述第一固定板和所述膝中间连接组件之间的距离和相对转动。所述第二固定板通过所述第二导杆带动所述足底连接组件运动，所述第二导杆可限制所述第二固定板和所述足底连接组件之间的距离和相对转动。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构还包括第一安装板和固定于所述第一安装板上的第一轴承，所述第一导杆穿过所述第一轴承且所述第一轴承设于所述第一固定板和所述膝中间连接组件之间；所述第三驱动机构包括第二安装板和固定于所述第二安装板上的第二轴承，所述第二导杆穿过所述第二轴承且所述第二轴承位于所述第一固定板和所述足底连接组件之间。所述第一轴承改善了所述第一滑动导杆的滑动性能。同理，所述第二轴承改善了所述第二滑动导杆的滑动性能。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构还包括第一连接板和至少两根第一固定杆，所述第一连接板与所述大腿支架固定连接，所述第二电机和所述第一滚轴丝杆分别固定连接于所述第一连接板的两侧，所述第一固定杆的两端分别与所述第一连接板和所述第一安装板连接；所述第三驱动机构还包括第二连接板和至少两根第二固定杆，所述第二连接板与所述小腿支架固定连接，所述第三电机和所述第二滚轴丝杆分别固定连接于所述第一连接板的两侧，所述第二固定杆的两端分别与所述第二连接板和所述第二安装板连接。第一固定杆有助于限制第一连接板和第一安装板间的距离和相对旋转；第二固定杆有助于限制第二连接板和第二安装板间的距离和相对旋转。

在其中一个实施例中，还包括膝盖侧板，所述膝盖侧板与所述小腿支架靠近所述大腿支架的一端固定连接，所述膝盖侧板面向所述小腿支架的一面设有限位块，所述大腿支架包括相互连接的第一支架和第二支架，所述第二支架远离所述第一支架的一端与所述小腿支架可转动连接，所述第一支架设有限位面，所述限位面相对于所述第一支架向第一方向倾斜，所述限位块与所述限位面相抵，膝盖旋转板膝盖旋转板从而使得所述下肢外骨骼仅能带动使用者的腿向向后弯曲，防止损伤使用者的膝关节。

本发明还提出一种助行装置，包括背板和上述的下肢外骨骼，两根所述下肢外骨骼分别为第一下肢外骨骼和第二下肢外骨骼，所述背板的两端分别与所述第一下肢外骨骼和第二下肢外骨骼的两根所述下肢外骨骼的所述腰腿连接件连接。所述助行装置使用时，使用者的背部固定于所述背板上并将双脚踩在所述足底板上，将所述大腿支架固定于大腿外侧，所述小腿支架固定于小腿外侧，所述腰腿连接件固定于腰部，通过第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构分别驱动大腿支架、小腿支架和足底板转动，从而带动人体的髋关节、膝关节和踝关节运动，完成行走的动作。所述下肢外骨骼结构简单、容易制造且成本较低。

本发明还提出一种助行方法，采用上述助行装置，第一下肢外骨骼包括依次可转动连接的第一腰腿连接件、第一大腿支架、第一小腿支架和第一足底板，第二下肢外骨骼包括依次可转动连接的第二腰腿连接件、第二大腿支架、第二小腿支架和第二足底板，所述助行方法包括以下步骤：

步骤S10：使用者的双脚分别踩于所述第一足底板和所述第二足底板上，所述第一大腿支架和所述第二大腿支架分别固定于使用者的两条大腿上，所述第一小腿支架和所述第二小腿支架分别固定于使用者的两条小腿上，所述第一腰腿连接件和所述第二腰腿连接件固定于使用者的腰部，所述助行装置令使用者处于直立状态；

步骤S20:所述控制器向所述第一下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第一大腿支架、所述第一小腿支架和所述第一足底板转动，所述控制器向所述第二下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第二大腿支架、所述第二小腿支架和所述第二足底板转动，所述第一下肢外骨骼与所述第二下肢外骨骼配合完成走路时第一下肢外骨骼在前，第二下肢外骨骼在后的过渡动作；

步骤S30：所述控制器向所述第一下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第一大腿支架、所述第一小腿支架和所述第一足底板转动，所述控制器分别向所述第二下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第二大腿支架、所述第二小腿支架和所述第二足底板转动，所述第一下肢外骨骼与所述第二下肢外骨骼配合完成走路时第二下肢外骨骼在前，第一下肢外骨骼在后的过渡动作；

步骤S40:重复步骤S20至S30，完成行走过程。

所述助行方法采用上述助行装置，能帮助对下肢失去控制能力的残疾人实现自主行走，提升生活质量。所述助行方法方便、易操作，能满足使用者不同速度、幅度的行走需要。

附图说明

图1为本发明实施例所述的第二驱动机构(第三驱动机构)的爆炸图；

图2为本发明实施例所述的助行装置的爆炸图；

图3为本发明实施例所述的助行装置的结构示意图。

附图标记说明：

100、腰腿连接件，200、大腿支架，210、第一支架，220、第二支架，300、小腿支架，310、膝盖旋转板，320、膝盖内侧板，330、膝盖外侧板，331，限位件，400、足底板，510、第一电机，520、大腿旋转轴，530、涡轮蜗杆减速器，611、第二电机，612、第一联轴器，620、第一滚轴丝杆，621、第一螺杆，622、第一螺母，630、膝中间连接组件，631、膝中间连接块，632、膝中间连接轴，633、膝中间连接杆，640、第一固定板，650、第一导杆，660、第一安装板，671、第一轴承，672、第三轴承，680、第一连接板，690、第一固定杆，711、第三电机，712、第二联轴器，720、第二滚轴丝杆，721、第二螺杆，622、第二螺母，730、足底连接组件，731、足底连接块，732、足底连接轴，733、足底连接杆，740、第二固定板，750、第二导杆，760、第二安装板，771、第二轴承，772、第四轴承，780、第二连接板，790、第二固定杆，800、背板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图3所示，本发明实施例提出一种下肢外骨骼，包括控制器(图中未示出)、腰腿连接件100、大腿支架200、小腿支架300、足底板400、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述腰腿连接件100、所述大腿支架200、所述小腿支架300和所述足底板400依次可转动连接，所述第一驱动机构用于驱动所述大腿支架200相对所述腰腿连接件100转动，所述第二驱动机构用于驱动所述小腿支架300相对所述大腿支架200转动，所述第三驱动机构用于驱动所述足底板400相对所述小腿支架300转动，所述第一驱动机构、所述第二驱动机构和所述第三驱动机构均与所述控制器电性连接。

所述下肢外骨骼使用时，使用者将脚踩在所述足底板400上，将所述大腿支架200固定于大腿外侧，所述小腿支架300固定于小腿外侧，所述腰腿连接件100固定于腰部，所述控制器内置STM32芯片，用于控制第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构分别驱动大腿支架200、小腿支架300和足底板400转动，从而带动人体的髋关节、膝关节和踝关节运动，完成行走的动作。所述下肢外骨骼结构简单、容易制造且成本较低。

所述第一驱动机构包括第一电机510和大腿旋转轴520，所述大腿支架200通过所述大腿旋转轴520与所述腰腿连接件100可转动连接，所述第一电机510的输出端与所述大腿旋转轴520连接。进一步地，所述第一驱动机构还包括涡轮蜗杆减速器530，所述涡轮蜗杆减速器530的输入端与所述第一电机510连接且输出端与所述大腿旋转轴520连接。蜗轮蜗杆减速器能将将电机的回转数减速到所要的回转数输出到所述大腿旋转轴520上，得到较大转矩，提高所述大腿支架200的承重能力。

如图1所示，所述第二驱动机构包括第二电机611、第一滚轴丝杠、膝中间连接组件630。所述第二电机611固定于大腿支架200上且其输出端通过第一联轴器612与所述第一滚轴丝杠连接，所述膝中间连接组件630的一端与所述第一滚轴丝杆620远离所述电机的一端连接、另一端与所述小腿支架300连接；所述第三驱动机构包括第三电机711、第二滚轴丝杠和足底连接组件730，所述第三电机711固定于小腿支架300上且其输出端通过第二联轴器712与所述第二滚轴丝杠连接，所述足底连接组件730的的一端与所述第二滚轴丝杆720远离所述电机的一端连接、另一端与所述足底板400连接。采用所述第一滚轴丝杆620作为传动组件以及采用所述第二滚轴丝杆720作为传动组件，结构简单，有利于降低成本。另外，滚轴丝杆是一种性能优良的省力机构，能使用结构简单的小扭矩电机进行驱动。

本实施例中，所述第一电机510、所述第二电机611和所述第三电机711均为步进电机。步进电机结构简单，价格便宜，有利于降低下肢外骨骼的整体造价。在其他实施例中，所述第一电机510、所述第二电机611和所述第三电机711也可为替换为马达或其他驱动设备，用于驱动滚轴丝杆转动。

进一步地，所述第二驱动机构还包括第一固定板640和第一导杆650，所述第一滚轴丝杆620包括第一螺杆621和第一螺母622，所述第一螺杆621的的一端通过所述第一联轴器612与所述第二电机611的输出端连接、另一端与所述第一螺母622螺纹连接，所述第一螺母622固定于所述第一固定板640上，所述第一导杆650的一端与所述第一固定板640固定连接、另一端与所述膝中间连接组件630固定连接；所述第三驱动机构还包括第二固定板740和第二导杆750，所述第二滚轴丝杆720包括第二螺杆721和第二螺母722，所述第二螺杆721的的一端通过第二联轴器712与所述第三电机711的输出端连接、另一端与所述第二螺母722螺纹连接，所述第二螺母722固定于所述第二固定板740上，所述第二导杆750的一端与所述第二固定板740固定连接、另一端与所述足底连接组件730固定连接。所述第一固定板640通过所述第一导杆650带动所述膝中间连接组件630运动，所述第一导杆650可限制所述第一固定板640和所述膝中间连接组件630之间的距离和相对转动。所述第二固定板740通过所述第二导杆750带动所述足底连接组件730运动，所述第二导杆750可限制所述第二固定板740和所述足底连接组件730之间的距离和相对转动。

所述第二驱动机构还包括第一安装板660和固定于所述第一安装板660上的第一轴承671，所述第一导杆650穿过所述第一轴承671且所述第一轴承671设于所述第一固定板640和所述膝中间连接组件630之间；所述第三驱动机构包括第二安装板760和固定于所述第二安装板760上的第二轴承771，所述第二导杆750穿过所述第二轴承771且所述第二轴承771位于所述第一固定板640和所述足底连接组件730之间。所述第一轴承671改善了所述第一滑动导杆的滑动性能且能减小所述第一导杆650对所述第一安装板660的磨损。同理，所述第二轴承771改善了所述第二滑动导杆的滑动性能且能减小所述第二导杆750对所述第二安装板760的磨损。本实施例中，所述第一轴承671和所述第二轴承771均为直线轴承。

进一步的，所述第一固定板640与所述第一安装板660之间固定有第三轴承672，所述第一螺杆621远离所述第二电机611的一端依次穿过所述第一螺母622和第三轴承672；所述第二固定板740与所述第二安装板760之间固定有第四轴承772，所述第二螺杆721远离所述第三电机711的一端依次穿过所述第二螺母722和第四轴承772。所述第三轴承672使得所述第一螺杆621的转动更加灵活。同理，所述第三轴承672也使得所述第一螺杆621的转动更加灵活。本实施例中，所述第四轴承772也使得所述第二螺杆721的转动更加灵活。本实施例中，所述第三轴承672和所述第四轴承772均为双列角接触轴承。

所述第二驱动机构还包括第一连接板680和至少两根第一固定杆690，所述第一连接板680与所述大腿支架200固定连接，所述第二电机611和所述第一滚轴丝杆620分别固定连接于所述第一连接板680的两侧，所述第一固定杆690的两端分别与所述第一连接板680和所述第一安装板660连接。本实施例中，所述第一固定杆690为四根且围绕所述第一滚轴丝杆620的周向均匀分布。所述第三驱动机构还包括第二连接板780和至少两根第二固定杆790，所述第二连接板780与所述小腿支架300固定连接，所述第三电机711和所述第二滚轴丝杆720分别固定连接于所述第一连接板680的两侧，所述第二固定杆790的两端分别与所述第二连接板780和所述第二安装板760连接。本实施例中，所述第二固定杆790为四根且围绕所述第二滚轴丝杆720的周向均匀分布。第一固定杆690有助于限制第一连接板680和第一安装板660间的距离和相对旋转；第二固定杆790有助于限制第二连接板780和第二安装板760间的距离和相对旋转。

具体地，所述膝中间连接件包括依次连接的膝中间连接块631、膝中间连接轴632和膝中间连接杆633，所述膝中间连接块631与所述第一滚轴丝杆620连接，所述膝中间连接杆633的一端可绕所述膝中间连接轴632旋转、另一端与所述小腿支架300可转动连接；所述足底连接组件730包括足底连接块731、足底连接轴732和足底连接杆733，所述足底连接块731与所述第二滚轴丝杆720连接，所述足底连接杆733的一端可绕所述足底连接轴732旋转、另一端与所述足底板400可转动连接。所述膝中间连接块631和小腿支架300均与所述膝中间连接杆633可转动连接，使得所述小腿支架300与所述大腿支架200之间的转动更加灵活，所述小腿支架300的转动幅度也更大。本实施例中，所述膝中间连接杆633包括第一杆和与所述第一杆连接地第二杆，所述第一杆远离所述第二杆的一端与所述膝中间连接轴632可转动连接，所述第二杆远离所述第一杆的一端与所述小腿支架300连接，所述第一杆与所述第二杆之间呈钝角设置，便于使所述膝中间连接块631上下运动时带动所述小腿支架300转动，减少力矩损失。

进一步地，所述下肢外骨骼还包括膝盖侧板，所述膝盖侧板与所述小腿支架300靠近所述大腿支架200的一端固定连接，所述膝盖侧板面向所述小腿支架300的一面设有限位块331，所述大腿支架200包括相互连接的第一支架210和第二支架220，所述第二支架220远离所述第一支架210的一端与所述小腿支架300可转动连接，所述第一支架210设有限位面，所述限位面相对于所述第一支架210向第一方向倾斜，所述限位块331与所述限位面相抵。如此，使得所述小腿支架300只能相对于所述大腿支架200朝所述第一方向转动。本实施例中，所述下肢外骨骼包括膝盖外侧板330、膝盖内侧板320，所述小腿支架300靠近所述大腿支架200的一端设有膝盖旋转板310，所述大腿支架200靠近所述小腿支架300的一端设有与所述膝盖旋转板310相匹配的旋转槽，所述膝盖内侧板320与所述膝盖外侧板330分别固定连接于所述膝盖旋转板310的两侧，所述限位块331设于所述膝盖外侧板330面向所述小腿支架300的一面。在其他实施例中，所述限位块331也可设于所述膝盖内侧板320面向所述小腿支架300的一面，或者所述膝盖内侧板320和所述膝盖外侧板330均设有与所述限位面相抵的限位块331。所述限位块331使得所述小腿支架300仅能相对与所述大腿支架200朝一个方向转动，从而使得所述下肢外骨骼仅能带动使用者的腿向后弯曲，防止损伤使用者的膝关节。

本实施例中，所述大腿支架200和所述小腿支架300均为镂空板结构，采用板结构比传统的杆结构承重能力更强，可延长所述下肢外骨骼的使用寿命，所述板结构为镂空结构则一方面有利于进一步减轻所述大腿支架200和所述小腿支架300的重量，使所述下肢外骨骼更加轻便，另一方面也使得所述下肢外骨骼更加美观。

另外，所述腰腿连接件100、所述大腿支架200、所述小腿支架300和所述足底板400上均设有绑带，分别用于固定使用者的大腿、小腿和脚掌。

本实施例中，所述第二驱动机构的工作原理如下：

首先，控制器中的STM32芯片驱动所述第二电机611转动，所述第二电机611带动所述第一螺杆621转动，进而带动套设于所述第一螺杆621外的第一螺母622上下移动。所述第一螺母622的上下移动带动所述第一固定板640及固定连接于所述第一固定板640上的第一导杆650上下移动。继而所述第一导杆650带动所述膝中间连接块631上下移动，从而使第一膝中间连接杆633的上下移动和转动，并实现所述小腿支架300绕所述大腿支架200的转动，帮助使用者完成膝关节的弯曲动作。

同理，所述第三驱动机构的工作原理如下：

首先，控制器中的STM32芯片驱动所述第三电机711转动，所述第三电机711带动所述第二螺杆721转动，进而带动套设于所述第二螺杆721外的第二螺母722上下移动。所述第二螺母722的上下移动带动所述第二固定板740及固定连接于所述第二固定板740上的第二导杆750上下移动。继而所述第二导杆750带动所述足底连接块731上下移动，从而使第二足底连接杆733的上下移动和转动，并实现所述足底板400绕所述小腿支架300的转动，帮助使用者完成踝关节的弯曲动作。

本发明还提出一种助行装置，包括背板800和上述的下肢外骨骼，两根所述下肢外骨骼分别为第一下肢外骨骼和第二下肢外骨骼，所述背板800的两端分别与所述第一下肢外骨骼和第二下肢外骨骼的所述腰腿连接件连接。所述背板800上设有绑带，用于固定使用者的背部。

所述助行装置使用时，使用者的背部固定于所述背板800上并将双脚踩在所述足底板400上，将所述大腿支架200固定于大腿外侧，所述小腿支架300固定于小腿外侧，所述腰腿连接件100固定于腰部，通过第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构分别驱动大腿支架200、小腿支架300和足底板400转动，从而带动人体的髋关节、膝关节和踝关节运动，完成行走的动作。所述下肢外骨骼结构简单、容易制造且成本较低。

本发明还提出一种助行方法，采用上述助行装置，第一下肢外骨骼包括依次可转动连接的第一腰腿连接件、第一大腿支架、第一小腿支架和第一足底板，第二下肢外骨骼包括依次可转动连接的第二腰腿连接件、第二大腿支架、第二小腿支架和第二足底板，所述助行方法包括以下步骤：

步骤S10：使用者的双脚分别踩于所述第一足底板和所述第二足底板上，所述第一大腿支架和所述第二大腿支架分别固定于使用者的两条大腿上，所述第一小腿支架和所述第二小腿支架分别固定于使用者的两条小腿上，所述第一腰腿连接件和所述第二腰腿连接件固定于使用者的腰部，所述助行装置令使用者处于直立状态；

步骤S20:所述控制器向所述第一下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第一大腿支架、所述第一小腿支架和所述第一足底板转动，所述控制器向所述第二下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第二大腿支架、所述第二小腿支架和所述第二足底板转动，所述第一下肢外骨骼与所述第二下肢外骨骼配合完成走路时第一下肢外骨骼在前，第二下肢外骨骼在后的过渡动作；

步骤S30：所述控制器向所述第一下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第一大腿支架、所述第一小腿支架和所述第一足底板转动，所述控制器分别向所述第二下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第二大腿支架、所述第二小腿支架和所述第二足底板转动，所述第一下肢外骨骼与所述第二下肢外骨骼配合完成走路时第二下肢外骨骼在前，第一下肢外骨骼在后的过渡动作；

步骤S40:重复步骤S20至S30，完成行走过程。

所述助行方法采用上述助行装置，能帮助对下肢失去控制能力的残疾人实现自主行走，提升生活质量。所述助行方法方便、易操作，能满足使用者不同速度、幅度的行走需要。

具体的，步骤S20中，所第一大腿支架200向前趋向第一腰腿连接件100转动。第一小腿支架300向后趋向第一大腿支架200转动至第一小腿支架300和第一大腿支架之间的夹角缩小至120度。所述第一大腿支架200远离所述第一腰腿连接件100转动至所述第一大腿支架200与所述第一小腿支架300之间的夹角为180度，第一足底板400向远离第一小腿支架300转动至第一足底板400与第一小腿支架300之间的夹角为120度。所述第二足底板400趋向第二小腿支架300转动至第二足底板400与第二小腿支架300之间的夹角为60度。所述第二足底板400趋向小腿支架300转动至所述第二足底板400与所述小腿支架300之间的夹角为90度，所述第一下肢外骨骼与地面垂直。步骤S30中，所述第二大腿支架200向前趋向所述第二腰腿连接件100转动，所述第二小腿支架300趋向所述第二大腿支架200转动至所述第二小腿支架300与所述第二大腿支架200之间的夹角为60度，所述第二足底板400趋向第二小腿支架300转动至所述第二足底板400和第二小腿支架300之间的夹角为90度。所述第一足底板400趋向小腿支架300转动。所述第二小腿支架300远离第二大腿支架200的方向转动至所述第二小腿支架300与所述第二大腿支架200之间的夹角为180度。所述第二足底板400远离小腿支架300转动至所述第二足底板400与所述小腿支架300之间的夹角为90度。

本实施例中，所述第一下肢外骨骼固定于使用者的左腿上，所述第二下肢外骨骼固定于使用者的右腿上。在其他实施例中，也可以所述第一下肢外骨骼固定于使用者的右腿上，所述第二下肢外骨骼固定于使用者的左腿上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种下肢外骨骼，其特征在于，包括控制器、腰腿连接件、大腿支架、小腿支架、足底板、第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述腰腿连接件、所述大腿支架、所述小腿支架和所述足底板依次可转动连接，所述第一驱动机构用于驱动所述大腿支架相对所述腰腿连接件转动，所述第二驱动机构用于驱动所述小腿支架相对所述大腿支架转动，所述第三驱动机构用于驱动所述足底板相对所述小腿支架转动，所述第一驱动机构、所述第二驱动机构和所述第三驱动机构均与所述控制器电性链接。

2.根据权利要求1所述的下肢外骨骼，其特征在于，所述第一驱动机构包括第一电机和大腿旋转轴，所述大腿支架通过所述大腿旋转轴与所述腰腿连接件可转动连接，所述第一电机的输出端与所述大腿旋转轴连接。

3.根据权利要求1所述的下肢外骨骼，其特征在于，所述第二驱动机构包括第二电机、第一滚轴丝杠和膝中间连接组件，所述第二电机固定于大腿支架上且其输出端与所述第一滚轴丝杠连接，所述膝中间连接组件的一端与所述第一滚轴丝杆远离所述电机的一端连接、另一端与所述小腿支架连接；所述第三驱动机构包括第三电机、第二滚轴丝杠和足底连接组件，所述第三电机固定于小腿支架上且其输出端与所述第二滚轴丝杠连接，所述足底连接组件的的一端与所述第二滚轴丝杆远离所述电机的一端连接、另一端与所述足底板连接。

4.根据权利要求2述的下肢外骨骼，其特征在于，所述膝中间连接件包括依次连接的膝中间连接块、膝中间连接轴和膝中间连接杆，所述膝中间连接块与所述第一滚轴丝杆连接，所述膝中间连接杆的一端可绕所述膝中间连接轴旋转、另一端与所述小腿支架可转动连接；所述足底连接组件包括足底连接块、足底连接轴和足底连接杆，所述足底连接块与所述第二滚轴丝杆连接，所述足底连接杆的一端可绕所述足底连接轴旋转、另一端与所述足底板可转动连接。

5.根据权利要求2所述的下肢外骨骼，其特征在于，所述第二驱动机构还包括第一固定板和第一导杆，所述第一滚轴丝杆包括第一螺杆和第一螺母，所述第一螺杆的的一端与所述第二电机连接、另一端与所述第一螺母螺纹连接，所述第一螺母固定于所述第一固定板上，所述第一导杆的一端与所述第一固定板固定连接、另一端与所述膝中间连接组件固定连接；所述第三驱动机构还包括第二固定板和第二导杆，所述第二滚轴丝杆包括第二螺杆和第二螺母，所述第二螺杆的的一端与所述第三电机连接、另一端与所述第二螺母螺纹连接，所述第二螺母固定于所述第二固定板上，所述第二导杆的一端与所述第二固定板固定连接、另一端与所述足底连接组件固定连接。

6.根据权利要求5所述的下肢外骨骼，其特征在于，所述第二驱动机构还包括第一安装板和固定于所述第一安装板上的第一轴承，所述第一导杆穿过所述第一轴承且所述第一轴承设于所述第一固定板和所述膝中间连接组件之间；所述第三驱动机构包括第二安装板和固定于所述第二安装板上的第二轴承，所述第二导杆穿过所述第二轴承且所述第二轴承位于所述第一固定板和所述足底连接组件之间。

7.根据权利要求6所述的下肢外骨骼，其特征在于，所述第二驱动机构还包括第一连接板和至少两根第一固定杆，所述第一连接板与所述大腿支架固定连接，所述第二电机和所述第一滚轴丝杆分别固定连接于所述第一连接板的两侧，所述第一固定杆的两端分别与所述第一连接板和所述第一安装板连接；所述第三驱动机构还包括第二连接板和至少两根第二固定杆，所述第二连接板与所述小腿支架固定连接，所述第三电机和所述第二滚轴丝杆分别固定连接于所述第一连接板的两侧，所述第二固定杆的两端分别与所述第二连接板和所述第二安装板连接。

8.根据权利要求1所述的下肢外骨骼，其特征在于，还包括膝盖侧板，所述膝盖侧板与所述小腿支架靠近所述大腿支架的一端固定连接，所述膝盖侧板面向所述小腿支架的一面设有限位块，所述大腿支架包括相互连接的第一支架和第二支架，所述第二支架远离所述第一支架的一端与所述小腿支架可转动连接，所述第一支架设有限位面，所述限位面相对于所述第一支架向第一方向倾斜，所述限位块与所述限位面相抵。

9.一种助行装置，其特征在于，包括背板和两根如权利要求1至8中任一项所述的下肢外骨骼，两根所述下肢外骨骼分别为第一下肢外骨骼和第二下肢外骨骼，所述背板的两端分别与所述第一下肢外骨骼和第二下肢外骨骼的所述腰腿连接件连接。

10.一种助行方法，其特征在于，采用权利要求9所述的助行装置，第一下肢外骨骼包括依次可转动连接的第一腰腿连接件、第一大腿支架、第一小腿支架和第一足底板，第二下肢外骨骼包括依次可转动连接的第二腰腿连接件、第二大腿支架、第二小腿支架和第二足底板，所述助行方法包括以下步骤：

步骤S10：使用者的双脚分别踩于所述第一足底板和所述第二足底板上，所述第一大腿支架和所述第二大腿支架分别固定于使用者的两条大腿上，所述第一小腿支架和所述第二小腿支架分别固定于使用者的两条小腿上，所述第一腰腿连接件和所述第二腰腿连接件固定于使用者的腰部，所述助行装置令使用者处于直立状态；

步骤S20:所述控制器向所述第一下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第一大腿支架、所述第一小腿支架和所述第一足底板转动，所述控制器向所述第二下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第二大腿支架、所述第二小腿支架和所述第二足底板转动，所述第一下肢外骨骼与所述第二下肢外骨骼配合完成走路时第一下肢外骨骼在前，第二下肢外骨骼在后的过渡动作；

步骤S30：所述控制器向所述第一下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第一大腿支架、所述第一小腿支架和所述第一足底板转动，所述控制器分别向所述第二下肢外骨骼的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构发送指令，使其分别驱动所述第二大腿支架、所述第二小腿支架和所述第二足底板转动，所述第一下肢外骨骼与所述第二下肢外骨骼配合完成走路时第二下肢外骨骼在前，第一下肢外骨骼在后的过渡动作；

步骤S40:重复步骤S20至S30，完成行走过程。