CN109044742B - 一种康复型下肢外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种康复型下肢外骨骼，包括背架模块以及分别对称设置在背架模块左右两侧且结构相同的外骨骼机械腿，每侧的外骨骼机械腿均包括由上到下依次连接的髋关节驱动器模块、大腿调节模块、膝关节驱动器模块、小腿调节模块、踝关节被动驱动器模块和传感鞋，所述的背架模块分别与每侧外骨骼机械腿连接。与现有技术相比，本发明具有力传递性能和响应性能好、灵活性和可穿戴高、安装拆卸更换便捷、易控制、尺寸精巧，质量轻，驱动功率需求小，可穿戴性强等优点。

Description

一种康复型下肢外骨骼

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，尤其是涉及一种在髋关节和膝关节采用电机和连杆机构进行助力的康复型下肢外骨骼。

背景技术

当前康复型下肢外骨骼机器人是一种穿戴于使用者身体外部的典型助力装置，通过电机、液压泵、气泵等动力源为下肢各关节提供驱动力，将人机系统重力通过外骨骼机械腿传递至地面，为穿戴者行走、上下楼梯等下肢运动提供动力辅助和保护支撑等功能，同时，康复型下肢外骨骼融合了传感、信号采集与处理、步态识别、运动控制等关键技术，通过在外骨骼各部位布置角度、压力、力矩等传感器获取并识别外骨骼的姿态，使得外骨骼在穿戴者的控制下完成保护支撑、行走助力等功能，是典型的人机一体化系统。

在2000年到2050年期间，全世界60岁以上人口的比例将会翻一番，从11％增长到22％。在这50年里，年龄超过60岁的老人的数量将从6亿500万增加到20亿。全世界的老年人超过一半生活在亚洲，其次是欧洲，许多国家正逐步步入老龄化社会。老龄化社会的到来将给社会和经济带来一系列的问题，老龄人口中普遍存在的身体机能下降、心脑血管等各类疾病患病率升高常会导致患者中风偏瘫，下肢肢体运动功能下降，身体自我平衡能力不足，行走等下肢基本运动功能明显降低，致使患者日常生活范围严重受限，康复型下肢外骨骼不仅可以帮助患者进行康复训练，帮助患者恢复和提高下肢自主运动能力，还可以使患者摆脱轮椅，实现患者自主的户外步行训练或行走助力，显著提高其生活质量和活动范围。

目前，轮椅等轮式助行工具是患者的主要出行方式，这种轮式装置运动平稳，速度较快，但不适用于上下楼梯、躲避障碍等场合，也不具备对患者下肢运动功能进行康复训练的能力，康复型下肢外骨骼是一种帮助人体恢复和提高下肢运动功能的助力装置，能够给穿戴者提供下肢康复助力训练，能够降低人体行走时的运动强度，为穿戴者步行等日常下肢运动提供足够的动力辅助和支撑保护，但现有下肢外骨骼关节执行器大多直接布置在关节处，导致下肢末端惯量大，体积臃肿，不仅增加了驱动功率的需求，也加大了患者自行穿戴的难度。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是实现一种具有良好的传动性能和穿戴舒适性及安全性的康复型下肢外骨骼，通过机构设计实现关节驱动器的一体化安装，采用滚珠丝杠与连杆传动原理，轻柔的人机交互形式，利用滚珠丝杠带动连杆的摆动实现长距离动力传递，将电机等大惯量部件远离肢体末端，使关节摆动更加自由和轻便，获得良好的传动性能和穿戴舒适性及安全性。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种康复型下肢外骨骼，包括背架模块以及分别对称设置在背架模块左右两侧且结构相同的外骨骼机械腿，每侧的外骨骼机械腿均包括由上到下依次连接的髋关节驱动器模块、大腿调节模块、膝关节驱动器模块、小腿调节模块、踝关节被动驱动器模块和传感鞋，所述的背架模块分别与每侧外骨骼机械腿连接。

所述的髋关节驱动器模块用以使髋关节在矢状面内实现伸展和屈曲的主动自由度，包括设置在髋关节驱动器机架上且依次传动连接的髋关节电机、髋关节滚珠丝杠、髋关节连杆以及髋关节转动机构，所述的髋关节滚珠丝杠的滚珠螺母与设置在髋关节驱动器机架内侧的髋关节微型导轨上的髋关节微型滑块连接，实现直线运动。

所述的髋关节转动机构包括相互转动且限位的外摆内收支撑块和外摆内收摆动块，所述的外摆内收支撑块上端与连杆传动，并且通过外摆内收转动轴在髋关节驱动器机架上实现转动，下端设有第一外摆限制孔和第一内收限制面，所述的外摆内收摆动块上端设有通过外摆内收限制销与第一外摆限制孔限位连接的第二外摆限制孔，以及与第一内收限制面匹配的第二内收限制面，外摆内收摆动块下端与大腿调节模块连接。

所述的大腿调节模块包括从上至下依次连接的大腿上部连接件、大腿导向支撑杆和大腿机架，所述的大腿上部连接件与外摆内收摆动块下端连接，所述的大腿导向支撑杆与大腿机架通过设于大腿机架上的导向孔套接，并通过大腿快速夹紧机构压紧，所述的大腿导向支撑杆上还设有大腿织物绑带。

所述的膝关节驱动器模块用以使膝关节在矢状面内实现伸展和屈曲的主动自由度，包括设置在膝关节驱动器机架上且依次传动连接的膝关节电机、膝关节滚珠丝杠、膝关节连杆以及膝关节伸展屈曲转动块，所述的膝关节滚珠丝杠的滚珠螺母与设置在膝关节驱动器机架内侧的膝关节微型导轨上的膝关节微型滑块连接，实现直线运动，所述的膝关节连杆包括与滚珠螺母连接的第一连杆以及分别与第一连杆下端铰接的第二连杆和第三连杆，所述的第二连杆下端连接于膝关节驱动器机架内侧的连杆铰接点上，所述的膝关节伸展屈曲转动块为扇形结构，圆心处通过膝关节伸展屈曲转动轴与膝关节驱动器机架连接，弧形边缘处与第三连杆下端连接，所述的膝关节驱动器机架侧面通过螺栓与大腿机架连接，所述的连杆铰接点与膝关节滚珠丝杠的中心线设有位置偏移。

所述的小腿调节模块包括相互套接且通过小腿快速夹紧机构压紧的小腿导向支撑杆和小腿套杆、通过螺钉固定在小腿导向支撑杆上的小腿前挡板以及粘连在小腿前挡板上的小腿织物绑带，所述的小腿导向支撑杆上端与膝关节伸展屈曲转动块连接。

所述的踝关节被动驱动器模块包括与小腿导向支撑杆下端套接的踝关节弹簧压板和踝关节支撑架盖板，所述的踝关节弹簧压板和踝关节支撑架之间并排设有跖屈储能弹簧和背屈储能弹簧，并通过踝关节弹簧压板上的螺钉进行定位和导向，所述的踝关节支撑架内部镂空设有电路板器件，并且通过踝关节支撑架盖板密封。

所述的传感鞋包括由上至下一次设置的传感鞋顶部绑缚连接层、传感鞋中部传感器布置层以及传感鞋底部防滑层，所述的传感鞋中部传感器布置层通过螺钉与踝关节支撑架固连，并且通过铆钉与传感鞋顶部绑缚连接层和传感鞋底部防滑层连接，其上设有压力传感器，所述的传感鞋顶部绑缚连接层上还设有传感鞋织物绑带。

所述的背架模块包括一体成型的背板和腰部支撑板、设置在背板上的肩部织物绑带、控制器、驱动器和锂电池以及设置在腰部支撑板上腰部织物绑带和腰带调节板，所述的腰带调节板上设有用以连接髋关节驱动器机架的三角调整块。

该下肢外骨骼还包括一对辅助肘拐，每个辅助肘拐均包括通过滑套调节高度的肘拐主杆、设置在肘拐主杆底部的肘拐压力传感器以及设置在肘拐压力传感器下端的橡胶防滑套，所述的肘拐压力传感器与控制器连接。

所述的织物绑带长度可调，用以实现对不同体型穿戴者的有效绑缚，提高穿戴的安全性和舒适性。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、传统外骨骼机构电机、减速器等大惯量部件直接布置与下肢各关节处，结构臃肿，下肢末端惯量大，功率需求大，响应性能不佳，本发明通过精巧的机构设计，采用滚珠丝杠带动连杆传动，使电机等大惯量部件远离下肢末端，靠近外骨骼腰部，降低了功率需求，获得良好的力传递性能和响应性能。

二、本发明在外骨骼机构中的髋关节处设有外摆内收自由度，增加了外骨骼整体的灵活性和可穿戴性，穿戴时解除该自由度，使得患者可以独立完成外骨骼穿戴，使用过程中限制该自由度，防止出现角度偏转过限，导致步态失稳，对患者产生不利影响。

三、本发明髋关节及膝关节在矢状面内的伸展和屈曲自由度通过电机带动滚珠丝杠经过滚珠螺母带动连杆传递动力至关节，其结构采用模块化设计，使得关节驱动器的安装、拆卸和更换更加便捷。

四、本发明髋关节及膝关节驱动器的连杆机构经过精巧的设计和布置，连杆铰支点和滚珠丝杠中心线具有一定的偏移，使得连杆在整个步态范围内获得更加平滑的运动曲线，提高了外骨骼运动的易控制性。

五、本发明结构简单，尺寸精巧，质量轻，驱动功率需求小，可穿戴性强，机构适用于康复训练、日常步行助力等多种场合和环境。

附图说明

图1为本发明某一优选实施项的整体结构件立体图；

图2为本发明某一优选实施项的整体结构件轴侧图；

图3为本发明某一优选实施项的整体结构件前视图；

图4为本发明某一优选实施项的整体结构件后视图；

图5为本发明某一优选实施项的背架模块轴测图，其中，图(5a)为正面背架模块轴测图，图(5b)为背面背架模块轴测图；

图6为本发明某一优选实施项的左髋关节驱动器模块轴测图；

图7为本发明某一优选实施项的左髋关节外摆内收机构轴测图；

图8为本发明某一优选实施项的右髋关节驱动器模块轴测图；

图9为本发明某一优选实施项的右髋关节外摆内收机构轴测图；

图10为本发明某一优选实施项的左大腿调节模块轴测图；

图11为本发明某一优选实施项的右大腿调节模块轴测图；

图12为本发明某一优选实施项的左膝关节驱动器模块轴测图；

图13为本发明某一优选实施项的左膝关节驱动器模块侧视图；

图14为本发明某一优选实施项的右膝关节驱动器模块轴测图；

图15为本发明某一优选实施项的右膝关节驱动器模块侧视图；

图16为本发明某一优选实施项的左小腿调节模块轴测图；

图17为本发明某一优选实施项的右小腿调节模块轴测图；

图18为本发明某一优选实施项的左踝关节被动驱动器模块轴测图；

图19为本发明某一优选实施项的右踝关节被动驱动器模块轴测图；

图20为本发明某一优选实施项的左传感鞋轴测图；

图21为本发明某一优选实施项的右传感鞋轴测图。

图中标记说明：

1、髋关节驱动器模块；2、膝关节驱动器模块；3、大腿调节模块；4、小腿调节模块；5、踝关节被动驱动器模块；6、传感鞋；7、背架模块；8、辅助肘拐；9、外骨骼机械腿；11、左髋关节驱动器模块；12、右髋关节驱动器模块；21、左膝关节驱动器模块；22、右膝关节驱动器模块；31、左大腿调节模块；32、右大腿调节模块；41、左小腿调节模块；42、右小腿调节模块；51、左踝关节被动驱动器模块；52、右踝关节额被动驱动器模块；61、左传感鞋；62、右传感鞋；71、左腰带调节模块；72、右腰带调节模块；81、左辅助肘拐；82、右辅助肘拐；91、左外骨骼机械腿；92、右外骨骼机械腿；1101、左髋电机；1102、左髋驱动器机架；1103、左髋联轴器；1104、左髋连接螺钉；1105、左髋微型导轨；1106、左髋滚珠丝杠；1107、左髋滚珠螺母；1108、左髋螺母套件；1109、左髋连杆机构；1110、左髋外摆内收支撑块；1111、左髋外摆内收转动轴；1112、左髋外摆内收摆动块；1113、左髋外摆内收限制销；1114、左髋伸展屈曲转动轴；1115、左髋微型滑块；1116、外摆限制孔；1117、内收限制面；1201、右髋电机；1202、右髋驱动器机架；1203、右髋联轴器；1204、右髋连接螺钉；1205、右髋微型导轨；1206、右髋滚珠丝杠；1207、右髋滚珠螺母；1208、右髋螺母套件；1209、右髋连杆机构；1210、右髋外摆内收支撑块；1211、右髋外摆内收转动轴；1212、右髋外摆内收摆动块；1213、右髋外摆内收限制销；1214、右髋伸展屈曲转动轴；1215、右髋微型滑块；1216、外摆限制孔；1217、内收限制面；2101、左膝电机；2102、左膝驱动器机架；2103、左膝联轴器；2104、左膝滚珠螺母；2105、左膝螺母套件；2106、左膝滚珠丝杠；2107、左膝连杆机构；2108、左膝连接螺钉；2109、左膝伸展屈曲转动块；2110、左膝伸展屈曲转动轴；2111、左膝轴承压板；2112、左膝微型滑块；2113、左膝微型导轨；2114、连杆铰接点；2115、滚珠丝杠中心线；2201、右膝电机；2202、右膝驱动器机架；2203、右膝联轴器；2204、右膝滚珠螺母；2205、右膝螺母套件；2206、右膝滚珠丝杠；2207、右膝连杆机构；2208、右膝连接螺钉；2209、右膝伸展屈曲转动块；2210、右膝伸展屈曲转动轴；2211、右膝轴承压板；2212、右膝微型滑块；2213、右膝微型导轨；2214、连杆铰接点；2215、滚珠丝杠中心线；3101、左大腿上部连接件；3102、左大腿导向支撑杆；3103、左大腿织物绑带；3104、左大腿绑带固定架；3105、左大腿快速夹紧机构；3106、左大腿机架；3201、右大腿上部连接件；3202、右大腿导向支撑杆；3203、右大腿织物绑带；3204、右大腿绑带固定架；3205、右大腿快速夹紧机构；3206、右大腿机架；4101、左小腿导向支撑杆；4102、左小腿织物绑带；4103、左小腿前挡板；4104、左小腿快速夹紧机构；4105、左小腿套杆；4201、右小腿导向支撑杆；4202、右小腿织物绑带；4203、右小腿前挡板；4204、右小腿快速夹紧机构；4205、右小腿套杆；5101、左踝弹簧压板；5102、左踝跖屈储能弹簧；5103、左踝背屈储能弹簧；5104、左踝背屈跖屈转动轴；5105、左踝支撑架；5106、左踝支撑架盖板；5201、右踝弹簧压板；5202、右踝跖屈储能弹簧；5203、右踝背屈储能弹簧；5204、右踝背屈跖屈转动轴；5205、右踝支撑架；5206、右踝支撑架盖板；6101、左传感鞋织物绑带；6102、左传感鞋顶部绑缚连接层；6103、左传感鞋中部传感器布置层；6104、左传感鞋底部防滑层；6201、右传感鞋织物绑带；6202、右传感鞋顶部绑缚连接层；6203、右传感鞋中部传感器布置层；6204、右传感鞋底部防滑层；7001、背板；7002、肩部织物绑带；7003、背部织物绑带固定铆钉；7004、腰部织物绑带；7005、腰部织物绑带固定铆钉；7006、腰部支撑板；7007、控制器；7008、控制器保护板；7009、驱动器保护板；7010、驱动器；7011、左侧锂电池；7012、右侧锂电池；7101、左腰带调节板；7102、左腰三角调整块；7201、右腰带调节板；7202、右腰三角调整块；8101、左辅助肘拐主杆；8102、左辅助肘拐压力传感器；8103、橡胶防滑套；8201、右辅助肘拐主杆；8202、右辅助肘拐压力传感器；8203、橡胶防滑套。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1至图18所示，本发明提供一种康复型下肢外骨骼，包含对称布置的两组外骨骼机械腿9、背架模块7、辅助肘拐8，两组外骨骼机械腿9通过设置于背架模块7上的腰带调节模块71和72连接，每组外骨骼机械腿9均包含髋关节驱动器模块1、连接于髋关节驱动器模块1下端的大腿调节模块3、连接于大腿调节模块3下端的膝关节驱动器模块2、连接于膝关节驱动器模块2下端的小腿调节模块4、连接于小腿调节模块4下端的踝关节被动驱动器模块5、连接于踝关节被动驱动器模块5下端的传感鞋6，背架模块7包含连接于腰部支撑板7006上的背板7001，连接于腰部支撑板7006两端的腰带调节模块71和72，连接于腰部支撑板7006上的腰部织物绑带7004，以及设于背板7001上的肩部织物绑带7002、控制器7007、驱动器7010、左侧锂电池7011和右侧锂电池7012，髋关节驱动器模块1和膝关节驱动器模块2分别通过其内部的滚珠丝杠和连杆传动组件驱动髋关节和膝关节摆动，髋关节驱动器模块1上部通过螺钉连接于腰带调节模块71和72、下部通过大腿调节模块3连接于膝关节驱动器模块2的膝关节驱动器机架2102，膝关节驱动器模块2传动组件包括滚珠丝杠2106、连杆机构2107以及膝关节转动机构，滚珠丝杠2106一端固定于膝关节驱动器机架2102、一端铰接于膝关节驱动器机架2102，连杆机构2107一端与滚珠螺母2104连接、一端与膝关节伸展屈曲转动块2109连接，膝关节伸展和屈曲主动自由度通过膝关节驱动器模块2的膝关节电机2101带动滚珠丝杠2106转动，滚珠丝杠2106带动滚珠螺母2104直线移动，滚珠螺母2104带动连杆机构2107摆动，继而连杆机构2107带动膝关节伸展屈曲转动块2109对膝关节伸展和屈曲主动自由度进行驱动，髋关节驱动器模块1的外摆内收支撑块1110与外摆内收摆动块1112通过外摆内收转动轴1111铰接，外摆内收支撑块1110下端设有外摆限制孔和内收限制面，外摆内收摆动块1112上端设有外摆限制孔，通过外摆内收限制销1113与外摆内收支撑块1110外摆限制孔铰接，限制髋关节驱动器模块1绕外摆内收转动轴1111外摆，外摆内收摆动块1112上端设有内收限制面，与外摆内收支撑块1110内收限制面相互抵触，限制髋关节驱动器模块1绕外摆内收转动轴1111内收，踝关节被动驱动器模块5设有高刚度背屈储能弹簧5103和跖屈储能弹簧5102，分别设于踝关节前后，背屈储能弹簧5103在踝关节背屈过程中储存能量，在踝关节跖屈时释放能量，跖屈储能弹簧5102在踝关节跖屈时储存能量，在踝关节背屈时释放能量，实现对踝关节背屈跖屈自由度的被动驱动，设于髋关节驱动器模块1和膝关节驱动器模块2中的连杆机构使动力源远离关节，降低了关节转动惯量，使得关节驱动功率降低，两组外骨骼机械腿9包含左外骨骼机械腿91和右外骨骼机械腿92两条对称机构，腰带调节模块包括两组腰带调节模块71、72和连接两侧腰带调节模块71、72的腰部支撑板7006，该康复型下肢外骨骼包括髋关节驱动器模块1、与髋关节驱动器模块1相连的背架模块7、连接于髋关节驱动器模块1末端的大腿调节模块3、连接于大腿调节模块3上的膝关节驱动器模块2、连接于膝关节驱动器模块2末端的小腿调节模块4、设置于小腿调节模块4末端的踝关节被动驱动器模块5、设置于踝关节被动驱动器模块5下部的传感鞋6、辅助拐杖8，髋关节驱动器模块1包括左髋关节驱动器模块11、右髋关节驱动器模块12，背架模块7包括腰部支撑板7006、背板7001，左腰带调节模块71、右腰带调节模块72、腰部织物绑带7004、肩部织物绑带7002、控制器7007、驱动器7010、左侧锂电池7011、右侧锂电池7012，膝关节驱动器模块2包括左膝关节驱动器模块21、右膝关节驱动器模块22，大腿调节模块3包括左大腿调节模块31、右大腿调节模块32，小腿调节模块4包括左小腿调节模块41、右小腿调节模块42，踝关节被动驱动器5模块包括左踝关节被动驱动器模块51、右踝关节被动驱动器模块52，传感鞋6包括左传感鞋61、右传感鞋62，辅助肘拐8包括左辅助肘拐81、右辅助肘拐82，背架模块7通过螺钉与髋关节驱动器模块1连接在一起，左髋关节驱动器模块11通过螺钉与左大腿调节模块31连接，右髋关节驱动器模块12通过螺钉与右大腿调节模块32连接，左大腿调节模块31通过螺钉与左膝关节驱动器模块21固接，右大腿调节模块32通过螺钉与右膝关节驱动器模块22固接，左膝关节驱动器模块21与左小腿调节模块41通过左膝关节伸展屈曲转动块2109连接，右膝关节驱动器模块22与右小腿调节模块42通过右膝关节伸展屈曲转动块2209连接，左小腿调节模块41与左踝关节被动驱动器模块51通过左踝弹簧压板5101连接，右小腿调节模块42与右踝关节被动驱动器模块52通过右踝弹簧压板5201连接，左踝关节被动驱动器模块51通过螺钉与左传感鞋61连接，右踝关节被动驱动器模块52通过螺钉与右传感鞋62连接；

左髋电机1101和左髋关节驱动器机架1102通过螺钉固定，左髋联轴器1103连接电机输出轴和左髋滚珠丝杠1106输入轴，左髋滚珠丝杠1106一端通过轴承固定于左髋关节驱动器机架1102上，一端通过自润滑铜套游动，左髋螺母套件1108通过螺钉与左髋滚珠螺母1107固连、同时通过螺钉与左髋微型滑块1115固连、通过销轴与左髋连杆机构1109铰接，左髋微型导轨1105通过螺钉固定于左髋关节驱动器机架1102上，保证丝杠螺母运动平稳顺畅，左髋外摆内收支撑块1110通过左髋伸展屈曲转动轴1114连接于左髋驱动器机架1102、通过左髋外摆内收转动轴1111连接左髋外摆内收摆动块1112，左髋外摆内收自由度通过左髋外摆内收限制销1113限制；

右髋电机1201和右髋关节驱动器机架1202通过螺钉固定，右髋联轴器1203连接电机输出轴和右髋滚珠丝杠1206输入轴，右髋滚珠丝杠1206一端通过轴承固定于右髋关节驱动器机架1202上，一端通过自润滑铜套游动，右髋螺母套件1208通过螺钉与右髋滚珠螺母1207固连、同时通过螺钉与右髋微型滑块1215固连、通过销轴与右髋连杆机构1209铰接，右髋微型导轨1205通过螺钉固定于右髋关节驱动器机架1202上，保证丝杠螺母运动平稳顺畅，右髋外摆内收支撑块1210通过右髋伸展屈曲转动轴1214连接于右髋驱动器机架1202、通过右髋外摆内收转动轴1211连接右髋外摆内收摆动块1212，右髋外摆内收自由度通过右髋外摆内收限制销1213限制；

左膝电机2101和左膝关节驱动器机架2102通过螺钉固定，左膝联轴器2103连接电机输出轴和左膝滚珠丝杠2106输入轴，左膝滚珠丝杠2106一端通过轴承和左膝轴承压板2111固定于左膝关节驱动器机架2102上，一端通过自润滑铜套游动，左膝螺母套件2105通过螺钉与左膝滚珠螺母2104固连、同时通过螺钉与左膝微型滑块2112固连、通过销轴与左膝连杆机构2107铰接，左膝微型导轨2113通过螺钉固定于左膝关节驱动器机架2102上，保证丝杠螺母运动平稳顺畅，左膝伸展屈曲转动块2109通过左膝伸展屈曲转动轴2110连接至左膝关节驱动器机架2102上、通过销轴与左膝连杆机构2107连接，实现左膝关节的伸展和屈曲运动；

右膝电机2201和右膝关节驱动器机架2202通过螺钉固定，右膝联轴器2203连接电机输出轴和右膝滚珠丝杠2206输入轴，右膝滚珠丝杠2206一端通过轴承和右膝轴承压板2211固定于右膝关节驱动器机架2202上，一端通过自润滑铜套游动，右膝螺母套件2205通过螺钉与右膝滚珠螺母2204固连、同时通过螺钉与右膝微型滑块2212固连、通过销轴与右膝连杆机构2207铰接，右膝微型导轨2213通过螺钉固定于右膝关节驱动器机架2202上，保证丝杠螺母运动平稳顺畅，右膝伸展屈曲转动块2209通过右膝伸展屈曲转动轴2210连接至右膝关节驱动器机架2202上、通过销轴与右膝连杆机构2207连接，实现右膝关节的伸展和屈曲运动；

左大腿导向支撑杆3102上端通过左大腿上部连接件3101与左髋外摆内收摆动块1112连接，下端与左大腿机架3106套接，通过左大腿快速夹紧机构3105夹紧固定，左大腿机架3106通过螺钉2108与左膝关节驱动器21固连，左大腿织物绑带3103通过左大腿绑带固定架3104固定于左大腿导向支撑杆3102上，提供舒适的大腿绑缚功能；

右大腿导向支撑杆3202上端通过右大腿上部连接件3201与左髋外摆内收摆动块1112连接，下端与右大腿机架3206套接，通过右大腿快速夹紧机构3205夹紧固定，右大腿机架3206通过螺钉2208与左膝关节驱动器22固连，右大腿织物绑带3203通过右大腿绑带固定架3204固定于右大腿导向支撑杆3202上，提供舒适的大腿绑缚功能；

左小腿导向支撑杆4101上端与左膝伸展屈曲转动块2109固连、下端与左小腿套杆4105套接，通过左小腿快速夹紧机构4104夹紧固定，左小腿前挡板4103通过螺钉与左小腿导向支撑杆4101延伸臂固连，左小腿织物绑带4102与左小腿前挡板4103粘连固定，提供舒适的小腿绑缚功能；

右小腿导向支撑杆4201上端与左膝伸展屈曲转动块2209固连、下端与右小腿套杆4205套接，通过右小腿快速夹紧机构4204夹紧固定，右小腿前挡板4203通过螺钉与右小腿导向支撑杆4201延伸臂固连，右小腿织物绑带4202与右小腿前挡板4203粘连固定，提供舒适的小腿绑缚功能；

左踝弹簧压板5101上端与左小腿套杆4105固连、下端通过左踝背屈跖屈转动轴5104与左踝支撑架5105连接，左踝跖屈储能弹簧5102和左踝背屈储能弹簧5103分别通过固定于左踝弹簧压板5101上的螺钉进行定位和导向，左踝支撑架5105内部镂空，可安置电路板等器件，通过左踝支撑架盖板5106防尘；

右踝弹簧压板5201上端与左小腿套杆4205固连、下端通过右踝背屈跖屈转动轴5204与右踝支撑架5205连接，右踝跖屈储能弹簧5202和右踝背屈储能弹簧5203分别通过固定于右踝弹簧压板5201上的螺钉进行定位和导向，右踝支撑架5205内部镂空，可安置电路板等器件，通过右踝支撑架盖板5206防尘；

左传感鞋中部传感器布置层6103通过螺钉与左踝支撑架5105固连，通过铆钉与上部的左传感鞋顶部绑缚连接层6102和下部的左传感鞋底部防滑层6104连接，左传感鞋织物绑带6101与左传感鞋顶部绑缚连接层6102通过缝制固连，提供可靠舒适的脚部绑缚功能；

右传感鞋中部传感器布置层6203通过螺钉与右踝支撑架5205固连，通过铆钉与上部的右传感鞋顶部绑缚连接层6202和下部的右传感鞋底部防滑层6204连接，右传感鞋织物绑带6201与右传感鞋顶部绑缚连接层6202通过缝制固连，提供可靠舒适的脚部绑缚功能；

左辅助肘拐主杆8101下端与左辅助肘拐压力传感器8102连接，左辅助肘拐压力传感器8102外部套接橡胶防滑套8103，保证安全可靠的支撑和力测量功能；

右辅助肘拐主杆8201下端与右辅助肘拐压力传感器8202连接，右辅助肘拐压力传感器8202外部套接橡胶防滑套8203，保证安全可靠的支撑和力测量功能；

本发明的康复型下肢外骨骼，通过机构设计实现关节驱动器的一体化安装，采用滚珠丝杠与连杆传动原理，轻柔的人机交互形式，利用滚珠丝杠带动连杆的摆动实现长距离动力传递，将电机等大惯量部件远离肢体末端，使关节摆动更加自由和轻便，获得良好的传动性能和穿戴舒适性及安全性。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干可以预期的改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种康复型下肢外骨骼，其特征在于，包括背架模块以及分别对称设置在背架模块左右两侧且结构相同的外骨骼机械腿，每侧的外骨骼机械腿均包括由上到下依次连接的髋关节驱动器模块、大腿调节模块、膝关节驱动器模块、小腿调节模块、踝关节被动驱动器模块和传感鞋，所述的背架模块分别与每侧外骨骼机械腿连接，所述的髋关节驱动器模块用以使髋关节在矢状面内实现伸展和屈曲的主动自由度，包括设置在髋关节驱动器机架上且依次传动连接的髋关节电机、髋关节滚珠丝杠、髋关节连杆以及髋关节转动机构，所述的髋关节滚珠丝杠的滚珠螺母与设置在髋关节驱动器机架内侧的髋关节微型导轨上的髋关节微型滑块连接，实现直线运动，所述的髋关节转动机构包括相互转动且限位的外摆内收支撑块和外摆内收摆动块，所述的外摆内收支撑块上端与连杆传动，并且通过外摆内收转动轴在髋关节驱动器机架上实现转动，下端设有第一外摆限制孔和第一内收限制面，所述的外摆内收摆动块上端设有通过外摆内收限制销与第一外摆限制孔限位连接的第二外摆限制孔，以及与第一内收限制面匹配的第二内收限制面，外摆内收摆动块下端与大腿调节模块连接，所述的大腿调节模块包括从上至下依次连接的大腿上部连接件、大腿导向支撑杆和大腿机架，所述的大腿上部连接件与外摆内收摆动块下端连接，所述的大腿导向支撑杆与大腿机架通过设于大腿机架上的导向孔套接，并通过大腿快速夹紧机构压紧，所述的大腿导向支撑杆上还设有大腿织物绑带，所述的膝关节驱动器模块用以使膝关节在矢状面内实现伸展和屈曲的主动自由度，包括设置在膝关节驱动器机架上且依次传动连接的膝关节电机、膝关节滚珠丝杠、膝关节连杆以及膝关节伸展屈曲转动块，所述的膝关节滚珠丝杠的滚珠螺母与设置在膝关节驱动器机架内侧的膝关节微型导轨上的膝关节微型滑块连接，实现直线运动，所述的膝关节连杆包括与滚珠螺母连接的第一连杆以及分别与第一连杆下端铰接的第二连杆和第三连杆，所述的第二连杆下端连接于膝关节驱动器机架内侧的连杆铰接点上，所述的膝关节伸展屈曲转动块为扇形结构，圆心处通过膝关节伸展屈曲转动轴与膝关节驱动器机架连接，弧形边缘处与第三连杆下端连接，所述的膝关节驱动器机架侧面通过螺栓与大腿机架连接，所述的连杆铰接点与膝关节滚珠丝杠的中心线设有位置偏移。

2.根据权利要求1所述的一种康复型下肢外骨骼，其特征在于，所述的小腿调节模块包括相互套接且通过小腿快速夹紧机构压紧的小腿导向支撑杆和小腿套杆、通过螺钉固定在小腿导向支撑杆上的小腿前挡板以及粘连在小腿前挡板上的小腿织物绑带，所述的小腿导向支撑杆上端与膝关节伸展屈曲转动块连接。

3.根据权利要求2所述的一种康复型下肢外骨骼，其特征在于，所述的踝关节被动驱动器模块包括与小腿导向支撑杆下端套接的踝关节弹簧压板和踝关节支撑架盖板，所述的踝关节弹簧压板和踝关节支撑架之间并排设有跖屈储能弹簧和背屈储能弹簧，并通过踝关节弹簧压板上的螺钉进行定位和导向，所述的踝关节支撑架内部镂空设有电路板器件，并且通过踝关节支撑架盖板密封。

4.根据权利要求3所述的一种康复型下肢外骨骼，其特征在于，所述的传感鞋包括由上至下一次设置的传感鞋顶部绑缚连接层、传感鞋中部传感器布置层以及传感鞋底部防滑层，所述的传感鞋中部传感器布置层通过螺钉与踝关节支撑架固连，并且通过铆钉与传感鞋顶部绑缚连接层和传感鞋底部防滑层连接，其上设有压力传感器，所述的传感鞋顶部绑缚连接层上还设有传感鞋织物绑带。

5.根据权利要求1所述的一种康复型下肢外骨骼，其特征在于，所述的背架模块包括一体成型的背板和腰部支撑板、设置在背板上的肩部织物绑带、控制器、驱动器和锂电池以及设置在腰部支撑板上腰部织物绑带和腰带调节板，所述的腰带调节板上设有用以连接髋关节驱动器机架的三角调整块。

6.根据权利要求1所述的一种康复型下肢外骨骼，其特征在于，该下肢外骨骼还包括一对辅助肘拐，每个辅助肘拐均包括通过滑套调节高度的肘拐主杆、设置在肘拐主杆底部的肘拐压力传感器以及设置在肘拐压力传感器下端的橡胶防滑套，所述的肘拐压力传感器与控制器连接。

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