CN109157378B - 基于下肢外骨骼机器人及其长度调节装置 - Google Patents

基于下肢外骨骼机器人及其长度调节装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长度调节装置，包括同轴布置的上端连接件和下端连接件；所述上端连接件下部中空，且可套住所述下端连接件上部；所述上端连接件下部与所述下端连接件上部之间设有限位环；所述限位环外侧设有第一螺纹，用于与所述上端连接件下部内表面的第二螺纹连接；所述限位环内侧具有向下收缩的卡紧壁、并设有多组凹槽，用于与所述下端连接件上部外表面上的波浪档位配合卡档；当需要调节所述上端连接件与下端连接件的组合长度时，移动所述限位环于所述下端连接件上的档位位置并紧固，实现长度的调节。本发明还公开了一种基于下肢外骨骼机器人。因此，满足不同腿部长度的用户更加快捷的调节长短，还能保证使用过程中的安全可靠。

Description

基于下肢外骨骼机器人及其长度调节装置
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种基于下肢外骨骼机器人的长度调节装置。本发明还涉及一种基于下肢外骨骼机器人。
背景技术
康复机器人技术是近年来迅速发展的一门新兴机器人技术，是机器人技术在医学领域的新应用。
目前康复机器人已成为国际社会研究的热点之一，对于中分、偏瘫、下肢运动机能损伤等患者来说，下肢康复训练机器人有着很好的治疗效果。通过康复机器人可实现被动及主动训练，既有效地避免穿戴者因缺乏运动而造成的肌肉萎缩问题，又有效的提高穿戴者的康复效果，但就目前而言，下肢外骨骼及其人还存在着一些弊端和不及。
现有的下肢外骨骼机器人更多的是考虑如何提高智能控制，但是对于最基础的人与机的关系和安全性却有所忽略。下肢外骨骼机器人是作为康复训练而存在的，然而所服务的对象身材体型不尽相同，同一款设备不能够完全贴合所有人的身材尺寸，对于贴合度较低的使用者不但起不到康复治疗的效果反而会造成不好的影响。下肢外骨骼机器人所匹配的尺寸为腿部长度，首先，性别和年龄是影响人体型差异的最大因素之一，其次还有后天的影响，如疾病、饮食习惯与精神状态等。所以，如何因人而异，使得同一款下肢外骨骼机器人能够满足不同人群腿部长度的需要，即实现下肢外骨骼机器人的长度可调节，是本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种长度调节装置，其结构简单、安装方便，并且可以实现基于下肢外骨骼机器人的长度调节。本发明还提供了一种基于下肢外骨骼机器人。
为解决上述技术问题，本发明提供一种长度调节装置，包括相互套接、且能够实现相对运动以实现长度调节的上端连接件和下端连接件；还包括设于所述上端连接件与所述下端连接件的接触面之间的限位环，用以固定所述上端连接件与所述下端连接件调节长度后的位置；所述限位环的内侧卡紧壁上设有多组用以与所述下端连接件的外表面的轴向波浪档位相配合的凹槽。
优选地，
所述上端连接件下部中空且内径大于所述下端连接件上部；
所述上端连接件下部套接所述下端连接件上部可实现上下相对运动。
优选地，所述限位环的内侧具有向下收缩的卡紧壁。
优选地，
所述限位环外侧设有第一螺纹，所述第一螺纹连接于所述上端连接件下部内表面的第二螺纹；
通过拧紧连接于所述限位环上的所述上端连接件，所述限位环受到向心的压紧力，使得内侧卡紧壁与所述下端连接件上部紧紧卡合。
优选地，还包括与所述限位环同轴布置的顶紧卡圈，所述顶紧卡圈沿轴向设于所述限位环上部，以实现顶紧所述限位环于所述波浪档位。
优选地，
还包括螺纹套，所述螺纹套上部口径大于下部口径，且所述螺纹套上部口径内侧设有第三螺纹，用于与所述上端连接件下部外表面设置的第四螺纹连接；
所述螺纹套下部口径大于所述下端连接件上部最大口径，使所述下端连接件上部能够穿过所述螺纹套与所述上端连接件配合。
优选地，
于所述下端连接件上部波浪档位的轴向上设置有第二槽道，用于所述顶紧卡圈在轴向上的移动；
所述上端连接件内部设置限位台，用于限制所述顶紧卡圈向上的运动；
所述上端连接件内部设有第一槽道，用于所述顶紧卡圈的安装。
优选地，所述下端连接件下部为支撑柱，所述支撑柱的末端设有安装面，所述安装面上设有多组安装孔。
优选地，所述上端连接件上部尺寸大于所述上端连接件下部，且所述上端连接件上部设有第一沉孔、所述上端连接件中部沿径向设有第二沉孔，用于与驱动装置连接。
本发明还提供一种基于下肢外骨骼机器人，包括上述任一种长度调节装置。
相对上述背景技术，本发明所提供的长度调节装置包括同轴布置、可沿轴向进行上下相对运动的上端连接件和下端连接件，通过在上端连接件和下端连接件的接触面上设置具有向下收缩卡紧壁的限位环，一方面让限位环和下端连接件的外表面以凹槽卡于档位的形式沿轴向选择位置，另一方面让限位环和上端连接件的内表面以螺纹与螺纹拧紧的形式紧固，对上端连接件与下端连接件组合而成的整体连接件实现了长度的调节。
当上端连接件过分拧紧，限位环会旋紧与上端连接件而脱离下端连接件，会失去对上端连接件与下端连接件的限制作用即长度调节能力丧失，所以在限位环同轴向布置有顶紧卡圈来贴合上端连接件的限位台，以实现当上端连接件拧紧，限位环紧紧扣在下端连接件的波浪档位上，实现长度调节装置的固定。除此之外，本发明还在上端连接件与下端连接件连接的部分外侧设置螺纹套，以此进一步加强长度调节装置的固定。确保使用过程中的安全可靠。
因此，本发明所提供的长度调节装置不但结构简单拆卸方便、实现了长度的调节，而且使用过程更加安全可靠；包括上述长度调节装置的基于下肢外骨骼机器人因此也具有长度调节与长度调节过程中安全可靠的特点。
附图说明
图1为本实施所提供的长短调节机构；
图2为图1中的上端连接件结构示意图；
图3为图1中的下端连接件结构示意图；
图4为图1中长短调节机构的剖视图；
图5为图4中的限位环的结构示意图；
图6为图4中的顶紧卡圈结构示意图；
图7为图4中的螺旋套的结构示意图。
其中：
附图1中：1-上端连接件、2-下端连接件；
附图2中：1-上端连接件、11-上端连接件下部、12-上端连接件上部、102-第二螺纹、104-第四螺纹、105-第一沉孔、106-第一槽道、 107-第二沉孔；
附图3中：2-下端连接件、21-下端连接件上部、22-下端连接件下部、205-波浪档位、206-第二槽道、207-安装面；
附图4中：3-限位环、4-顶紧卡圈、5-螺纹套、105-第一沉孔、106- 第二沉孔、107-限位台；
附图5中：3-限位环、301-第一螺纹、305-凹槽；
附图6中：4-顶紧卡圈、405-滑台；
附图7中：5-螺纹套、503-第三螺纹。
具体实施方式
本发明需要说明，本发明实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参考图1、图2、图3、图4和图5，图1为本实施所提供的长短调节机构，图2为图1中的上端连接件结构示意图，图3为图1中的下端连接件结构示意图，图4为图1中长短调节机构的剖视图，图 5为图4中的限位环的结构示意图。
在一种具体实施方式中，基于下肢外骨骼机器人的长度调节装置主要有两部分组成，分别为上端连接件1和下端连接件2。上端连接件1与下端连接件2的连接部分为均为轴状结构的上端连接件下部11 和下端连接件上部21。上端连接件下部11轴中空，且可套住下端连接件上部21，以实现二者同轴向位置的变化。上端连接件下部11在内表面设有第二螺纹102，外表面设有第四螺纹104，空心轴内部设有第一槽道106。下端连接件上部21外表面沿轴向设置多组波浪档位205，且沿轴向设置有第二槽道206。
为了实现上端连接件1与下端连接件2位置的改变及固定，于上端连接件下部11与下端连接件上部21套住的接触面设置限位环3。限位环3为沿轴向向下径向收缩的环状结构，上部环外表面为第一螺纹301，限位环3的内表面沿轴向设有多组凹槽305。将限位环3放入下端连接件上部21，限位环3内侧的凹槽305与下端连接件上部21 外表面的一组波浪档位205卡合，实现限位环3在此位置的固定；限位环3外表面上的第一螺纹301与上端连接件下部11内表面的第二螺纹102连接，使得上端连接件1能够紧固在限位环3上，实现上端连接件1在下端连接件2上的固定。当需要调节两者总体的长度时，改变上端连接件1与下端连接件2的相对位置。首先解除或者减弱上端连接件下部11与限位环3的连接关系，即拧开或者拧松螺纹连接，其次利用限位环3径向收缩卡紧壁的特点，重新选择限位环3在下端连接件上部21上配合的波浪档位205，然后将限位环3外表面上的第一螺纹301与上端连接件下部11内表面的第二螺纹102连接，使得上端连接件1能够紧固在限位环3上，实现上端连接件1在下端连接件2 上的固定，进一步实现了上端连接件1和下端连接件2的长度调节。
请参考图6，图6为图4中的顶紧卡圈结构示意图。
在另外一种具体实施方式中，在上端连接件下部11中贴壁面设置限位台107，沿轴向在限位环3的上部即限位台107与限位环3的侧壁间设置顶紧卡圈4。顶紧卡圈4两侧设置有滑台405，滑台405外侧凸起与上端连接件下部11内部的第一槽道106相适应，用于安装和拆卸；滑台405内侧凸起与下端连接件上部21外表面上的第二槽道206 相适应，用于顶紧卡圈4在下端连接件上部21外表面上的移动。
在设置有顶紧卡圈4以后，当限位环3选定下端连接件上部21 外表面上的波浪档位205后，通过对上端连接件1的拧紧，第二螺纹 102与第一螺纹301连接，上端连接件1与限位环3紧固的过程中，顶紧卡圈4贴近上端连接件下部21内部的限位台107向着与限位环3紧固的方向运动，当顶紧卡圈4的下表面与限位环3的上表面完全贴合，这时再对上端连接件1进行拧紧则限位环3会紧固在下端连接件 2上，上端连接件1也与限位环3保持高度紧固的配合关系，不会发生位移。
因此，限位环3的设置加强了上端连接件1与下端连接件2的连接关系并且使得上端连接件1在对螺纹拧紧的过程中不会将限位环3 带出波浪档位205，限位环3会紧固在波浪档位上。上述实施例在实现了长度调节的基础上，保证了使用过程中的安全可靠。
请参考图7，图7为图4中的螺旋套的结构示意图。
在另外一种具体的实施方式中，为了进一步地加强长度调节装置的紧固以实现安全可靠，于上端连接件1与下端连接件2的连接部上设置螺纹套5。螺纹套5上端口径大于下端口径，上端口径内侧设有第三螺纹503且上端口径大于上端连接件下部11最大口径；下端口径大于下端连接件上部21最大口径。对通过限位环3与顶紧卡圈4的位置与连接关系实现上端连接件1与下端连接件2的位置变换与长度改变和紧固这里不再赘述，当实现了上过过程之后，将螺纹套5从下而上套入上述连接部，使得第三螺纹503与第四螺纹104连接。
在限位环3中凹槽305与波浪档位205卡合确定轴向位置的基础上，通过第一螺纹301与第二螺纹102的连接关系，径向施力；通过顶紧卡圈4的两侧表面分别接触的限位台107与限位环3、以及第一螺纹301与第二螺纹102连接，轴向施力。对上端连接件1和下端连接件2实现长度调节并固定的基础上，于连接部上即第三螺纹503与第四螺纹104的连接，进一步加强在径向上的限制作用，以此实现使用过程中的安全可靠。
下端连接件下部22具体为一种支撑柱，于支撑柱的末端设有安装面207，安装面207上设有多组安装孔。通过安装面207上的多组安装孔，可以在下端连接件2上安装所需相适应的电子元件与其他机械元件。
上端连接件上部12尺寸大于上端连接件下部11，且上端连接件上部12设有第一沉孔105、上端连接件中部沿径向设有第二沉孔107。在本实施例中，上述沉孔可以设置为圆形，通过上述沉孔，可以在上述长度调节装置的上端连接件1上连接驱动装置，驱动装置通过连接的长度调节装置，进而控制整体的运动。
本发明还提供了一种基于下肢外骨骼机器人，包括上述长度调节装置的所有特点，通过上述长度调节装置，使得传动装置与其上端连接件1相连，通过长度调节装置带动其下端连接件2所连接的其他部件运动，在长度调节装置上还安装有其他的电子元件进行控制与检测，从而可以实现下肢外骨骼机器人的调节与运动。因为长度调节装置的可调使得下肢外骨骼机器人适用人群更广，而且使用过程安全可靠。
以上对本发明所提供的基于下肢外骨骼机器人的长度调节庄主进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种长度调节装置，包括相互套接、且能够实现相对运动以实现长度调节的上端连接件和下端连接件；其特征在于，还包括设于所述上端连接件与所述下端连接件的接触面之间的限位环，用以固定所述上端连接件与所述下端连接件调节长度后的位置；所述限位环的内侧卡紧壁上设有多组用以与所述下端连接件的外表面的轴向波浪档位相配合的凹槽；
所述上端连接件下部中空且内径大于所述下端连接件上部；
所述上端连接件下部套接所述下端连接件上部可实现上下相对运动；
所述限位环的内侧具有向下收缩的卡紧壁；
所述限位环外侧设有第一螺纹，所述第一螺纹连接于所述上端连接件下部内表面的第二螺纹；
通过拧紧连接于所述限位环上的所述上端连接件，所述限位环受到向心的压紧力，使得所述卡紧壁与所述下端连接件上部紧紧卡合；
还包括与所述限位环同轴布置的顶紧卡圈，所述顶紧卡圈沿轴向设于所述限位环上部，以实现顶紧所述限位环于所述波浪档位；
还包括螺纹套，所述螺纹套上部口径大于下部口径，且所述螺纹套上部口径内侧设有第三螺纹，用于与所述上端连接件下部外表面设置的第四螺纹连接；
所述螺纹套下部口径大于所述下端连接件上部最大口径，使所述下端连接件上部能够穿过所述螺纹套与所述上端连接件配合；
于所述下端连接件上部波浪档位的轴向上设置有第二槽道，用于所述顶紧卡圈在轴向上的移动；
所述上端连接件内部设置限位台，用于限制所述顶紧卡圈向上的运动；
所述上端连接件内部设有第一槽道，用于所述顶紧卡圈的安装。
2.如权利要求1所述的长度调节装置，其特征在于，所述下端连接件下部为支撑柱，所述支撑柱的末端设有安装面，所述安装面上设有多组安装孔。
3.如权利要求2所述的长度调节装置，其特征在于，所述上端连接件上部尺寸大于所述上端连接件下部，且所述上端连接件上部设有第一沉孔、所述上端连接件中部沿径向设有第二沉孔，用于与驱动装置连接。
4.一种基于下肢外骨骼的机器人，其特征在于，包括权利要求1至3任一项所述的长度调节装置。
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