CN110464606A - 一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，包括背部支撑部分、髋关节部分、大腿部分、小腿部分、踝关节部分；背部支撑部分的两侧分别与髋关节部分的力传递支撑件相连，髋关节部分通过下肢支撑件与大腿部分的上端相连，大腿部分的另一端与小腿部分相连形成膝关节，小腿部分的下端通过小腿伸缩部件与踝关节部分相连。本发明仿人体膝关节运动曲线的刚性助力外骨骼，能够保证人体膝关节运动时与外骨骼膝关节运动一致，这样就可以避免单一铰链造成的膝关节对齐问题。该下肢助行外骨骼在人体穿戴一侧平滑无突起，受力面积大，使其穿戴更舒适。同时，该下肢助行外骨骼结构简单，方便穿戴和携带，不需要复杂的操作。

Description

一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼

技术领域

本发明涉及仿生人体外骨骼，具体涉及一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼。

技术背景

随着生活水平的提高，科技技术不断的进步。人们更加追求高性能的产品体验来挑战自己的极限，通过穿戴在人体上提高人体生理机能的外骨骼就应运而生了。在军事上，士兵通过穿戴外骨骼来提高长途奔袭和携带装备的能力；在医疗上，医生通过穿戴外骨骼来减少因为手术的时长造成的疲劳。而评价一款外骨骼的好坏除了它的性能以外还有一个重要的指标就是它与人体的贴合性，如何让外骨骼更加符合人体的生理运动曲线，对人体的原本运动不产生过多的干涉成为了外骨骼研究领域的又一个重要问题。

现有的助行外骨骼装置在膝关节处大多采用铰接的连接方式，无法满足人体膝关节的运动曲线生理特性对人体的膝关节运动产生了一定的干涉。例如，专利文献“一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人(CN104434470B)”涉及的外骨骼膝关节是膝关节处放置电机和减速器来实现大腿和小腿之间的运动，大小腿采用单一铰接的连接方式，存在较大的缺陷：膝部仅通过一个铰接进行连接，稳定性差并且与人体的膝关节存在干涉问题。专利文献“一种穿戴式下肢助力外骨骼(CN103315834A)”通过一个三角铁片将大腿、小腿和膝关节连接在一起并通过V型杆来传递力，这种结构能加大力的传递负载，但是这种结构略显笨重并且V型杆的结构加工工艺比较复杂，并不符合轻便的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，以辅助人体行走，同时解决人体膝关节与外骨骼干涉不对齐的问题，减少膝关节处的不期望扭矩，让穿戴更加贴合人体。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，其特征在于，包括背部支撑部分、髋关节部分、大腿部分、小腿部分、踝关节部分；背部支撑部分的两侧分别与髋关节部分的力传递支撑件相连，髋关节部分通过下肢支撑件与大腿部分的上端相连，大腿部分的另一端与小腿部分相连形成膝关节，小腿部分的下端通过小腿伸缩部件与踝关节部分相连；一个髋关节部分、一个大腿部分、一个小腿部分、一个踝关节部分构成了一个单侧下肢助行外骨骼，两个单侧下肢助行外骨骼对称装配在背部支撑部分上形成完整的下肢助行外骨骼；

所述的背部支撑部分包括靠背、伸缩杆、一号连接杆和二号连接杆；靠背通过背带穿戴在人身上，所述背靠为一个长方形薄片，薄片上有三个用于减轻重量的长方形孔，薄片下端有一个被掏空的凸台，该凸台内部的两侧分别安装有一个伸缩杆，在凸台的上表面与伸缩杆的上表面均设置有多个等距离的螺栓孔，通过螺栓将伸缩杆固定在背靠的不同位置以适应不同体态的人群；伸缩杆的另一端与一号连接杆的一端铰接，二者能够以销轴为轴相对转动，从而实现下肢外骨骼的转弯，并且伸缩杆与一号连接杆之间存在限位保护；一号连接杆的另一端与二号连接杆通过螺栓相连且存在限位保护；二号连接杆的另一端上设置有沿竖直方向的通孔，通过该通孔与髋关节部分的力传递支撑件固连；

所述的髋关节部分包括力传递支撑件、下肢支撑件、髋关节轴承挡圈、一号轴承、轴承套筒、二号轴承、髋关节扭矩传感器、一号谐波减速器法兰盘、髋关节谐波减速器、二号谐波减速器法兰盘、髋关节电机法兰盘、髋关节电机、电机支撑件、三号轴承、力传递支撑件副件、二号轴承挡圈构成；

所述力传递支撑件的结构近似门型框架，在其横板的左侧设置有一个螺栓孔，通过该螺栓孔与与背部支撑部分的二号连接杆相连；其两侧的立板的下部在同一水平位置均横向设置有安装孔，其中左侧立板的末端较右侧的立板长，且左侧立板的末端端面为弧形，右侧立板的末端端面为方形；在其横板的右侧向下延伸出一个辅助立板，该辅助立板较右侧立板短，辅助立板的末端端面为内凹曲面，在内凹曲面的上部设置有两个通孔；一号轴承和轴承套筒安装在力传递支撑件的左侧立板下部的安装孔内，通过髋关节轴承挡圈防止一号轴承脱落；

下肢支撑件的上部为两个平行立板和一个底板的结构，其下部为在前侧沿竖直方向设置有等距离的螺栓孔的方型立杆，方型立杆设置在底板下表面的左侧，两个平行立板分别设置在底板上表面的左侧与中部，左侧的平行立板的上部设置有安装孔，中部的平行立板的上部末端为方型端面，在方型端面的下部设置有两个通孔；力传递支撑件副件安装在下肢支撑件的底板的右侧，且力传递支撑件副件的上部端面为内凹曲面，在内凹曲面的下部设置有通孔；

一号轴承的一端安装在力传递支撑件的左侧立板下部的安装孔内，其另一端安装在下肢支撑件左侧的平行立板的上部安装孔内，并套装有二号轴承；髋关节扭矩传感器的左侧面通过螺钉固定在下肢支撑件左侧的平行立板的上部的右侧上，髋关节扭矩传感器的右侧面与一号谐波减速器法兰盘通过螺钉固定；

一号谐波减速器法兰盘的另一侧面与髋关节谐波减速器的刚轮通过螺钉连接，髋关节谐波减速器的柔轮与二号谐波减速器法兰盘的一侧面通过螺钉连接，髋关节谐波减速器的柔轮的下部通过螺纹孔与螺栓与下肢支撑件的中部的平行立板的上部连接；二号谐波减速器法兰盘的另一侧面与髋关节电机法兰盘连接，髋关节电机法兰盘通过螺栓固定在力传递支撑件的辅助立板上，髋关节电机法兰盘的另一侧面与髋关节电机通过螺钉固连，髋关节电机的电机轴与髋关节谐波减速器中间的轴孔通过键槽连接；髋关节电机固定在电机支撑件上；电机支撑件的上表面设置有内凹槽口，用于容纳力传递支撑件的右侧立板的下部，且电机支撑件的中部沿水平方向设置有通孔，电机支撑件与力传递支撑件的右侧立板的下部通过轴连接，并在电机支撑件右侧的轴上依次安装有三号轴承和二号轴承挡圈，二号轴承挡圈固定在力传递支撑件副件的上端面上，防止三号轴承松动滑落；

所述的大腿部分包括大腿伸缩部件、大腿主支撑、运动曲线配件、大腿副支撑，绑带、塑料垫块、大腿电机、电机座、大腿一号连接法兰盘、大腿扭矩传感器、大腿二号连接法兰盘、两个螺母座、丝杠、副支撑连接件、滑台、和燕尾型导轨；大腿主支撑作为安装载体用于安装所有零件，大腿伸缩部件为顶面开口的空心结构，其前、后两侧面沿竖直方向设置有等距离的螺栓孔，与下肢支撑件前侧下部的螺栓孔尺寸相同且距离相等，下肢支撑件的下部通过螺栓安装在大腿伸缩部件上；大腿伸缩部件的底面与大腿主支撑上端通过螺柱连接，大腿主支撑上部设置有四个通孔用于安装塑料垫块和电机座；电机座通过塑料垫块用螺栓固定安装在大腿主支撑上，大腿电机固定在电机座上；大腿电机输出轴通过键与大腿一号连接法兰盘固连，大腿一号连接法兰盘的另一面通过螺钉与大腿扭矩传感器的内圈固连，大腿扭矩传感器的另一面的外圈与大腿二号连接法兰盘通过螺钉固连，大腿二号连接法兰盘另一端与丝杠通过键相连；丝杆固定在螺母座上，螺母座分别安装在大腿主支撑的中部和下端，用螺栓固定；燕尾型导轨设置在丝杠的下面，滑台的中部设置有螺纹孔并与丝杠啮合，滑台的底面与燕尾型导轨相配合，目的在于减小丝杠的磨损；绑带绑在大腿主支撑侧面的方形孔中；大腿主支撑下端设有燕尾槽，用于与运动曲线配件的燕尾凸台相配合，并且设计有螺栓孔用于固定连接；大腿副支撑通过固定在滑台上的副支撑连接件与小腿部分连接；

所述小腿部分包括小腿主支撑、小腿伸缩部件和四个滚珠螺柱；所述小腿主支撑的结构为长方体的掏空结构，上方有一个椭圆形的凸起，中上部有一个伸出端，此伸出端上设置有圆孔，用于与大腿副支撑通过螺栓连接，小腿主支撑的上部设置有螺纹孔，四个滚珠螺柱安装在该螺纹孔内；小腿伸缩部件与小腿主支撑的下端通过螺栓固连，小腿伸缩部件上有若干通孔用于不同的身高需求；运动曲线配件下部设置有两道平行的弧形槽，该弧形槽与小腿部分的滚珠滚柱相配合使其在弧形槽内沿槽口弧度转动，形成仿人体膝关节的运动曲线；

所述踝关节部分包括踝关节主支撑、脚部固定板、脚部绑带、连接板、踝关节电机、踝关节一号连接法兰盘、圆筒部件、踝关节二号连接法兰盘、踝关节谐波减速器、踝关节三号连接法兰盘、踝关节扭矩传感器和“U”型轴；

踝关节主支撑的上部为带若干通孔的空心结构，该部分安装在小腿伸缩部件的下部，并通过螺栓固定；踝关节主支撑的中部为一半圆形套筒，踝关节主支撑的上部位于半圆形套筒一末端的上部，半圆形套筒的两末端向下延伸有踝关节支撑杆，该两个踝关节支撑杆一个较另一个端，较短的踝关节支撑杆的末端与圆筒部件通过螺栓固定；踝关节电机输出端与踝关节一号连接法兰盘的一面连接，踝关节一号连接法兰盘的另一面与圆筒部件通过螺栓固定，圆筒部件通过螺栓固定在较短的踝关节支撑杆的末端，踝关节二号连接法兰盘与圆筒部件固定，踝关节二号连接法兰盘的另一面与踝关节谐波减速器相连，踝关节谐波减速器的输出端与踝关节三号连接法兰盘固连，踝关节三号连接法兰盘的另一面连接踝关节扭矩传感器，并且“U”型轴的一端通过键槽与踝关节三号连接法兰盘相连，“U”型轴的另一端与一个脚部固定板连接；较长的踝关节支撑杆的末端也连接有一个脚部固定板，两个脚部固定板之间通过连接板连接，脚部绑带安装在连接板的两端。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明仿人体膝关节运动曲线的刚性助力外骨骼，能够保证人体膝关节运动时与外骨骼膝关节运动一致，这样就可以避免单一铰链造成的膝关节对齐问题。该下肢助行外骨骼在人体穿戴一侧平滑无突起，受力面积大，使其穿戴更舒适。同时，该下肢助行外骨骼结构简单，方便穿戴和携带，不需要复杂的操作。

附图说明

图1为本发明一种实施例的整体结构示意图；

图2为本发明一种实施例的背部支撑结构的示意图；

图3为本发明一种实施例的髋关节部分的结构示意图；

图4为本发明一种实施例的髋关节部分的爆炸示意图(去除了力传递支撑件)；

图5为本发明一种实施例的髋关节部分的力传递支撑件的结构示意图；

图6为本发明一种实施例的大腿部分结构示意图；

图7为本发明一种实施例的小腿部分的示意图；

图8为本发明一种实施例的踝关节部分的示意图；

图9为本发明一种实施例的踝关节电机部分的爆炸示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作详细说明。

本发明提供一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼(简称下肢助行外骨骼，参见图1-9)，其特征在于，包括背部支撑部分1、髋关节部分2、大腿部分3、小腿部分4、踝关节部分5；背部支撑部分1的两侧分别与髋关节部分的力传递支撑件21相连，髋关节部分2通过下肢支撑件22与大腿部分3的上端相连，大腿部分3的另一端与小腿部分4相连形成膝关节，小腿部分4的下端通过小腿伸缩部件42与踝关节部分5相连；一个髋关节部分2、一个大腿部分3、一个小腿部分4、一个踝关节部分5构成了一个单侧下肢助行外骨骼，两个单侧下肢助行外骨骼对称装配在背部支撑部分1上形成完整的下肢助行外骨骼。

所述的背部支撑部分1包括靠背11、伸缩杆12、一号连接杆13和二号连接杆14。靠背11通过背带(图中未画出)穿戴在人身上，所述背靠11为一个长方形薄片，薄片上有三个用于减轻重量的长方形孔，薄片下端有一个被掏空的凸台，该凸台内部的两侧分别安装有一个伸缩杆12，在凸台的上表面与伸缩杆12的上表面均设置有多个等距离的螺栓孔，通过螺栓将伸缩杆12固定在背靠11的不同位置以适应不同体态的人群；伸缩杆12的另一端与一号连接杆13的一端铰接，二者能够以销轴为轴相对转动，从而实现下肢外骨骼的转弯，并且伸缩杆12与一号连接杆13之间存在限位保护；一号连接杆13的另一端与二号连接杆14通过螺栓相连且存在限位保护；二号连接杆14的另一端上设置有沿竖直方向的通孔，通过该通孔与髋关节部分2的力传递支撑件21固连。

所述一号连接杆13与伸缩杆12相连的一端为呈弯曲状，呈弯曲状的结构使得不同体态的人佩戴也能很好的贴合。

所述的髋关节部分2包括力传递支撑件21、下肢支撑件22、髋关节轴承挡圈23、一号轴承24、轴承套筒25、二号轴承26、髋关节扭矩传感器27、一号谐波减速器法兰盘28、髋关节谐波减速器29、二号谐波减速器法兰盘210、髋关节电机法兰盘211、髋关节电机212、电机支撑件213、三号轴承214、力传递支撑件副件215、二号轴承挡圈216构成；

所述力传递支撑件21的结构近似门型框架，在其横板的左侧设置有一个螺栓孔，通过该螺栓孔与与背部支撑部分1的二号连接杆14相连；其两侧的立板的下部在同一水平位置均横向设置有安装孔，其中左侧立板的末端较右侧的立板长，且左侧立板的末端端面为弧形，右侧立板的末端端面为方形；在其横板的右侧向下延伸出一个辅助立板，该辅助立板较右侧立板短，辅助立板的末端端面为内凹曲面，在内凹曲面的上部设置有两个通孔；一号轴承24和轴承套筒25安装在力传递支撑件21的左侧立板下部的安装孔内，通过髋关节轴承挡圈23防止一号轴承24脱落。

下肢支撑件22的上部为两个平行立板和一个底板的结构，其下部为在前侧沿竖直方向设置有等距离的螺栓孔的方型立杆，方型立杆设置在底板下表面的左侧，两个平行立板分别设置在底板上表面的左侧与中部，左侧的平行立板的上部设置有安装孔，中部的平行立板的上部末端为方型端面，在方型端面的下部设置有两个通孔；力传递支撑件副件215安装在下肢支撑件22的底板的右侧，且力传递支撑件副件215的上部端面为内凹曲面，在内凹曲面的下部设置有通孔。

一号轴承24的一端安装在力传递支撑件21的左侧立板下部的安装孔内，其另一端安装在下肢支撑件22左侧的平行立板的上部安装孔内，并套装有二号轴承26；髋关节扭矩传感器27的左侧面通过螺钉固定在下肢支撑件22左侧的平行立板的上部的右侧上，髋关节扭矩传感器27的右侧面与一号谐波减速器法兰盘28通过螺钉固定；

一号谐波减速器法兰盘28的另一侧面与髋关节谐波减速器29的刚轮通过螺钉连接，髋关节谐波减速器29的柔轮与二号谐波减速器法兰盘210的一侧面通过螺钉连接，髋关节谐波减速器29的柔轮的下部通过螺纹孔与螺栓与下肢支撑件22的中部的平行立板的上部连接；二号谐波减速器法兰盘210的另一侧面与髋关节电机法兰盘211连接，髋关节电机法兰盘211通过螺栓固定在力传递支撑件21的辅助立板上，髋关节电机法兰盘211的另一侧面与髋关节电机212通过螺钉固连，髋关节电机212的电机轴与髋关节谐波减速器29中间的轴孔通过键槽连接。髋关节电机212固定在电机支撑件213上；电机支撑件213的上表面设置有内凹槽口，用于容纳力传递支撑件21的右侧立板的下部，且电机支撑件213的中部沿水平方向设置有通孔，电机支撑件213与力传递支撑件21的右侧立板的下部通过轴连接，并在电机支撑件213右侧的轴上依次安装有三号轴承214和二号轴承挡圈216，二号轴承挡圈216固定在力传递支撑件副件215的上端面上，防止三号轴承214松动滑落。

所述的大腿部分包括大腿伸缩部件31、大腿主支撑32、运动曲线配件33、大腿副支撑34，绑带35、塑料垫块36、大腿电机37、电机座38、大腿一号连接法兰盘39、大腿扭矩传感器310、大腿二号连接法兰盘311、两个螺母座312、丝杠313、副支撑连接件314、滑台315、和燕尾型导轨316；大腿主支撑32作为安装载体用于安装所有零件，大腿伸缩部件31为顶面开口的空心结构，其前、后两侧面沿竖直方向设置有等距离的螺栓孔，与下肢支撑件22前侧下部的螺栓孔尺寸相同且距离相等，下肢支撑件22的下部通过螺栓安装在大腿伸缩部件31上；大腿伸缩部件31的底面与大腿主支撑32上端通过螺柱连接，大腿主支撑32上部设置有四个通孔用于安装塑料垫块36和电机座38；电机座38通过塑料垫块36用螺栓固定安装在大腿主支撑32上，大腿电机37固定在电机座38上；大腿电机37输出轴通过键与大腿一号连接法兰盘39固连，大腿一号连接法兰盘39的另一面通过螺钉与大腿扭矩传感器310的内圈固连，大腿扭矩传感器310的另一面的外圈与大腿二号连接法兰盘311通过螺钉固连，大腿二号连接法兰盘311另一端(输出端)与丝杠313通过键相连；丝杆313固定在螺母座312上，螺母座312分别安装在大腿主支撑32的中部和下端，用螺栓固定；燕尾型导轨316设置在丝杠313的下面，滑台315的中部设置有螺纹孔并与丝杠313啮合，滑台315的底面与燕尾型导轨316相配合，目的在于减小丝杠313的磨损；绑带35绑在大腿主支撑32侧面的方形孔中；大腿主支撑32下端设有燕尾槽，用于与运动曲线配件33的燕尾凸台相配合，并且设计有螺栓孔用于固定连接；大腿副支撑34通过固定在滑台315上的副支撑连接件314与小腿部分连接。

所述小腿部分包括小腿主支撑41、小腿伸缩部件42和四个滚珠螺柱43；所述小腿主支撑41的结构为长方体的掏空结构，上方有一个椭圆形的凸起，中上部有一个伸出端，此伸出端上设置有圆孔，用于与大腿副支撑34通过螺栓连接，小腿主支撑41的上部设置有螺纹孔，四个滚珠螺柱43安装在该螺纹孔内；小腿伸缩部件42与小腿主支撑41的下端通过螺栓固连，小腿伸缩部件42上有若干通孔用于不同的身高需求。运动曲线配件33下部设置有两道平行的弧形槽，该弧形槽与小腿部分的滚珠滚柱43相配合使其在弧形槽内沿槽口弧度转动，形成仿人体膝关节的运动曲线。

所述踝关节部分包括踝关节主支撑51、脚部固定板52、脚部绑带53、连接板54、踝关节电机55、踝关节一号连接法兰盘56、圆筒部件57、踝关节二号连接法兰盘58、踝关节谐波减速器59、踝关节三号连接法兰盘510、踝关节扭矩传感器511和“U”型轴512。

踝关节主支撑51的上部为带若干通孔的空心结构，该部分安装在小腿伸缩部件42的下部，并通过螺栓固定。踝关节主支撑51的中部为一半圆形套筒，踝关节主支撑51的上部位于半圆形套筒一末端的上部，半圆形套筒的两末端向下延伸有踝关节支撑杆，该两个踝关节支撑杆一个较另一个端，较短的踝关节支撑杆的末端与圆筒部件57通过螺栓固定；踝关节电机55输出端与踝关节一号连接法兰盘56的一面连接，踝关节一号连接法兰盘56的另一面与圆筒部件57通过螺栓固定，圆筒部件57通过螺栓固定在较短的踝关节支撑杆的末端，踝关节二号连接法兰盘58与圆筒部件57固定，踝关节二号连接法兰盘58的另一面与踝关节谐波减速器59相连，踝关节谐波减速器59的输出端与踝关节三号连接法兰盘510固连，踝关节三号连接法兰盘510的另一面连接踝关节扭矩传感器511，并且“U”型轴512的一端通过键槽与踝关节三号连接法兰盘510相连，“U”型轴512的另一端与一个脚部固定板52连接。较长的踝关节支撑杆的末端也连接有一个脚部固定板52，两个脚部固定板52之间通过连接板54连接，脚部绑带53安装在连接板54的两端。

所述脚部固定板52为“Y”型结构，其具有两个分叉的一端位于下侧，两个脚部固定板52上平行安装有两个连接板54。

所述髋关节电机212的型号为EC 90flat 607946；髋关节谐波减速器29的型号为LHSG-20-100；髋关节扭矩传感器27的型号为M2210E，大腿电机37的型号为EC 45 136207；踝关节电机55的型号为EC 60 411678，踝关节谐波减速器59的型号为GP42C 66-1，踝关节扭矩传感器511的型号为M2210E。

本发明的工作原理和工作流程是：将下肢助行外骨骼通过靠背11上的背带、大腿绑带35、和脚部绑带53穿戴在人身上，调节伸缩杆12深入靠背11下端被掏空的凸台内的长度以及下肢支撑件22伸入大腿伸缩部件31的长度和小腿主支撑41与小腿伸缩部件42的深入长度使下肢外骨骼与人的体型相匹配；

启动盘式的髋关节电机212，其动力经髋关节谐波减速器29减速后传递至一号谐波减速器法兰盘28和二号谐波减速器法兰盘210，二号谐波减速器法兰盘210带动髋关节扭矩传感器27转动，髋关节扭矩传感器27带动下肢支撑件22转动，使髋关节的旋转，从而实现大腿的抬起和落下；

启动大腿电机37，经大腿一号连接法兰盘39传递到大腿扭矩传感器310，大腿扭矩传感器310带动大腿二号连接法兰盘311转动，大腿二号连接法兰盘311的输出端将动力传递给丝杠313，通过丝杠313的来回转动，带动丝杆313上的滑台315上、下移动，从而使得大腿副支撑34带动小腿主支撑41伸缩，从而实现膝关节的伸缩。

启动踝关节电机55，其动力经踝关节谐波减速器59减速后传递至三号谐波减速器法兰盘510，三号谐波减速器法兰盘510带动踝关节扭矩传感器511转动，踝关节扭矩传感器511带动“U”型轴512转动，使踝关节的旋转，从而实现踝关节的抬起和落下。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，其特征在于，包括背部支撑部分、髋关节部分、大腿部分、小腿部分、踝关节部分；背部支撑部分的两侧分别与髋关节部分的力传递支撑件相连，髋关节部分通过下肢支撑件与大腿部分的上端相连，大腿部分的另一端与小腿部分相连形成膝关节，小腿部分的下端通过小腿伸缩部件与踝关节部分相连；一个髋关节部分、一个大腿部分、一个小腿部分、一个踝关节部分构成了一个单侧下肢助行外骨骼，两个单侧下肢助行外骨骼对称装配在背部支撑部分上形成完整的下肢助行外骨骼；

所述的背部支撑部分包括靠背、伸缩杆、一号连接杆和二号连接杆；靠背通过背带穿戴在人身上，所述背靠为一个长方形薄片，薄片上有三个用于减轻重量的长方形孔，薄片下端有一个被掏空的凸台，该凸台内部的两侧分别安装有一个伸缩杆，在凸台的上表面与伸缩杆的上表面均设置有多个等距离的螺栓孔，通过螺栓将伸缩杆固定在背靠的不同位置以适应不同体态的人群；伸缩杆的另一端与一号连接杆的一端铰接，二者能够以销轴为轴相对转动，从而实现下肢外骨骼的转弯，并且伸缩杆与一号连接杆之间存在限位保护；一号连接杆的另一端与二号连接杆通过螺栓相连且存在限位保护；二号连接杆的另一端上设置有沿竖直方向的通孔，通过该通孔与髋关节部分的力传递支撑件固连；

所述的髋关节部分包括力传递支撑件、下肢支撑件、髋关节轴承挡圈、一号轴承、轴承套筒、二号轴承、髋关节扭矩传感器、一号谐波减速器法兰盘、髋关节谐波减速器、二号谐波减速器法兰盘、髋关节电机法兰盘、髋关节电机、电机支撑件、三号轴承、力传递支撑件副件、二号轴承挡圈构成；

所述力传递支撑件的结构近似门型框架，在其横板的左侧设置有一个螺栓孔，通过该螺栓孔与与背部支撑部分的二号连接杆相连；其两侧的立板的下部在同一水平位置均横向设置有安装孔，其中左侧立板的末端较右侧的立板长，且左侧立板的末端端面为弧形，右侧立板的末端端面为方形；在其横板的右侧向下延伸出一个辅助立板，该辅助立板较右侧立板短，辅助立板的末端端面为内凹曲面，在内凹曲面的上部设置有两个通孔；一号轴承和轴承套筒安装在力传递支撑件的左侧立板下部的安装孔内，通过髋关节轴承挡圈防止一号轴承脱落；

下肢支撑件的上部为两个平行立板和一个底板的结构，其下部为在前侧沿竖直方向设置有等距离的螺栓孔的方型立杆，方型立杆设置在底板下表面的左侧，两个平行立板分别设置在底板上表面的左侧与中部，左侧的平行立板的上部设置有安装孔，中部的平行立板的上部末端为方型端面，在方型端面的下部设置有两个通孔；力传递支撑件副件安装在下肢支撑件的底板的右侧，且力传递支撑件副件的上部端面为内凹曲面，在内凹曲面的下部设置有通孔；

一号轴承的一端安装在力传递支撑件的左侧立板下部的安装孔内，其另一端安装在下肢支撑件左侧的平行立板的上部安装孔内，并套装有二号轴承；髋关节扭矩传感器的左侧面通过螺钉固定在下肢支撑件左侧的平行立板的上部的右侧上，髋关节扭矩传感器的右侧面与一号谐波减速器法兰盘通过螺钉固定；

一号谐波减速器法兰盘的另一侧面与髋关节谐波减速器的刚轮通过螺钉连接，髋关节谐波减速器的柔轮与二号谐波减速器法兰盘的一侧面通过螺钉连接，髋关节谐波减速器的柔轮的下部通过螺纹孔与螺栓与下肢支撑件的中部的平行立板的上部连接；二号谐波减速器法兰盘的另一侧面与髋关节电机法兰盘连接，髋关节电机法兰盘通过螺栓固定在力传递支撑件的辅助立板上，髋关节电机法兰盘的另一侧面与髋关节电机通过螺钉固连，髋关节电机的电机轴与髋关节谐波减速器中间的轴孔通过键槽连接；髋关节电机固定在电机支撑件上；电机支撑件的上表面设置有内凹槽口，用于容纳力传递支撑件的右侧立板的下部，且电机支撑件的中部沿水平方向设置有通孔，电机支撑件与力传递支撑件的右侧立板的下部通过轴连接，并在电机支撑件右侧的轴上依次安装有三号轴承和二号轴承挡圈，二号轴承挡圈固定在力传递支撑件副件的上端面上，防止三号轴承松动滑落；

所述的大腿部分包括大腿伸缩部件、大腿主支撑、运动曲线配件、大腿副支撑，绑带、塑料垫块、大腿电机、电机座、大腿一号连接法兰盘、大腿扭矩传感器、大腿二号连接法兰盘、两个螺母座、丝杠、副支撑连接件、滑台、和燕尾型导轨；大腿主支撑作为安装载体用于安装所有零件，大腿伸缩部件为顶面开口的空心结构，其前、后两侧面沿竖直方向设置有等距离的螺栓孔，与下肢支撑件前侧下部的螺栓孔尺寸相同且距离相等，下肢支撑件的下部通过螺栓安装在大腿伸缩部件上；大腿伸缩部件的底面与大腿主支撑上端通过螺柱连接，大腿主支撑上部设置有四个通孔用于安装塑料垫块和电机座；电机座通过塑料垫块用螺栓固定安装在大腿主支撑上，大腿电机固定在电机座上；大腿电机输出轴通过键与大腿一号连接法兰盘固连，大腿一号连接法兰盘的另一面通过螺钉与大腿扭矩传感器的内圈固连，大腿扭矩传感器的另一面的外圈与大腿二号连接法兰盘通过螺钉固连，大腿二号连接法兰盘另一端与丝杠通过键相连；丝杆固定在螺母座上，螺母座分别安装在大腿主支撑的中部和下端，用螺栓固定；燕尾型导轨设置在丝杠的下面，滑台的中部设置有螺纹孔并与丝杠啮合，滑台的底面与燕尾型导轨相配合，目的在于减小丝杠的磨损；绑带绑在大腿主支撑侧面的方形孔中；大腿主支撑下端设有燕尾槽，用于与运动曲线配件的燕尾凸台相配合，并且设计有螺栓孔用于固定连接；大腿副支撑通过固定在滑台上的副支撑连接件与小腿部分连接；

所述小腿部分包括小腿主支撑、小腿伸缩部件和四个滚珠螺柱；所述小腿主支撑的结构为长方体的掏空结构，上方有一个椭圆形的凸起，中上部有一个伸出端，此伸出端上设置有圆孔，用于与大腿副支撑通过螺栓连接，小腿主支撑的上部设置有螺纹孔，四个滚珠螺柱安装在该螺纹孔内；小腿伸缩部件与小腿主支撑的下端通过螺栓固连，小腿伸缩部件上有若干通孔用于不同的身高需求；运动曲线配件下部设置有两道平行的弧形槽，该弧形槽与小腿部分的滚珠滚柱相配合使其在弧形槽内沿槽口弧度转动，形成仿人体膝关节的运动曲线；

所述踝关节部分包括踝关节主支撑、脚部固定板、脚部绑带、连接板、踝关节电机、踝关节一号连接法兰盘、圆筒部件、踝关节二号连接法兰盘、踝关节谐波减速器、踝关节三号连接法兰盘、踝关节扭矩传感器和“U”型轴；

踝关节主支撑的上部为带若干通孔的空心结构，该部分安装在小腿伸缩部件的下部，并通过螺栓固定；踝关节主支撑的中部为一半圆形套筒，踝关节主支撑的上部位于半圆形套筒一末端的上部，半圆形套筒的两末端向下延伸有踝关节支撑杆，该两个踝关节支撑杆一个较另一个端，较短的踝关节支撑杆的末端与圆筒部件通过螺栓固定；踝关节电机输出端与踝关节一号连接法兰盘的一面连接，踝关节一号连接法兰盘的另一面与圆筒部件通过螺栓固定，圆筒部件通过螺栓固定在较短的踝关节支撑杆的末端，踝关节二号连接法兰盘与圆筒部件固定，踝关节二号连接法兰盘的另一面与踝关节谐波减速器相连，踝关节谐波减速器的输出端与踝关节三号连接法兰盘固连，踝关节三号连接法兰盘的另一面连接踝关节扭矩传感器，并且“U”型轴的一端通过键槽与踝关节三号连接法兰盘相连，“U”型轴的另一端与一个脚部固定板连接；较长的踝关节支撑杆的末端也连接有一个脚部固定板，两个脚部固定板之间通过连接板连接，脚部绑带安装在连接板的两端。

2.根据权利要求1所述的一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，其特征在于，所述一号连接杆与伸缩杆相连的一端呈弯曲状。

3.根据权利要求1所述的一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，其特征在于，所述脚部固定板为“Y”型结构，其具有两个分叉的一端位于下侧，两个脚部固定板上平行安装有两个连接板。

4.根据权利要求1所述的一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，其特征在于，所述髋关节电机的型号为EC 90flat 607946，髋关节谐波减速器的型号为LHSG-20-100，髋关节扭矩传感器的型号为M2210E。

5.根据权利要求1所述的一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，其特征在于，大腿电机的型号为EC 45136207。

6.根据权利要求1所述的一种仿人体膝关节运动曲线的穿戴式下肢助行外骨骼，其特征在于，踝关节电机的型号为EC 60411678，踝关节谐波减速器的型号为GP42C 66-1，踝关节扭矩传感器的型号为M2210E。