CN110480621A - 一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，包括机械组件和控制组件，机械组件包括束腰带，束腰带的两侧对称设有机架，机架的下方配合安装有大腿托板，大腿托板的下端配合安装有大腿固定带，下端设有弹簧线圈；控制组件包括通过线缆连接的电源模块、电机驱动器、控制模块、步速调节旋钮、电源开关、传感器A、传感器B、薄膜压力传感器、设有电磁铁A和电磁铁B，传感器A和传感器B配合安装在保护盖上，薄膜压力传感器设置在弹簧线圈的下端。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：解决了老年群体长时间行走障碍的问题，具有步速可调、步距自动适应不同情况下人的走路习惯、安全可靠、结构简单﹑成本低等优点。

Description

一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置

技术领域

本发明涉及助力行走装置技术领域，尤其涉及一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置。

背景技术

我国已然进入了一个高寿命、老龄化的时代，人口老龄化引起了全社会的广泛关注。针对老年人进行开发设计的辅助器具，不仅能提高老年人生活质量，还有助于减轻社会养老压力，促进社会和谐。下肢力量不足是老年群体中普遍存在的问题，严重影响了老年人的活动范围。

目前行走辅助器具主要包括：（1）拐杖、助步架等，虽然能够起到辅助老年人移步的作用，但没有从根本上解决老年人下肢抬腿无力的问题；（2）无动力助力行走机械，如当前市场上的爱来奇无动力步行康复器采用弹簧受压储能设计，可有效提高走路效率，但其储能仍需人腿做功，没有解决老年人长时间运动问题，且价格昂贵（单腿使用的购买价格人民币3650元,双腿用7100元）；（3）带动力的“助力行走机械”，大多结构复杂，可选择不同连续行走步速，一方面,难以适应老年人时走时停的走路模式，另一方面使用这种动力装置常需要前期适应性训练。此外这类“助力行走机械”往往需要加入价格不菲的检测设备，造价更加昂贵，日本的外骼制造公司ATOUN的轻量化腰部外骨骼“ATOUN MODEL Y” 售价3.5万人民币左右，整体的造价很高，设备的维修、保养等也很困难，这就大大限制了其使用范围。此类设备多应用在军用、科研方面，在民用方面的应用极少。鉴于以上原因，针对老年人下肢力量不足和老年人时走时停的走路模式，发明了一种能自适应老年人走路模式、结构简单、成本低的步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置,以满足老年人日常生活及长时间行走的需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，解决了老年群体长时间行走障碍的问题，具有步速可调、步距自动适应不同情况下人的走路习惯、安全可靠、结构简单﹑成本低等优点。

为了达到以上目的，本发明提供如下技术方案：

一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，其特征在于：包括机械组件和控制组件，所述机械组件包括束腰带，所述束腰带的两侧对称设有机架，所述机架的内侧配合安装有与其相适配的机盖，机架的下方配合安装有大腿托板，所述机盖的内侧配合安装有保护盖，所述大腿托板的下端内侧配合安装有大腿固定带，下端设有弹簧线圈，所述机架内设有电机座，电机座中配合安装有电机，所述电机的上方配合安装有蜗杆，内侧配合安装有双向棘爪，所述蜗杆前侧配合连接有涡轮，所述涡轮通过传动轴与机架转动连接，且涡轮与传动轴固定连接，所述传动轴的内端上还套设有主动轮，所述双向棘爪的下方对称设有电磁铁A和电磁铁B，所述电磁铁A和电磁铁B之间设有复位弹簧，所述复位弹簧的上下两端分别与双向棘爪以及机架的内部下端连接，所述主动轮外套设有与其共中心轴的双向棘轮，所述双向棘轮的内侧啮合有两从动轮，所述从动轮对称设置在主动轮周向方向上的上下两侧，并与主动轮向啮合，所述从动轮的内外两侧分别设有从动轮固定板A和从动轮固定板B，所述传动轴的内端外套设有滚动轴承，所述从动轮固定板A的外侧中部设有推力轴承；所述控制组件包括通过线缆连接的电源模块、电机驱动器、控制模块、步速调节旋钮、电源开关、传感器A、传感器B 、薄膜压力传感器、设有电磁铁A和电磁铁B，所述传感器A和传感器B 配合安装在保护盖上，所述薄膜压力传感器设置在弹簧线圈的下端。

进一步的，所述大腿托板的上端配合安装在机盖和保护盖之间。

进一步的，所述大腿固定带通过固定螺栓与大腿托板固定连接。

进一步的，所述电磁铁A和电磁铁B上分别配合安装有电磁铁固定座A和电磁铁固定座B。

进一步的，所述控制组件中还包括电量显示器和警报器。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、可用于物流、医疗、军用、保健等多个行业，既有广阔的市场前景；

2、该装置结合机械技术和控制技术，步速可调、步距自适应使用者的走路习惯，无需前期适应性训练；

3、设有两种运行模式，可为使用者在不同环境下提供助力；

4、装置电机或电器元件出现故障时，控制系统自动断电，且断电情况下大腿托板处于自由转动状态，能有效防止意外情况（如出现故障时导致使用者摔倒）的发生，安全可靠，具有较强的推广与应用价；

5、与市场同类产品比较，价格低廉，实用性强。

附图说明

图1为本发明一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置的结构示意图。

图2为图1中去掉束腰带后的左半部分结构示意图。

图3为图2中去掉保护盖、传感器A和传感器B后的结构示意图。

图4为图3中去掉机盖和大腿托板后的结构示意图。

图5为图4中去掉机架和从动轮固定板A后的结构示意图。

图6为图5中去掉从动轮固定板B、双向棘轮A和从动轮后的结构示意图。

图7为本发明一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置的前侧示意图。

图8为图7中A-A的剖视图。

附图标记列表：

1-电源模块，11-电机驱动器，12-控制模块，13-步速调节旋钮，14-电源开关，15-电量显示器，16-传感器A，17-传感器B，18-警报器，2-束腰带，3-机架，31-保护盖，32-机盖，4-大腿托板，41-大腿固定带，42-固定螺栓，43-弹簧线圈，44-薄膜压力传感器，5-从动轮固定板A，51-从动轮固定板B，6-传动轴，61-滚动轴承，62-推力轴承，7-双向棘爪，71-电磁铁固定座A，72-电磁铁A，73-电磁铁固定座B，74-电磁铁B，75-复位拉簧，8-蜗轮，81-双向棘轮，82-主动轮，83-从动轮，9-电机座，91-电机，92-蜗杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”和“右”分别指附图中朝右下方、左上方、左下方和右上方的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，包括机械组件和控制组件，机械组件包括束腰带2，束腰带2的两侧对称设有机架3，机架3的内侧配合安装有与其相适配的机盖32，机架3的下方配合安装有大腿托板4，机盖32的内侧配合安装有保护盖31，大腿托板4的下端内侧配合安装有大腿固定带41，下端设有弹簧线圈43，机架3内设有电机座9，电机座9中配合安装有电机91，电机91的上方配合安装有蜗杆92，内侧配合安装有双向棘爪7，蜗杆92前侧配合连接有涡轮8，涡轮8通过传动轴6与机架3转动连接，且涡轮8与传动轴6固定连接，传动轴的内端上还套设有主动轮82，双向棘爪7的下方对称设有电磁铁A72和电磁铁B74，电磁铁A72和电磁铁B74之间设有复位弹簧75，复位弹簧75的上下两端分别与双向棘爪7以及机架3的内部下端连接，主动轮82外套设有与其共中心轴的双向棘轮81，双向棘轮81的内侧啮合有两从动轮83，从动轮83对称设置在主动轮82周向方向上的上下两侧，并与主动轮82向啮合，从动轮83的内外两侧分别设有从动轮固定板A5和从动轮固定板B51，传动轴6的内端外套设有滚动轴承61，从动轮固定板A5的外侧中部设有推力轴承62；控制组件包括通过线缆连接的电源模块1、电机驱动器11、控制模块12、步速调节旋钮13、电源开关14、传感器A16、传感器B 17、薄膜压力传感器44、设有电磁铁A72和电磁铁B74，传感器A16和传感器B 17配合安装在保护盖31上，薄膜压力传感器44设置在弹簧线圈43的下端。

在本实施例中，大腿托板4的上端配合安装在机盖32和保护盖31之间。

在本实施例中，大腿固定带41通过固定螺栓42与大腿托板4固定连接。

在本实施例中，电磁铁A72和电磁铁B74上分别配合安装有电磁铁固定座A71和电磁铁固定座B73。

在本实施例中，控制组件中还包括电量显示器15和警报器18。

本发明详细使用方法如下：

1、按下电源开关14，装置通电，在复位拉簧75的拉力下，双向棘爪7与双向棘轮81处于分离状态；

2、在控制面板上设有正常模式与攀爬模式，选择攀爬模式；

3、调节步速调节旋钮13，改变电机91转速，实现步速调节；

4、左右腿向前运动，大腿托板4转过竖直方向时，传感器B17受压向控制模块12发出信号，电机91正传，蜗杆92带动蜗轮8顺时针转动，双向棘轮81有逆时针转动的趋势，同时电磁铁A72短时间得电吸合双向棘爪7，将双向棘轮81逆时针方向锁定，蜗轮8经主动轮82、从动轮83带动从动轮固定板A5顺时针转动，从而带动大腿托板4向前转动，实现抬腿动作，双向棘爪7在双向棘轮81的压力下不会复原，棘轮棘爪处于锁定状态；

5、脚下设有薄膜压力传感器44(薄膜压力传感器44为长条状，确保人脚掌或脚跟触地后发出信号)。当左右脚触地后，薄膜压力传感器44受压向控制模块12发出信号，电机91反转，双向棘爪7在复位拉簧75的拉力下与双向棘轮81分离，蜗杆92带动蜗轮8逆时针转动，双向棘轮81有顺时针转动的趋势，同时电磁铁B17短时间得电吸合双向棘爪7，将双向棘轮81顺时针方向锁定，蜗轮8经主动轮8，从动轮(83)带动从动轮固定板A5向逆时针转动，从而带动大腿托板4向后转动，实现收腿动作。，双向棘爪7在双向棘轮81的压力下不会复原，棘轮棘爪处于锁定状态；

6、大腿托板4向后转过竖直方向时，传感器B17受压向控制模块12发出信号，电机91停止转动，左右腿接着向后运动，双向棘爪7在复位拉簧75的拉力下与双向棘轮81分离，此时只有从动轮83与双向棘轮81绕主动轮82转动，几乎无额外负载；

7、右左腿重复3、4、5、6步骤，实现助力行走；

8、当选择正常模式时，第4步骤人脚触地后薄膜压力传感器44受压向控制模块12发出信号，电机91反转一圈后停止，以方便双向棘爪7在复位拉簧75的拉力下与双向棘轮81分离，从动轮83与双向棘轮81绕主动轮82转动，在人体重心前移作用下实现收腿动作，减少电机91运行时间减少能耗。其他步骤与攀爬模式相同；

9、按下电源开关14，装置断电停止工作，此时大腿托板4处于自由转动状态；

10、当大腿托板4运动至传感器A16时，人腿与竖直方向达到最大角度角度可调，电机91停止转动，保障使用者安全；

11、使用者可从电量显示屏15中得知电源模块1剩余电量，当电量低于10%时，警报器18报警；

12、电机91故障或电器元件故障，报警器报警，控制系统自动切断电源。左右腿运动带动双向棘轮81转动，双向棘爪7在复位拉簧75的拉力下与双向棘轮81分离，此时使用者的正常行走几乎无额外负载。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，其特征在于：包括机械组件和控制组件，所述机械组件包括束腰带（2），所述束腰带（2）的两侧对称设有机架（3），所述机架（3）的内侧配合安装有与其相适配的机盖（32），机架（3）的下方配合安装有大腿托板（4），所述机盖（32）的内侧配合安装有保护盖（31），所述大腿托板（4）的下端内侧配合安装有大腿固定带（41），下端设有弹簧线圈（43），所述机架（3）内设有电机座（9），电机座（9）中配合安装有电机（91），所述电机（91）的上方配合安装有蜗杆（92），内侧配合安装有双向棘爪（7），所述蜗杆（92）前侧配合连接有涡轮（8），所述涡轮（8）通过传动轴（6）与机架（3）转动连接，且涡轮（8）与传动轴（6）固定连接，所述传动轴的内端上还套设有主动轮（82），所述双向棘爪（7）的下方对称设有电磁铁A（72）和电磁铁B（74），所述电磁铁A（72）和电磁铁B（74）之间设有复位弹簧（75），所述复位弹簧（75）的上下两端分别与双向棘爪（7）以及机架（3）的内部下端连接，所述主动轮（82）外套设有与其共中心轴的双向棘轮（81），所述双向棘轮（81）的内侧啮合有两从动轮（83），所述从动轮（83）对称设置在主动轮（82）周向方向上的上下两侧，并与主动轮（82）向啮合，所述从动轮（83）的内外两侧分别设有从动轮固定板A（5）和从动轮固定板B（51），所述传动轴（6）的内端外套设有滚动轴承（61），所述从动轮固定板A（5）的外侧中部设有推力轴承（62）；所述控制组件包括通过线缆连接的电源模块（1）、电机驱动器（11）、控制模块（12）、步速调节旋钮（13）、电源开关（14）、传感器A（16）、传感器B （17）、薄膜压力传感器（44）、设有电磁铁A（72）和电磁铁B（74），所述传感器A（16）和传感器B （17）配合安装在保护盖（31）上，所述薄膜压力传感器（44）设置在弹簧线圈（43）的下端。

2.根据权利要求1所述的一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，其特征在于：所述大腿托板（4）的上端配合安装在机盖（32）和保护盖（31）之间。

3.根据权利要求1所述的一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，其特征在于：所述大腿固定带（41）通过固定螺栓（42）与大腿托板（4）固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，其特征在于：所述电磁铁A（72）和电磁铁B（74）上分别配合安装有电磁铁固定座A（71）和电磁铁固定座B（73）。

5.根据权利要求1所述的一种步速可调步距自适应的穿戴式助力行走装置，其特征在于：所述控制组件中还包括电量显示器（15）和警报器（18）。