CN110742777A - 一种柔性丝驱动的柔性结构、链节及穿戴装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性丝驱动的柔性结构、链节及穿戴装置。链节包括头部和尾部，头部包括端头和颈部，端头具有弧形轮廓的外周面；颈部的上表面为平面，其上下表面间的最大距离小于端头的上顶点与下顶点之间的距离；尾部设有长槽和开口部，长槽两端的内表面轮廓为弧形，与端头的外周面弧形相匹配，长槽于外侧端的内表面处连接开口部；开口部的上表面为平面，与颈部的上表面平行，开口部的下表面与颈部的下表面间呈一定角度；尾部的长槽适于容纳头部的端头，能使其滑动和转动；开口部适于容纳颈部，并能阻挡端头脱出；链节沿头部和尾部的轴向设有通孔。本发明的结构重量轻、简单，能被动力驱动，穿戴方便。

Description

一种柔性丝驱动的柔性结构、链节及穿戴装置

技术领域

本发明涉及柔性丝驱动技术领域，具体涉及一种柔性丝驱动的柔性结构、链节及穿戴装置。

背景技术

膝关节的康复系统，从动力有无来分，一般可分为无动力和有动力。从腿部的固定方式分，一般可以分为穿戴式和非穿戴式。穿戴式康复装置结构比较简单，轻便，使用起来也相对简单，但是一般无法集成动力装置，所以一般都是无动力的，也无法集成控制系统。非穿戴式的辅助康复系统通常都有动力，由于其可控性强，可反馈参数并进行阻力动力调整，因此在人体的康复治疗中有很多优势。但是，一般的动力康复系统比较庞大，设备笨重，移动不便，一般固定设置于某一区域，所以患者只能到特定区域，这对于原本就行动不便的患者来说也是非常不便的。

目前市场上见到的可穿戴式的辅助康复系统较少，且康复机构动力结构复杂，结构本身重量就比较重，加上由于需要电池供电，电池加上动力结构的重量导致总重量大，对于患者的康复治疗来说，非常不便，而且患者无法长期穿戴行走。该种结构本身一般都是金属或者硬塑料制造的刚性结构加上活动部件，对于人体限制也比较多。

综上所述，亟需一种能够提供动力，且简单、轻便的，能够随着人体运动改变形态的柔性结构来实现人体的康复治疗。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种柔性丝驱动的柔性结构、链节及穿戴装置，使得能够提供一种动力驱动、简单、轻便的，随着人体运动改变形态的柔性结构用链节及柔性结构及其穿戴装置，以实现人体的康复治疗。

本发明首先提供一种柔性结构用链节，所述链节包括相连接的头部和尾部，其中，所述头部包括端头和颈部，所述颈部与所述端头相连接，

所述端头为柱体，该柱体具有弧形轮廓的外周面；

所述颈部的上下表面间的最大距离小于所述端头的上顶点与下顶点之间的距离；

所述尾部与所述颈部连接，所述尾部设有长槽和开口部，

所述长槽两端的内表面轮廓为弧形，该弧形与所述端头的外周面弧形相匹配，该长槽于外侧端的内表面处连接所述开口部，该长槽于内侧端处连接所述颈部；

所述开口部的上表面与所述颈部的上表面为相匹配的面，所述开口部的下表面与所述颈部的下表面间呈一定角度，所述开口部的下表面与所述颈部的下表面之间朝向所述开口部的外侧呈较大开口；

所述尾部的长槽适于容纳所述头部的端头，并且使得容纳的所述端头能够在所述长槽内滑动和转动；所述尾部的开口部适于容纳所述头部的颈部，并且能阻挡所述头部的端头从所述开口部脱出；

所述链节沿所述头部和尾部的轴向方向设有通孔。

进一步地，所述弧形可为圆弧。

进一步地，所述颈部的上表面可为平面或曲面，所述开口部的上表面相应为平面或曲面。

进一步地，所述颈部的下表面可为平面，该下表面与所述颈部的上表面平行；所述尾部开口部的下表面为向外侧扩张的曲面或与所述颈部的下表面呈一定斜角的平面。

进一步地，所述颈部的下表面可为平面，该平面与所述颈部的上表面之间有一斜角，所述颈部与所述尾部的连接端为张口较小端；所述尾部开口部的下表面为向外侧扩张的曲面或与所述开口部的上表面平行的平面。

进一步地，所述颈部的下表面也可为曲面，所述颈部与所述尾部的连接端为张口较小端；所述尾部开口部的下表面为向外侧扩张的曲面或与所述开口部的上表面平行的平面。

进一步地，所述链节沿所述头部和尾部的中心轴向方向设有所述通孔。

进一步地，所述尾部上设有沿所述链节轴向的穿孔。

根据本发明的一种实施方式，所述尾部的外表面上设有凸台，凸台上设有所述穿孔。

进一步地，所述尾部的下表面为平面，并且该下表面与所述尾部开口部的上表面平行。

进一步地，所述尾部开口部在内侧的上下表面间的开口大小与所述头部的颈部在位于与所述端头连接处的上下表面间的距离相适配。

根据本发明的一种实施方式，所述链节还包括止挡件，所述长槽的两侧分别设有所述止挡件，以限制所述头部在两侧方向的移动。

进一步地，所述止挡件可为侧板，该侧板与所述尾部的侧面连接。

进一步地，所述止挡件可为螺栓，该螺栓穿过所述长槽的上下表面。

本发明还提供一种柔性丝驱动的柔性结构，所述柔性结构包括上述的链节，相邻所述链节的头部和尾部依次相接构成直链结构。

根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还包括末端链节，该末端链节设置在该柔性结构的末端，该末端链节包括第二端头和第二颈部，所述第二颈部与所述第二端头相连接，所述第二端头与之前的所述链节的尾部相连，其中，

所述第二端头为柱体，该柱体具有弧形轮廓的外表面，该弧形与其他链节尾部长槽的内表面的弧形相匹配；

所述第二颈部的上表面为平面，该颈部上下表面间的最大距离小于所述端头的上顶点与下顶点之间的距离；

该末端链节的第二端头适于容纳于其他所述链节尾部的长槽，并且能够在所述长槽内滑动和转动，且不会从所述链节的开口部脱出，该末端链节的所述第二颈部适于容纳于所述开口部，并且所述第二颈部的上表面与所述开口部的上表面平行，所述第二颈部的下表面与所述开口部的下表面间呈一定角度，所述第二颈部的下表面与所述开口部的下表面之间朝向所述开口部的外侧呈较大开口；

所述末端链节在所述第二端头处沿轴向方向设有开口槽，用于柔性丝末端固定。在第二颈部的轴向方向设有螺孔。

根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还包括拉压传感器和下固定块，所述拉压传感器的一端与所述末端链节的螺孔连接，所述拉压传感器的另一端与所述下固定块连接。

根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还包括前端链节，该前端链节设置在该柔性结构的前端，所述前端链节包括第二尾部，该第二尾部包括第二长槽和第二开口部，该第二长槽与第二开口部分别与其他链节的所述长槽和开口部相同，该第二尾部沿轴向设有第二通孔，该第二尾部与之后的所述链节的头部相连。

进一步地，所述前端链节还可包括前端，该前端与所述第二尾部相连，该前端设有沿轴向的台阶孔，该台阶孔与所述第二通孔连通。

进一步地，所述前端链节还可包括第二止挡件，该第二止挡件与其他所述链节的所述止挡件相同。

进一步地，所述前端链节的表面上可设有凸台。

根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还包括弹性绳，该弹性绳连接所述柔性结构的所有所述链节。

本发明还提供一种穿戴装置，该穿戴装置包括驱动柔性丝和上述的柔性结构，所述驱动柔性丝穿过所述柔性结构的所述链节的通孔，并且一端卡挡于所述柔性结构的末端，另一端穿出所述柔性结构的前端。

进一步地，所述驱动柔性丝可为鲍登线结构，所述驱动柔性丝由内向外分别包括柔性丝、塑料套和套管，所述塑料套和套管的一端固定在所述柔性结构的前端，另一端固定于驱动处，所述柔性丝能与所述塑料套相对滑动。

根据本发明的一种实施方式，所述穿戴装置还包括前关节绑带和后关节绑带，所述前关节绑带与所述柔性结构的前端连接，所述后关节绑带与所述柔性结构的末端连接。

本发明采用链式结构组成柔性结构，该结构采用柔性丝驱动，使得动力单元与执行单元分离。采用链式结构组成的柔性结构，链节采用可前后移动的长槽和柱面互相咬合，每两个链节之间可以相互滑动和转动。链节的轴向开有小孔，供驱动柔性丝穿过。驱动柔性丝可采用鲍登线结构，驱动柔性丝穿过所有的链节，在端头处分别通过关节绑带连接到患者康复关节的一端。整体链式结构在关节弯曲时，可被人体带动自然弯曲，当柔性丝由驱动机构驱动拉紧时，链式结构被柔性丝收紧变直，从而带动关节运动。而且，本发明的柔性结构可限制于向一侧弯曲，符合人体关节的活动结构。

本发明采用柔性结构，对患者康复动作阻碍小，伤害小，压力均匀，患者佩戴舒适。

采用本发明的柔性结构形成的穿戴装置可作为康复治疗执行单元，其重量轻，结构简单，穿戴方便，尤其方便有行动障碍的患者穿戴。

本发明动力单元与执行单元分离，因此可以做到驱动动力足，扭矩大，反应快，使患者能够达到更好的康复效果。

本发明符合人体力学的设计要求，更加科学与人性化。

本发明的结构单元简单，可以做到模块化、批量化生产制造，成本低。

附图说明

图1a为本发明一实施例在下肢安装穿戴装置伸直腿的示意图；

图1b为本发明一实施例在下肢安装穿戴装置伸直腿的另一侧示意图；

图2a是本发明一实施例在下肢安装穿戴装置曲腿的示意图；

图2b是本发明一实施例在下肢安装穿戴装置曲腿的另一侧示意图；

图3a是本发明一实施例链节的正视结构示意图；

图3b是本发明一实施例链节的立体结构示意图；

图4a为本发明一实施例柔性丝驱动的柔性结构的爆炸结构示意图；

图4b为本发明一实施例柔性丝驱动的柔性结构弯曲结构示意图；

图4c为本发明一实施例柔性丝驱动的柔性结构伸直结构示意图；

图5a是本发明一实施例前端链节的正视结构示意图；

图5b是本发明一实施例前端链节的立体结构示意图；

图6a是本发明一实施例下固定块的立体结构示意图；

图6b是本发明一实施例下固定块的后侧立体结构示意图；

图7是本发明鲍登线结构驱动柔性丝的结构示意图；

图8a是本发明一实施例末端链节在螺孔处的横截面剖视结构示意图；

图8b是本发明一实施例末端链节的立体结构示意图；

附图标号说明：

100柔性结构，200前关节绑带，300后关节绑带；

101柔性丝，102套管；

103前端链节，1031固定槽口，1032第二长槽，1033台阶孔，1034凸台，1035第二上表面，1036第二下表面，1037螺钉孔，1038第二通孔；

104弹性绳；

105链节，1051长槽，1052颈部，10521上表面，10522下表面，1053通孔，10531通孔下过渡面，1054端头，1055上表面，1056下表面，1057螺钉孔，10571螺母槽，1058凸台，1059穿孔；

106末端链节，1061开口槽，1062孔，1063螺孔

107拉压传感器；

108下固定块，1081传感器保护槽，1082下固定块固定槽，1083传感器连接孔；

109螺钉，110顶丝，111螺钉，112套筒，113螺母，114塑料套。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

如图1a、1b、2a、2b所示，本发明为了提供一种柔性丝驱动的穿戴装置，以提供一种能被动力驱动、简单、轻便的，可随着人体运动改变形态的执行装置。本发明具体提出一种柔性结构用链节及柔性结构及其穿戴装置，以实现人体的关节康复治疗。

如图3a、3b所示，本发明首先提供一种柔性结构用链节105，该链节包括相连接的头部和尾部，其中，所述头部包括端头1054和颈部1052，所述颈部1052与所述端头1054相连接。该种链节105可多节咬合组成长链条。

本发明旨在将链条设计为能够符合人体工程学及人体力学的科学性高、穿戴舒适的可穿戴装置，因此对链节作了如下限定。

进一步地，所述端头1054为柱体，该柱体具有弧形轮廓的外周面。设计为柱体方便限制链节左右转动，使其主要沿轴向移动及向链条的下方转动，以使得链条能够向一侧弯曲。

所述尾部与所述颈部1052连接，所述尾部设有长槽1051和开口部，以咬入另一链节的头部。

所述尾部的长槽1051适于容纳所述头部的端头1054，并且使得容纳的所述端头1054能够在所述长槽1051内滑动和转动；

所述颈部1052的上下表面间的最大距离小于所述端头1054的上顶点与下顶点之间的距离。也就是颈部1052是头部的收缩处。所述尾部的开口部适于容纳所述头部的颈部1052，并且能阻挡所述头部的端头1054从所述开口部脱出，且限制其向上方转动。

具体地，所述长槽1051两端的内表面轮廓为弧形，该弧形与所述端头1054的外周面弧形相匹配，以使得咬入的链节头部在长槽端部的转动限制在一定范围内。该长槽1051于外侧端的内表面处连接所述开口部，该长槽1051于内侧端处连接所述颈部1052。

为了限制链节向上方转动，所述开口部的上表面1055与所述颈部1052的上表面10521为相匹配的面，这样可使得咬入的链节在处于水平位置时，颈部上表面10521与开口部的上表面1055基本相贴合，无法再向上转动。所述开口部的下表面1056与所述颈部1052的下表面10522间呈一定角度，所述开口部的下表面1056与所述颈部的下表面10522之间朝向所述开口部的外侧呈较大开口。这样使得咬入的链节头部可向下转动。转动的角度范围可为5°到20°。

所述链节沿所述头部和尾部的轴向方向设有通孔1053。该通孔用于穿过柔性丝，以驱动链条形成的柔性结构。

进一步地，所述通孔1053末端有通孔下过渡面10531，以使穿过的柔性丝曲线过渡式适应链节转动时的角度。

进一步地，所述弧形为光滑过渡曲线，优选可为圆弧，以使得转动平缓。相应所述端头柱体为圆柱体。

进一步地，所述颈部1052的上表面10521可为平面或曲面，所述开口部的上表面1055相应为平面或曲面。优选地，所述颈部1052的上表面10521为平面，所述开口部的上表面1055相应为平面。更优选的，该组平面与链节的轴线平行。

进一步地，所述颈部1052的下表面1056可为平面，该下表面与所述颈部1052的上表面10521平行。此种情况下，所述尾部开口部的下表面1056为向外侧扩张的曲面或与所述颈部的下表面10522呈一定斜角的平面。优选地，此种情况下，所述尾部开口部的下表面1056为呈一定斜角的平面。

进一步地，所述颈部1052的下表面10522可为平面，该平面与所述颈部的上表面10521之间有一斜角，该平面与所述颈部的上表面在位于与所述尾部的连接端为张口较小端。此时，所述尾部开口部的下表面1056可为向外侧扩张的曲面或与所述开口部的上表面1055平行的平面。优选地，此种情况下，所述尾部开口部的下表面1056为与所述开口部的上表面1055平行的平面。

进一步地，所述颈部的下表面10522也可为曲面，该曲面在与所述尾部连接处与所述颈部的上表面的距离小于该曲面在与所述端头连接处与所述颈部的上表面10521的距离。此时，所述尾部开口部的下表面1056为向外侧扩张的曲面或与所述开口部的上表面1055平行的平面。优选地，所述尾部开口部的下表面1056为与所述开口部的上表面1055平行的平面。

进一步地，所述链节沿所述头部和尾部的中心轴向方向设有所述通孔。这样使得整体设计比较平衡，便于穿戴也便于康复治疗。

进一步地，所述尾部上设有沿所述链节轴向的穿孔1059。该穿孔用于穿过弹性绑带，以使得链条受力更均匀，在链条弯曲后，每节链节均被弹力驱使移动至更均匀的位置。

根据本发明的一种实施方式，所述尾部的外表面上设有凸台1058，凸台上设有所述穿孔1059。

进一步地，所述尾部的下表面可为平面，并且该下表面与所述尾部开口部的上表面1056平行。这样便于链条的下表面与人体的外部接触。当然，为了更符合人体工程学，可将链节的下表面设计为与人体具体应用关节外形相匹配的曲面。

进一步地，所述尾部开口部在内侧的上下表面间的开口大小与所述头部的颈部在位于与所述端头连接处的上下表面间的距离相适配。这样使得链节的头部不会任意移动或转动。

根据本发明的一种实施方式，所述链节还包括止挡件，所述长槽的两侧分别设有所述止挡件，以限制所述头部在两侧方向的移动。这样可以阻止所述长槽内的链节端头脱出，也可以限制端头的左右移动。链节端头在两侧方向的宽度可与长槽在两侧方向的宽度相适配。

进一步地，所述止挡件可为侧板，该侧板与所述尾部的侧面连接。

进一步地，所述止挡件也可为螺栓，该螺栓穿过所述长槽的上下表面。螺栓的中间部位可附加套筒或挡块之类的结构，以阻挡链节的端头。

当然止挡件的结构与连接方式不局限上述实施方式，也可为其他常规结构方式。

如图4a、4b、4c所示，本发明还提供一种柔性丝驱动的柔性结构，所述柔性结构包括上述的链节105，相邻所述链节的头部和尾部依次相接构成直链结构。该种柔性结构用作穿戴装置的主要执行部件。

如图4a、图8a、图8b所示，根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还可包括末端链节106，该末端链节106设置在该柔性结构的末端，该末端链节106包括第二端头和第二颈部，所述第二颈部与所述第二端头相连接，所述第二端头与之前的所述链节的尾部相连，其中，

所述第二端头为柱体，该柱体具有弧形轮廓的外表面，该弧形与其他链节尾部长槽的内表面的弧形相匹配；

所述第二颈部的上表面为平面，该颈部上下表面间的最大距离小于所述端头的上顶点与下顶点之间的距离；

该末端链节的第二端头适于容纳于其他所述链节尾部的长槽，并且能够在所述长槽内滑动和转动，且不会从所述链节的开口部脱出，该末端链节的所述第二颈部适于容纳于所述开口部，并且所述第二颈部的上表面与所述开口部的上表面平行，所述第二颈部的下表面与所述开口部的下表面间呈一定角度，所述第二颈部的下表面与所述开口部的下表面之间朝向所述开口部的外侧呈较大开口；

所述末端链节在所述第二端头处沿轴向方向设有开口槽1061，在第二端头和颈部连接处于垂直轴向方向开有孔1062，用于柔性丝末端的固定。在第二颈部的轴向方向设有螺孔1063。

上述的设计，也是为了使得末端链节能较好地咬入与之连接的链节的尾部，实现与上述链节相同的咬合功能。增加末端链节106为了更方便地连接其他传感器及更方便地实现链条的固定。

如图4a所示，根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还包括拉压传感器107和下固定块108，所述拉压传感器107的一端与所述末端链节106的第二颈部连接，所述拉压传感器107的另一端与所述下固定块108连接。拉压传感器107两端均可固定连接。连接的方式不限，可以顶丝作为螺柱连接，也可采用螺钉等结构连接。

如图6a、6b所示，下固定块108包括传感器保护槽1081，下固定块固定槽1082，1083传感器连接孔。其中，拉压传感器107安装于1081传感器保护槽中，通过传感器连接孔1083穿过螺钉109，螺钉109与拉压传感器107的螺孔连接。下固定块108通过编织带或者布带穿过两端的下固定块固定槽1082固定在前关节绑带200或后关节绑带300上。

如图4a所示，根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还可包括前端链节103，该前端链节103设置在该柔性结构的前端。

如图5a、5b所示，所述前端链节103包括第二尾部，该第二尾部包括第二长槽1032和第二开口部，该第二长槽1032与第二开口部分别与其他链节的所述长槽和开口部相同，其中第二开口部设有第二上表面1035和第二下表面1036。该第二尾部沿轴向设有第二通孔1038，该第二尾部与之后的所述链节的头部相连。该前端链节的设置也是为了更方便实现前端的固定连接，及与柔性丝可更好地配合。其中1031为固定槽口，可以通过编织带或者布带将前端链节103固定在前关节绑带200或后关节绑带300上。

进一步地，所述前端链节103还可包括前端，该前端与所述第二尾部相连，该前端设有沿轴向的台阶孔1033，该台阶孔1033与所述第二通孔1038连通。第二通孔与台阶孔均可穿过柔性丝。

进一步地，所述前端链节103还可包括第二止挡件，该第二止挡件与其他所述链节的所述止挡件相同。其作用也与之前链节上的止挡件相同。

进一步地，所述前端链节的表面上可设有凸台1034。该凸台可用于固定弹性绑带的端头。

根据本发明的一种实施方式，所述柔性结构还包括弹性绳104，该弹性绳104连接所述柔性结构的所有所述链节。如前所述，该弹性绳104可作为弹性绑带的一种实施方式，使得各链节受力更均匀，而且不会散开距离太远。当然弹性绑带可局限于此种实施方式。

如图1a、1b、2a、2b所示，本发明还提供一种穿戴装置，该穿戴装置包括驱动柔性丝和上述的柔性结构，所述驱动柔性丝穿过所述柔性结构的所述链节的通孔，并且一端卡挡于所述柔性结构的末端，另一端穿出所述柔性结构的前端。

柔性丝可包括适于传递驱动力的任何丝绳等结构。比如钢丝、纤维绳等。

进一步地，所述驱动柔性丝可为鲍登线结构，所述驱动柔性丝由内向外分别包括柔性丝101、塑料套114和套管102，所述塑料套114和套管102的一端固定在所述柔性结构的前端，另一端固定于驱动处，所述柔性丝101能与所述塑料套114及套管102相对滑动。上述的前端链节的台阶孔适于穿过该柔性丝结构，其中塑料套和套管卡入台阶孔内。

根据本发明的一种实施方式，所述穿戴装置还可包括前关节绑带200和后关节绑带300，所述前关节绑带与所述柔性结构的前端连接，所述后关节绑带与所述柔性结构的末端连接。

如图1a所示，前关节绑带可连接的关节的一端，后关节绑带可连接在关节的另一端。

本发明中链节的轴向为与柔性丝穿过方向平行的方向。

本发明采用链式结构组成柔性结构，该结构采用柔性丝驱动，使得动力单元与执行单元分离。采用链式结构组成的柔性结构，链节采用可前后移动的长槽和柱面互相咬合，每两个链节之间可以相互滑动和转动。链节的轴向开有小孔，供驱动柔性丝穿过。驱动柔性丝可采用鲍登线结构，驱动柔性丝穿过所有的链节，在端头处可设置一个末端链节，柔性丝端头可压铸一球头，卡在末端链节上。末端链节可连接到患者康复关节的一端。柔性丝的另一头穿过所有链节，链节的头部有一前端链节，其上可开有台阶孔，穿过柔性丝，并挡住鲍登线结构的外管。前端链节可固定在康复关节的另一端。整体链式结构在关节弯曲时，可被人体带动自然弯曲，当柔性丝由驱动机构驱动拉紧时，链式结构被柔性丝收紧变直，从而带动关节运动。而且，本发明的柔性结构可限制于向一侧弯曲，符合人体关节的活动结构。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

本发明采用柔性结构，对患者康复动作阻碍小，伤害小，压力均匀，患者佩戴舒适。

采用本发明的柔性结构形成的穿戴装置可作为康复治疗执行单元，其重量轻，结构简单，穿戴方便，尤其方便有行动障碍的患者穿戴。

本发明动力单元与执行单元分离，因此可以做到驱动动力足，扭矩大，反应快，使患者能够达到更好的康复效果。

本发明符合人体力学的设计要求，更加科学与人性化。

本发明的结构单元简单，可以做到模块化、批量化生产制造，成本低。

实施例

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1a、1b，图2a、2b所示，本发明为一种简单，轻便的能够随着人体运动改变形态的柔性结构用于康复装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种采用链式结构组成柔性结构，该结构采用柔性丝驱动，动力单元与执行单元分离。如图所示，其特征在于：整个结构由前关节绑带200，后关节绑带300，柔性结构100组成。前关节绑带和后关节绑带为人体康复关节的两个肢端固定的绑带，可以采用海绵布加魔术贴的方式，也可以是其他的方式组成。

柔性结构100是由链式结构组成的柔性结构，见图4a、4b、4c所示，柔性结构100包括前端链节103、弹性绳104、链节105、末端链节106、拉压传感器107、下固定块108、螺钉109、顶丝110、螺钉111、套筒112、螺母113等。该柔性结构由柔性丝101驱动。柔性丝外有塑料套114、套管102。

前端链节103固定在前关节绑带200上，下部开口处与链节105的圆柱面咬合装配一起，多节链节105相互咬合组成长链，链节之间采用可前后移动的长槽和圆柱面互相咬合，每两个链节之间可以相互滑动和转动。链节的中心开有小孔，供驱动柔性丝穿过。链节的末尾安装有末端链节106，末端链节106上开有开口槽。柔性丝端头压铸球头，球头嵌入末端链节106的孔，另一端穿过所有链节的小孔，到达前端链节103处，穿过前端链节103。末端链节106上有螺纹孔，通过顶丝110与拉压传感器107连接，拉压传感器107外部被下固定块108包围保护，拉压传感器107另一端通过螺钉109固定在下固定块108上。下固定块开有槽，方便与关节绑带连接。

前端链节103上有凸台1034，链节105上有开孔凸台1058，链节互相咬合后，采用一根弹性绳104使其一端固定在前端链节103的凸台1058上，中间穿过所有的链节105，末端固定在最末尾的链节105的凸台1058上。当整个长链拉长后，在弹性绳104的弹力作用下，整个长链会均匀缩短。

为了防止链节相互装配后脱开，在前端链节103上有螺钉孔1037，链节105上有螺钉孔1057。在链节相互咬合后，螺钉111穿过螺钉孔，穿过套筒112，采用螺母113锁紧。

驱动柔性丝101采用鲍登线结构，参见图7。由内向外分别由柔性丝101，塑料套114，套管102组成。前端链节103上开有台阶孔，穿过柔性丝，并挡住鲍登线结构的套管102和塑料套114。套管和塑料管长度可相等，两端分别固定在前端链节103上和驱动系统上的固定处。

末端链节106连接拉压传感器107，获取到柔性丝实时的拉力，拉压传感器107另一端链接下固定块108，下固定块108连接到患者康复关节的一端。

当柔性丝由驱动机构驱动时，通过柔性丝101和塑料套114及套管102的相对滑动，从而带动整个柔性结构变形，从而带动关节运动。

如图1a、1b所示，当柔性结构安装在人体下肢上时，柔性丝拉紧整个柔性结构，所有的链节在柔性丝带动下，收缩滑动，带动人体下肢伸直。

如图2a、2b所示，当柔性结构安装在人体下肢上时，人体下肢屈曲，柔性结构在绑带的带动下，每个链节会随着整体被拉长而滑动，随着整体弯曲而转动，柔性丝被带动，从而放松整个柔性结构，所有的链节放松后被人体关节屈曲带动拉长。

进一步地，本发明的链节截面如图3所示，链节的长槽1051为长圆孔外形，槽口处收口缩小；链节的圆柱端头1054可以在另一链节的1051中滑动，圆柱部位与滑槽部位侧面连接处形成槽，槽口上下端面用螺钉111，套筒112，螺母113连接固定，这样链节相互咬合后，不易脱出。人体关节伸直后，不能过伸，链节开口部处上表面1055与链节轴线平行，另一侧的下表面1056形成斜口，斜口角度为5°到20°，为对应于单个链节的最大转动角度，平行的一侧为防止过伸的一侧，链节不能向该方向转动。

进一步地，本发明实例的应用是在人体的下肢的膝关节上，但是，同样的结构可以用在人体其他部位的康复治疗中，比如肘关节，踝关节等等。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (16)

1.一种柔性结构用链节，其特征在于，所述链节包括相连接的头部和尾部，其中，

所述头部包括端头和颈部，所述颈部与所述端头相连接，

所述端头为柱体，该柱体具有弧形轮廓的外周面；

所述颈部上下表面间的最大距离小于所述端头的上顶点与下顶点之间的距离；

所述尾部与所述颈部连接，所述尾部设有长槽和开口部，

所述长槽两端的内表面轮廓为弧形，该弧形与所述端头的外周面弧形相匹配，该长槽于外侧端的内表面处连接所述开口部，该长槽于内侧端处连接所述颈部；

所述开口部的上表面与所述颈部的上表面为相匹配的面，所述开口部的下表面与所述颈部的下表面间呈一定角度，所述开口部的下表面与所述颈部的下表面之间朝向所述开口部的外侧呈较大开口；

所述尾部的长槽适于容纳所述头部的端头，并且使得容纳的所述端头能够在所述长槽内滑动和转动；所述尾部的开口部适于容纳所述头部的颈部，并且能阻挡所述头部的端头从所述开口部脱出；

所述链节沿所述头部和尾部的轴向方向设有通孔。

2.根据权利要求1所述的柔性结构用链节，其特征在于，所述弧形为圆弧。

3.根据权利要求1或2所述的柔性结构用链节，其特征在于，所述颈部的上表面为平面或曲面，所述开口部的上表面相应为平面或曲面；所述颈部的下表面对应以下几种方案之一：

所述颈部的下表面为平面，该下表面与所述颈部的上表面平行；所述尾部开口部的下表面为向外侧扩张的曲面或与所述颈部的下表面呈一定斜角的平面；

所述颈部的下表面为平面，该平面与所述颈部的上表面之间有一斜角，所述颈部与所述尾部的连接端为张口较小端；所述尾部开口部的下表面为向外侧扩张的曲面或与所述开口部的上表面平行的平面；

所述颈部的下表面为曲面，所述颈部与所述尾部的连接端为张口较小端；所述尾部开口部的下表面为向外侧扩张的曲面或与所述开口部的上表面平行的平面。

4.根据权利要求1或2所述的柔性结构用链节，其特征在于，所述链节沿所述头部和尾部的中心轴向方向设有所述通孔；5所述尾部上设有沿所述链节轴向的穿孔。

5.根据权利要求4所述的柔性结构用链节，其特征在于，所述尾部的外表面上设有凸台，凸台上设有所述穿孔；所述尾部的下表面为平面，并且该下表面与所述尾部开口部的上表面平行。

6.根据权利要求1或2或5所述的柔性结构用链节，其特征在于，所述尾部开口部在内侧的上下表面间的开口大小与所述头部的颈部在位于与所述端头连接处的上下表面间的距离相适配。

7.根据权利要求1或2或5所述的柔性结构用链节，其特征在于，所述链节还包括止挡件，所述长槽的两侧分别设有所述止挡件，以限制所述头部在两侧方向的移动。

8.根据权利要求7所述的柔性结构用链节，其特征在于，所述止挡件为侧板，该侧板与所述尾部的侧面连接；

或者，所述止挡件为螺栓，该螺栓穿过所述长槽的上下表面。

9.一种柔性丝驱动的柔性结构，其特征在于，所述柔性结构包括若干权利要求1至8任一项所述的链节，相邻所述链节的头部和尾部依次相接构成直链结构。

10.根据权利要求9所述的柔性结构，其特征在于，所述柔性结构还包括末端链节，该末端链节设置在该柔性结构的末端，该末端链节包括第二端头和第二颈部，所述第二颈部与所述第二端头相连接，所述第二端头与之前的所述链节的尾部相连，其中，

所述第二端头为柱体，该柱体具有弧形轮廓的外表面，该弧形与其他链节尾部长槽的内表面的弧形相匹配；

所述第二颈部的上表面为平面，该颈部上下表面间的最大距离小于所述端头的上顶点与下顶点之间的距离；

该末端链节的第二端头适于容纳于其他所述链节尾部的长槽，并且能够在所述长槽内移动和转动，且不会从所述链节的开口部脱出，该末端链节的所述第二颈部适于容纳于所述开口部，并且所述第二颈部的上表面与所述开口部的上表面平行，所述第二颈部的下表面与所述开口部的下表面间呈一定角度，所述第二颈部的下表面与所述开口部的下表面之间朝向所述开口部的外侧呈较大开口；

所述末端链节沿所述第二端头的轴向方向设有开口槽。

11.根据权利要求10所述的柔性结构，其特征在于，所述柔性结构还包括拉压传感器和下固定块，所述拉压传感器的一端与所述末端链节的第二颈部连接，所述拉压传感器的另一端与所述下固定块连接；

所述柔性结构还包括前端链节，该前端链节设置在该柔性结构的前端，所述前端链节包括第二尾部，该第二尾部包括第二长槽和第二开口部，该第二长槽与第二开口部分别与其他链节的所述长槽和开口部相同，该第二尾部沿轴向设有第二通孔，该第二尾部与之后的所述链节的头部相连。

12.根据权利要求11所述的柔性结构，其特征在于，所述前端链节还包括前端，该前端与所述第二尾部相连，该前端设有沿轴向的台阶孔，该台阶孔与所述第二通孔连通；

所述前端链节还包括第二止挡件，该第二止挡件与其他所述链节的所述止挡件相同；

所述前端链节的表面上设有凸台。

13.根据权利要求9至12任一项所述的柔性结构，其特征在于，所述柔性结构还包括弹性绳，该弹性绳连接所述柔性结构的所有所述链节。

14.一种穿戴装置，其特征在于，该穿戴装置包括驱动柔性丝和权利要求9至13任一项所述的柔性结构，所述驱动柔性丝穿过所述柔性结构的所述链节的通孔，并且一端卡挡于所述柔性结构的末端，另一端穿出所述柔性结构的前端。

15.根据权利要求14所述的穿戴装置，其特征在于，所述驱动柔性丝为鲍登线结构，所述驱动柔性丝包括柔性丝、塑料套和套管，依次由内向外设置，所述塑料套和套管的一端固定在所述柔性结构的前端，另一端固定于驱动处，所述柔性丝能与所述塑料套和套管相对滑动。

16.根据权利要求14或15所述的穿戴装置，其特征在于，所述穿戴装置还包括前关节绑带和后关节绑带，所述前关节绑带与所述柔性结构的前端连接，所述后关节绑带与所述柔性结构的末端连接。

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