CN111345977B - 一种棘轮式髋关节助行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棘轮式髋关节助行器，包括：腰部支撑装置，髋关节驱动装置，腿部支撑装置；髋关节驱动装置一端连接腰部支撑装置一端连接腿部支撑装置，髋关节驱动装置包括左侧驱动装置和右侧驱动装置，左侧驱动装置和右侧驱动装置分别包括：驱动装置内壳，驱动装置外壳，棘轮、棘齿，驱动件；棘齿固定在驱动装置外壳上，且棘齿与棘轮相配合；驱动件与驱动装置内壳连接，棘轮固定在驱动件上，并通过轴承与驱动装置外壳连接；腿部支撑装置用于固定于用户腿部。本发明公开的棘轮式髋关节助行器可为用户提供有效的行走辅助力。本发明棘轮式髋关节助行器增加用户使用的无约束感，并可有效避免危险情况发生时，助行器刚性部件对用户造成的二次伤害。

Description

一种棘轮式髋关节助行器

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，特别涉及一种棘轮式髋关节助行器。

背景技术

目前国内外在康复医疗领域的机器人设备逐渐增多，助行机器人是一类可以帮助具有行走障碍的患者恢复独立行走能力的康复医疗设备。

目前已有的电驱动助行器或外骨骼，基本均在髋关节采用电机直接驱动，由于电机连接高减速比减速器，使用户无法在输出端反向转动助力关节，当用户发生跌倒等危险情况时，此时由于用户无法人为反向驱动助力关节，助行器或外骨骼髋关节部位为刚性部件，极容易对用户造成不可逆转的伤害。

发明内容

本发明旨在克服现有技术存在的缺陷，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种棘轮式髋关节助行器。所述棘轮式髋关节助行器包括：腰部支撑装置，髋关节驱动装置，腿部支撑装置；

所述腰部支撑装置用于支撑于用户腰部；

所述髋关节驱动装置一端连接所述腰部支撑装置一端连接所述腿部支撑装置，所述髋关节驱动装置包括左侧驱动装置和右侧驱动装置，所述左侧驱动装置和右侧驱动装置分别包括：驱动装置内壳，驱动装置外壳，棘轮、棘齿，驱动件；

所述棘齿固定在驱动装置外壳上，且所述棘齿与所述棘轮相配合；

所述驱动件与驱动装置内壳连接，所述棘轮固定在所述驱动件上，并通过轴承与所述驱动装置外壳连接；

当所述棘轮在所述驱动件的驱动下逆时针转动时，所述棘齿随棘轮一起旋转并驱动所述驱动装置外壳一起逆时针转动；

当所述棘轮在所述驱动件的驱动下顺时针转动时，所述棘齿在棘轮上划过，且不随棘轮一起旋转；

所述腿部支撑装置用于固定于用户腿部。

在一些实施例中，所述棘轮式髋关节助行器还包括伸缩调节装置，所述伸缩调节装置包括左侧伸缩调节装置和右侧伸缩调节装置；

所述左侧伸缩调节装置设置在所述腰部支撑装置的左侧，并连接左侧驱动装置；

所述右侧伸缩调节装置设置在所述腰部支撑装置的右侧，并连接右侧驱动装置。

在一些实施例中，所述驱动件为盘式电机。

在一些实施例中，所述腰部支撑装置的内侧设置有背部海绵。

在一些实施例中，所述左侧伸缩调节装置包括：左侧扶手上段，左侧扶手下段，左侧背部锁紧装置和左侧扶手锁紧装置；

所述左侧扶手上段插入所述腰部支撑装置的左侧，可通过所述左侧背部锁紧装置来调整所述左侧扶手上段与所述腰部支撑装置的侧向距离；

所述左侧扶手下段插入所述左侧扶手上段中，可通过所述左侧扶手锁紧装置来调整所述左侧扶手上段与所述左侧扶手下段之间的距离。

在一些实施例中，所述右侧伸缩调节装置包括：右侧扶手上段，右侧扶手下段，右侧背部锁紧装置和右侧扶手锁紧装置；

所述右侧扶手上段插入所述腰部支撑装置的右侧，可通过所述右侧背部锁紧装置来调整所述右侧扶手上段与所述腰部支撑装置的侧向距离；

所述右侧扶手下段插入所述右侧扶手上段中，可通过所述右侧扶手锁紧装置来调整所述右侧扶手上段与所述右侧扶手下段之间的距离。

在一些实施例中，所述驱动装置外壳上设置有棘轮中心转轴，所述棘轮通过轴承与所述棘轮中心转轴连接。

在一些实施例中，所述腿部支撑装置包括：左侧大腿固定板以及右侧大腿固定板；

所述左侧大腿固定板通过大腿固定板铆钉与所述左侧驱动装置固定连接；

所述右侧大腿固定板通过大腿固定板铆钉与所述右侧驱动装置固定连接。

在一些实施例中，所述棘齿为4个，并相对所述棘轮的中心均匀分布。

在一些实施例中，所述髋关节驱动装置还包括弹簧片，所述弹簧片设置在所述驱动装置外壳的内周壁上，并可对对应的棘齿进行限位。

本发明的技术效果：本发明公开的棘轮式髋关节助行器可为用户提供有效的行走辅助力。通过髋关节驱动装置中的棘轮和棘轮的配合既可以保证产品能够有效的对穿戴用户提供明显的辅助行走力，又能使用户可以人为反向驱动助力关节，增加用户使用的无约束感，并可有效避免危险情况发生时，助行器刚性部件对用户造成的二次伤害。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的棘轮式髋关节助行器的整体结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的髋关节驱动装置的部分剖视图；

图3为根据本发明一个实施例的髋关节驱动装置的剖视图；

图4为根据本发明一个实施例的髋关节驱动装置的后视图。

附图中涉及的附图标记如下：

1-背部海绵，2-腰部支撑装置，3-左侧背部锁紧装置，

4-左侧扶手上段，5-左侧扶手锁紧装置，6-左侧扶手下段，

7-左侧驱动装置，8-左侧大腿固定板，9-右侧大腿固定板，

10-大腿固定板铆钉，11-右侧驱动装置，12-右侧扶手下段，

13-右侧扶手锁紧装置，14-右侧扶手上段，15-右侧背部锁紧装，

17-连接转轴，18-连接转轴挡圈，19-驱动装置外壳，20-棘齿转轴

21-棘齿转轴挡圈，22-棘轮中心转轴，23-轴承，25-棘轮端盖

26-电机固定螺钉，27-棘轮固定螺钉，28-驱动件，29-驱动装置内壳

30-连接头，31-连接头铆钉，32-棘轮，33-棘齿，34-弹簧片

35-驱动装置外盖，36-固定螺钉，40-腿部支撑装置，

50-左侧伸缩调节装置，60-右侧伸缩调节装置，100-棘轮式髋关节助行器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

参考图1至图4所示，示意出了根据本发明一个实施例的棘轮式髋关节助行器100。所述棘轮式髋关节助行器100包括：腰部支撑装置2，髋关节驱动装置，腿部支撑装置40；

所述腰部支撑装置2用于支撑于用户腰部；

所述髋关节驱动装置一端连接所述腰部支撑装置2一端连接所述腿部支撑装置40，所述髋关节驱动装置包括左侧驱动装置7和右侧驱动装置11，所述左侧驱动装置7和右侧驱动装置11分别包括：驱动装置内壳29，驱动装置外壳19，棘轮32、棘齿33，驱动件28；

所述棘齿33固定在驱动装置外壳19上，且所述棘齿33与所述棘轮32相配合；

所述驱动件28与驱动装置内壳29连接，所述棘轮32固定在所述驱动件28上，并通过轴承23与所述驱动装置外壳19连接；

当所述棘轮32在所述驱动件28的驱动下逆时针转动时，所述棘齿33随棘轮32一起旋转并驱动所述驱动装置外壳19一起逆时针转动；

当所述棘轮32在所述驱动件28的驱动下顺时针转动时，所述棘齿33在棘轮32上划过，且不随棘轮32一起旋转；

所述腿部支撑装置40用于固定于用户腿部。

在一些实施例中，所述棘轮式髋关节助行器还包括伸缩调节装置，所述伸缩调节装置包括左侧伸缩调节装置50和右侧伸缩调节装置60；

所述左侧伸缩调节装置50设置在所述腰部支撑装置2的左侧，并连接左侧驱动装置7；

所述右侧伸缩调节装置60设置在所述腰部支撑装置2的右侧，并连接右侧驱动装置11。

在一些实施例中，所述驱动件28为盘式电机。

在一些实施例中，所述腰部支撑装置2的内侧设置有背部海绵1。

在一些实施例中，所述左侧伸缩调节装置50包括：左侧扶手上段4，左侧扶手下段6，左侧背部锁紧装置3和左侧扶手锁紧装置5；

所述左侧扶手上段4插入所述腰部支撑装置2的左侧，可通过所述左侧背部锁紧装置3来调整所述左侧扶手上段4与所述腰部支撑装置2的侧向距离；

所述左侧扶手下段6插入所述左侧扶手上段4中，可通过所述左侧扶手锁紧装置5来调整所述左侧扶手上段4与所述左侧扶手下段6之间的距离。

在一些实施例中，所述右侧伸缩调节装置60包括：右侧扶手上段14，右侧扶手下段12，右侧背部锁紧装置15和右侧扶手锁紧装置13；

所述右侧扶手上段14插入所述腰部支撑装置2的右侧，可通过所述右侧背部锁紧装置15来调整所述右侧扶手上段14与所述腰部支撑装置2的侧向距离；

所述右侧扶手下段12插入所述右侧扶手上段14中，可通过所述右侧扶手锁紧装置13来调整所述右侧扶手上段14与所述右侧扶手下段12之间的距离。

在一些实施例中，所述驱动装置外壳19上设置有棘轮中心转轴22，所述棘轮32通过轴承23与所述棘轮中心转轴22连接。

在一些实施例中，所述腿部支撑装置40包括：左侧大腿固定板8以及右侧大腿固定板9；

所述左侧大腿固定板8通过大腿固定板铆钉10与所述左侧驱动装置7固定连接；

所述右侧大腿固定板9通过大腿固定板铆钉10与所述右侧驱动装置11固定连接。

在一些实施例中，所述棘齿33为4个，并相对所述棘轮32的中心均匀分布。

在一些实施例中，所述髋关节驱动装置还包括弹簧片34，所述弹簧片34设置在所述驱动装置外壳19的内周壁上，并可对对应的棘齿33进行限位。

如图2至图4所示，为根据本发明一个实施例的髋关节驱动装置的右侧驱动装置的结构示意图图。连接头30通过连接转轴17及连接转轴挡圈18与腰部支撑装置2连接。连接头30被连接头铆钉31固定在驱动装置内壳29上，驱动件28为盘式电机，其通过电机固定螺钉26与驱动装置内壳29连接。轴承23套在棘轮中心转轴22上，轴承23外侧套有棘轮32，棘轮32、棘轮端盖25通过棘轮固定螺钉27固定在驱动件28上。轴承23一侧贴在棘轮32上、一侧贴在棘轮转轴挡圈21上。棘轮中心转轴22、驱动装置外盖35通过固定螺钉36与驱动装置外壳19固定。棘齿33通过棘齿转轴20固定在驱动装置外壳19上，棘齿33一侧贴于驱动装置外壳19，一侧贴于棘齿转轴挡圈21。棘齿33在弹簧片34的作用下，尖端将紧贴棘轮32表面。

当驱动件28逆时针转动时，将带动棘轮32逆时针转动，由于棘齿33在弹簧片34作用下，尖端紧贴棘轮32表面，此时棘齿33将由于卡住而随棘轮32一起旋转，由于棘齿33固定在驱动装置外壳19上，因此，驱动装置外壳19将随驱动件28一起逆时针转动。驱动装置外壳19将带动右侧大腿固定板9逆时针转动，逆时针转到预定位置，由传感器检测到到达信号，此时驱动件28立即进行反向转动，当以此达到助力大腿抬升的目的。

驱动装置逆时针转到预定位置，由传感器检测到到达信号，此时驱动装置立即进行反向转动，而且反向转动速率大于正常人大腿由高处下落的速率，此时驱动件28将带动棘轮顺时针转动。

当驱动件28顺时针转动时，将带动棘轮32顺时针转动，由于棘齿33在弹簧片34作用下，尖端紧贴棘轮32表面，此时棘齿未被棘轮卡住，因此只要电机转动速度大于大腿下落速度，大腿即可无阻力下落，不影响正常走路。

左侧驱动装置的结构与右侧驱动装置一样，故运功方式也一样。

根据本发明一个实施例的髋关节驱动装置具有结构紧凑、方便携带、穿戴体验好、灵活性高、操作简单、助行效果明显等诸多优点。

本领域内的技术人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种棘轮式髋关节助行器，其特征在于，包括：腰部支撑装置，髋关节驱动装置，腿部支撑装置；

所述腰部支撑装置用于支撑于用户腰部；

所述髋关节驱动装置一端连接所述腰部支撑装置，一端连接所述腿部支撑装置，所述髋关节驱动装置包括左侧驱动装置和右侧驱动装置，所述左侧驱动装置和右侧驱动装置分别包括：驱动装置内壳，驱动装置外壳，棘轮、棘齿，驱动件；所述棘齿为4个，并相对所述棘轮的中心均匀分布；

所述棘齿固定在驱动装置外壳上，且所述棘齿与所述棘轮相配合；

所述驱动件与驱动装置内壳连接，所述棘轮固定在所述驱动件上，并通过轴承与所述驱动装置外壳连接；

当所述棘轮在所述驱动件的驱动下逆时针转动时，所述棘齿随棘轮一起旋转并驱动所述驱动装置外壳一起逆时针转动；所述驱动装置外壳带动腿部支撑装置逆时针转动，以此助力大腿抬升，驱动装置逆时针转动到预定位置，驱动装置立即进行反向转动；

当所述棘轮在所述驱动件的驱动下顺时针转动时，所述棘齿在棘轮上划过，且不随棘轮一起旋转；电机转动速度大于大腿下落速度，大腿即可无阻力下落；

所述腿部支撑装置用于固定于用户腿部；

还包括伸缩调节装置，所述伸缩调节装置包括左侧伸缩调节装置和右侧伸缩调节装置；

所述左侧伸缩调节装置设置在所述腰部支撑装置的左侧，并连接左侧驱动装置；所述右侧伸缩调节装置设置在所述腰部支撑装置的右侧，并连接右侧驱动装置。

2.根据权利要求1所述的棘轮式髋关节助行器，其特征在于，所述驱动件为盘式电机。

3.根据权利要求1所述的棘轮式髋关节助行器，其特征在于，所述腰部支撑装置的内侧设置有背部海绵。

4.根据权利要求1所述的棘轮式髋关节助行器，其特征在于，所述左侧伸缩调节装置包括：左侧扶手上段，左侧扶手下段，左侧背部锁紧装置和左侧扶手锁紧装置；

所述左侧扶手上段插入所述腰部支撑装置的左侧，可通过所述左侧背部锁紧装置来调整所述左侧扶手上段与所述腰部支撑装置的侧向距离；

所述左侧扶手下段插入所述左侧扶手上段中，可通过所述左侧扶手锁紧装置来调整所述左侧扶手上段与所述左侧扶手下段之间的距离。

5.根据权利要求1所述的棘轮式髋关节助行器，其特征在于，所述右侧伸缩调节装置包括：右侧扶手上段，右侧扶手下段，右侧背部锁紧装置和右侧扶手锁紧装置；

所述右侧扶手上段插入所述腰部支撑装置的右侧，可通过所述右侧背部锁紧装置来调整所述右侧扶手上段与所述腰部支撑装置的侧向距离；

所述右侧扶手下段插入所述右侧扶手上段中，可通过所述右侧扶手锁紧装置来调整所述右侧扶手上段与所述右侧扶手下段之间的距离。

6.根据权利要求1所述的棘轮式髋关节助行器，其特征在于，所述驱动装置外壳上设置有棘轮中心转轴，所述棘轮通过轴承与所述棘轮中心转轴连接。

7.根据权利要求1所述的棘轮式髋关节助行器，其特征在于，所述腿部支撑装置包括：左侧大腿固定板以及右侧大腿固定板；

所述左侧大腿固定板通过大腿固定板铆钉与所述左侧驱动装置固定连接；

所述右侧大腿固定板通过大腿固定板铆钉与所述右侧驱动装置固定连接。

8.根据权利要求1所述的棘轮式髋关节助行器，其特征在于，所述髋关节驱动装置还包括弹簧片，所述弹簧片设置在所述驱动装置外壳的内周壁上，并可对对应的棘齿进行限位。

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