CN111840007A - 一种被动型膝关节辅助外骨骼装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种被动型膝关节辅助外骨骼装置。该装置包括大腿组件、小腿组件及锁定组件；其中，大腿组件用于穿戴在用户的大腿部；小腿组件与大腿组件转动连接，用于穿戴在用户的小腿部；锁定组件包括驱动件以及锁定件，其中，大腿组件和小腿组件中的其中一个与驱动件连接，另一个上形成有与锁定件对应的锁定槽，驱动件驱动锁定件伸入或移出锁定槽以将大腿组件和小腿组件锁定或放松；该装置不仅能够实现大腿组件和小腿组件的锁定和放松的切换，且切换过程较为简单；同时，不会出现“卡壳”问题。

Description

一种被动型膝关节辅助外骨骼装置

技术领域

本发明涉及外骨骼助力技术领域，尤其涉及一种被动型膝关节辅助外骨骼装置。

背景技术

膝关节辅助外骨骼装置是一种辅助人体行走的穿戴式装置，常用于截瘫患者行走康复或正常人行走助力。

目前，为了使膝关节辅助外骨骼装置能够在用户的腿部站立时为用户提供支撑，并在用户的腿部摆动时又能使用户的腿部自由摆动，一般在膝关节辅助外骨骼装置的大腿支架和小腿支架的其中一个上设置一直齿条锁头，另一个上设置齿轮，以通过二者的啮合与脱离实现大腿支架和小腿支架的锁定和放松的切换，进而在用户的腿部站立时将大腿支架和小腿支架锁定，在用户的腿部摆动时实现自动解锁，以辅助用户行走。

然而，上述结构不仅传动方式复杂，且在锁定和放松切换时容易出现“卡壳”，即用户的腿部开始摆动时齿轮难以从锁头中拔出，造成用户的腿部无法自由活动的问题。

发明内容

本申请提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置，能够解决现有技术中大腿组件和小腿组件的锁定和放松的切换过程较为复杂及容易在切换过程中出现“卡壳”的问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种被动型膝关节辅助外骨骼装置。该装置包括大腿组件、小腿组件及锁定组件；其中，大腿组件用于穿戴在用户的大腿部；小腿组件与大腿组件转动连接，用于穿戴在用户的小腿部；锁定组件包括驱动件以及锁定件，其中，大腿组件和小腿组件中的其中一个与驱动件连接，另一个上形成有与锁定件对应的锁定槽，驱动件驱动锁定件伸入或移出锁定槽以将大腿组件和小腿组件锁定或放松。

其中，还包括一控制器，控制器与驱动件连接，控制器用于在用户的腿部站立时，控制驱动件带动锁定件伸入锁定槽中，以将大腿组件和小腿组件锁定；在用户的腿部摆动时，控制驱动件带动锁定件移出锁定槽，以使大腿组件和小腿组件放松。

其中，锁定槽的槽壁处设置有至少一个转动组件，在锁定件进行运动时，转动组件由锁定件带动转动，从而辅助锁定件伸入或移出锁定槽。

其中，转动组件包括第一转动轴和第一轴承；其中，第一转动轴与锁定槽的槽壁固定连接；第一轴承的内圈套设在第一转动轴上，在锁定件进行运动时，第一轴承由锁定件带动转动，从而辅助锁定件伸入或移出锁定槽。

其中，锁定件远离驱动件的一端设置有至少一个转动组件，转动组件部分暴露于锁定件的侧壁，在锁定件伸入或移出锁定槽时，转动组件与锁定槽的槽壁接触并转动，以辅助锁定件伸入或移出锁定槽。

其中，小腿组件朝向大腿组件的一端设置有转动孔；装置还包括用于连接大腿组件和小腿组件的连接组件，连接组件包括第二转动轴、第二轴承和固定件；其中，第二转动轴设置在大腿组件朝向小腿组件的一端；第二轴承的内圈套设在第二转动轴上，且第二轴承的外圈固定设置在小腿组件的转动孔内；固定件与第二转动轴配合以将小腿组件固定在第二转动轴上。

其中，第二转动轴包括第一轴体和第二轴体；其中，第一轴体设置在大腿组件背离用户的腿部的一侧表面；且第二轴承的内圈套设在第一轴体的外表面；第二轴体设置在第一轴体背离大腿组件的一侧表面，固定件与第二轴体配合，以将小腿组件装配在第一轴体上；其中，第一轴体的径向尺寸大于第二轴体的径向尺寸。

其中，装置还包括弹性件，设置在大腿组件和小腿组件的连接处，用于在大腿组件和小腿组件之间的夹角发生变化时储存或释放能量。

其中，弹性件为扭簧，转动孔包括相互连通的第一通孔部和第二通孔部，小腿组件通过第一通孔部套设在第二轴承的外圈，扭簧设置在第二通孔部内，且扭簧的一端与第二通孔部的侧壁卡接，扭簧的另一端与第二轴体固定连接。

其中，小腿组件的与地面接触的位置套设有第一弹性套，以缓冲地面冲击力；锁定件背离驱动件的一端套设有第二弹性套，以在用户的腿部站立并呈预设角度后通过锁定件将小腿组件和大腿组件锁定。

本申请提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置，通过设置大腿组件，以穿戴在用户的大腿部；同时，通过设置小腿组件，以穿戴在用户的小腿部，从而通过该大腿组件和小腿组件以将该装置固定在用户的腿部；进一步地，通过将该装置中的小腿组件与大腿组件转动连接，以在用户的腿部摆动时能够使用户的腿部自由活动，进而辅助用户做康健锻炼或行走；另外，通过设置锁定组件，将锁定组件设置成包括驱动件以及锁定件，并将驱动件与大腿组件和小腿组件中的其中一个连接，在另一个上形成与锁定件对应的锁定槽，并通过驱动件驱动锁定件伸入或移出锁定槽以将大腿组件和小腿组件锁定或放松，从而实现大腿组件和小腿组件的锁定和放松的切换；其中，由于该装置仅需要驱动锁定件伸入或移出锁定槽即可实现大腿组件和小腿组件之间的锁定或放松，不仅过程较为简单；且由于锁定件与锁定槽之间不存在啮合现象，在锁定与放松的切换过程中不会出现“卡壳”问题。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置的人体穿戴示意图；

图2为本申请一实施例提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置的整体结构示意图；

图3为本申请一实施例提供的第一视觉下被动型膝关节辅助外骨骼装置的膝关节处未装配前的结构示意图；

图4为本申请一实施例提供的大腿组件和小腿组件处于锁定状态时二者连接处的结构示意图；

图5为本申请一实施例提供的大腿组件和小腿组件处于放松状态时二者连接处的结构示意图；

图6为本申请一实施例提供的第二视觉下被动型膝关节辅助外骨骼装置的膝关节处未装配前的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“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。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)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。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。

请参阅图1至图3，其中，图1为本申请一实施例提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置的人体穿戴示意图；图2为本申请一实施例提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置的整体结构示意图；图3为本申请一实施例提供的第一视觉下被动型膝关节辅助外骨骼装置的膝关节处未装配前的结构示意图。

在本实施例中，提供一种被动型膝关节辅助外骨骼装置10。该被动型膝关节辅助外骨骼装置10可用于穿戴在人体的腿部，以为人体行走提供助力或者辅助截瘫患者行走并进行康复锻炼。在具体实施例中，用户的每条腿上均可穿戴一个本申请提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置10，具体穿戴方式可参见图1。当然，在其它实施例中，用户也可选择仅在其中一条腿上穿戴该被动型膝关节辅助外骨骼装置10，本实施例对此并不加以限制。

具体的，该被动型膝关节辅助外骨骼装置10包括大腿组件11、小腿组件12、锁定组件13以及连接组件14。

其中，大腿组件11用于穿戴在用户的大腿部，以与用户的大腿部固定。

具体的，参见图2，大腿组件11包括大腿支架111和大腿固定件112；其中，大腿支架111具体可为一杆体结构，用于抵靠在用户大腿部的一侧；大腿固定件112与大腿支架111连接，用于将大腿支架111与用户的大腿部固定。

在一具体实施例中，大腿支架111从中间位置朝向两端的尺寸逐渐增大；且大腿支架111的两端具体呈一外凸的弧形结构。

在一具体实施例中，大腿固定件112可为一环形结构，且环形结构的一侧设置有开口，当需要将该装置10穿戴在用户的大腿部时，沿着环形结构的开口朝两侧将环形结构打开以使用户的大腿部从环形结构的开口处进入环形结构，并在进入之后通过环形结构的侧壁卡紧在用户的大腿部，以将大腿支架111固定在用户的大腿部。

具体的，为了避免大腿固定件112蹭伤用户的大腿部，上述环形结构的材质可为橡胶或其它具有弹性的材料。

在另一具体实施例中，大腿固定件112也可为一柔性绑带。具体的，大腿固定件112可呈一长条状结构，大腿固定件112的一端固定连接在大腿支架111的一侧，大腿固定件112的另一端为活动端，该活动端与大腿支架111的另一侧活动连接，以方便用户穿戴；同时在穿戴好之后，通过调节该活动端以对大腿支架111进行固定。具体的，大腿支架111的另一侧可设置有一通孔，大腿固定件112的活动端可穿进该通孔并进行系绑，以对大腿支架111进行固定；当然，在其它实施例中，大腿固定件112也可为弹性带，弹性带的两端固定连接在大腿支架111的两侧。

具体的，大腿固定件112也可包括第一左绑带和第一右绑带，且第一左绑带和第一右绑带相对设置在大腿支架111的两侧；同时，第一左绑带和第一右绑带的一端与大腿支架111连接，第一左绑带和第一右绑带的另一端可绑合在一起，以通过第一左绑带和第一右绑带将大腿支架111与用户的腿部固定；具体的，第一左绑带和第一右绑带均为两条，且每个第一左绑带上设置有一环形扣，第一右绑带具体可穿进该环形扣中以与第一左绑带绑合；当然，第一左绑带和第一右绑带也可直接系在一起，本实施例对此并不加以限制。

其中，小腿组件12用于穿戴在用户的小腿部，以通过该大腿组件11和小腿组件12将该装置10固定在用户的腿部；进一步地，该小腿组件12与大腿组件11转动连接，以在用户的腿部摆动时能够使用户的腿部自由活动，进而辅助用户进行康健锻炼或行走。

具体的，小腿组件12包括小腿支架121和小腿固定件122；其中，小腿支架121具体可为一杆体结构，用于抵靠在用户小腿部的一侧；小腿固定件122与小腿支架121连接，用于将小腿支架121与用户的小腿部固定。

具体的，小腿支架121从中间位置朝向两端的尺寸逐渐增大；且小腿支架121朝向大腿支架111的一端的尺寸大于远离大腿支架111的一端的尺寸；具体的，小腿支架121朝向大腿支架111的一端呈一外凸的弧形结构。

具体的，小腿固定件122的具体结构与功能，以及小腿固定件122与小腿支架121之间的连接关系具体可参见上述关于大腿固定件112的具体结构与功能，以及大腿固定件112与大腿支架111之间的连接关系，且可实现相同或相似的技术效果，具体可参见上述相关文字描述，在此不再赘述。

在一具体实施例中，小腿组件12的与地面接触的位置套设有第一弹性套，以缓冲地面冲击力，进而防止地面冲击力对用户的膝关节造成伤害；具体的，第一弹性套的材质可为橡胶。

其中，锁定组件13用于在用户的腿部站立时将大腿组件11和小腿组件12锁定，以通过大腿组件11和小腿组件12为用户提供支撑，防止用户摔伤；并在用户的腿部摆动时将大腿组件11和小腿组件12放松(即解锁)，以使用户的腿部能够自由摆动，进而进行康健锻炼或行走。

具体的，锁定组件13包括驱动件131以及连接于驱动件131的动力输出端的锁定件132。

在一具体实施例中，参见图2，驱动件131具体与大腿组件11连接，小腿组件12上形成有与锁定件132对应的锁定槽1211，以下实施例均以此为例；当然，在其它实施例中，上述驱动件131也可与小腿组件12连接，锁定槽1211具体可形成在大腿组件11上，本申请对此并不加以限制。

具体的，驱动件131可驱动锁定件132伸入或移出锁定槽1211以将大腿组件11和小腿组件12锁定或放松；具体的，当用户的腿部站立时，驱动件131驱动锁定件132伸入锁定槽1211中以将大腿组件11和小腿组件12锁定，进而为用户的腿部提供支撑；当用户的腿部自由摆动时，驱动件131驱动锁定件132移出锁定槽1211，以使大腿组件11和小腿组件12之间能够自由转动，进而使用户的腿部能够自由活动，以进行康健锻炼或行走。其中，由于该装置10仅需要驱动锁定件132伸入或移出锁定槽1211即可实现大腿组件11和小腿组件12之间的锁定或放松，不仅过程较为简单；且由于锁定件132与锁定槽1211之间不存在啮合现象，在锁定与放松的切换过程中不会出现“卡壳”问题。

具体的，上述驱动件131可为气缸。

在一具体实施例，该装置10还包括控制器(图未示)，控制器与驱动件131连接，用于在用户的腿部站立时，控制驱动件131带动锁定件132伸入锁定槽1211中，以将大腿组件11和小腿组件12锁定；在用户的腿部摆动时，控制驱动件131带动锁定件132移出锁定槽1211，以使大腿组件11和小腿组件12放松。

具体的，控制器可通过控制驱动件131的通电与断电来实现对驱动件131的控制。

在一实施例中，锁定件132可为一常伸推杆，即，控制器控制驱动件131未通电时，锁定件132位于小腿组件12上的锁定槽1211内；具体的，当用户的腿部站立之后，即用户进入站立期后，控制器控制驱动件131不通电，锁定组件13中的锁定件132位于小腿组件12上的锁定槽1211内，以阻止大腿组件11和小腿组件12转动，进而实现站立辅助支撑；具体的，锁定组件13将大腿组件11和小腿组件12锁定的状态具体可参见图4，图4为本申请一实施例提供的大腿组件和小腿组件处于锁定状态时二者连接处的结构示意图。而当用户从站立期进入摆动期，控制器控制驱动件131通电，以使驱动件131带动锁定件132回缩，即，使驱动件131带动锁定件132朝向远离锁定槽1211的方向移动以使锁定件132与锁定槽1211分离，从而使大腿组件11和小腿组件12之间能够自由转动，进而使穿戴该装置10的用户的腿部能够自由活动，以进行康健锻炼；具体的，锁定件132与锁定槽1211分离后，大腿组件11和小腿组件12放松后的状态具体可参见图5，图5为本申请一实施例提供的大腿组件和小腿组件处于放松状态时二者连接处的结构示意图。需要说明的是，当用户进入摆动期后用户的腿部可自由活动。

在另一实施例中，锁定件132具体可为一常缩推杆；即，控制器控制驱动件131未通电时，锁定件132位于小腿组件12上的锁定槽1211之外；具体的，当用户进入站立期后，控制器控制驱动件131通电，以使驱动件131带动锁定件132伸出并进入锁定槽1211内，从而阻止大腿组件11和小腿组件12转动，进而实现站立辅助支撑，具体可参见图4；当用户从站立期进入摆动期，控制器控制驱动件131断电，锁定件132在驱动件131的带动下回缩并与锁定槽1211分离，从而使大腿组件11和小腿组件12之间能够自由转动，进而使穿戴该装置10的用户的腿部能够自由活动，以进行康健锻炼；具体的，锁定件132与锁定槽1211分离后，大腿组件11和小腿组件12放松后的状态具体可参见图5。

具体的，上述常伸推杆和常缩推杆具体可为电磁推杆、电磁铁、直线电机或旋转电机组合滚珠丝杠。

具体的，该装置10还包括压力传感器，压力传感器具体可穿戴在用户的脚部，用于检测用户脚部的压力；在具体实施例中，控制器具体可根据压力传感器检测到的压力数据来控制驱动件131的通电或断电；具体的，压力传感器将压力信号传输至控制器，当控制器识别到脚部的压力大于预设压力值后，控制器控制驱动件131通电或断电，以使驱动件131带动锁定件132伸入锁定槽1211中以将大腿组件11和小腿组件锁定，从而为用户提供辅助支撑。

进一步地，为了使锁定件132伸入锁定槽1211之后，大腿组件11与小腿组件12能够在转动一预设角度之后再通过锁定件132将大腿组件11和小腿组件12锁定，即，在用户的腿部站立并允许膝关节高阻力弯曲预设角度之后将小腿组件12和大腿组件11锁定，锁定件132朝向锁定槽1211的一端套设有第二弹性套；当然，在其它具体实施例中，也可在锁定件132朝向锁定槽1211的一端设置弹性块133，以使锁定件132伸入锁定槽1211之后，大腿组件11和小腿组件12之间仍然能够转动一定角度，防止突然卡死造成用户站立不稳而摔倒的事故发生。其中，第二弹性套或弹性块133的材质具体可为橡胶；预设角度具体可为0-10°。

其中，锁定槽1211具体可为一矩形槽，锁定件132伸入或移出该矩形槽即可实现将大腿组件11与小腿组件12之间的锁定与放松，相比于现有技术中通过驱动直齿条锁头与齿轮的啮合与脱离实现大腿支架111和小腿支架121的锁定和放松的切换，过程较为简单，且不会出现“卡壳”问题。

进一步地，在一实施例中，为了降低锁定件132在伸入或移出锁定槽1211的过程中与锁定槽1211之间的移动摩擦力，锁定槽1211的槽壁处设置有至少一个转动组件15，在锁定件132进行运动时，即锁定件132伸入或移出锁定槽1211的过程中，转动组件15由锁定件132带动转动，从而辅助锁定件132伸入或移出锁定槽1211，进而降低锁定件132与锁定槽1211之间的移动摩擦力。

在一具体实施例中，锁定槽1211相对的两侧壁上分别设置有一个转动组件15，使得锁定件132伸入或脱离锁定槽1211的摩擦为滚动摩擦，从而实现锁定件132通过微小力就可伸入或脱离小腿组件12上的锁定槽1211，进而实现大腿组件11和小腿组件12之间的微力自动锁紧和放松的自由切换。

具体的，转动组件15包括第一转动轴151和第一轴承152；其中，第一转动轴151与锁定槽1211的槽壁固定连接；在一实施例中，第一转动轴151具体可为一异形螺钉，且在具体实施例中，参见图3，锁定槽1211沿垂直于锁定件132的移动方向上设置有螺纹孔，异形螺钉具体可穿设在该螺纹孔中以与锁定槽1211固定连接。其中，第一轴承152的内圈套设在第一转动轴151上，在锁定件132进行运动时，即锁定件132伸入或移出锁定槽1211的过程中，第一轴承152由锁定件132带动转动，从而辅助锁定件132伸入或移出锁定槽1211。

当然，在其它实施例中，为了降低锁定件132在伸入或移出锁定槽1211的过程中与锁定槽1211之间的移动摩擦力，也可将转动组件15设置在锁定件132远离驱动件131的一端，且转动组件15部分暴露于锁定件132的侧壁，在锁定件132伸入或移出锁定槽1211时，转动组件15暴露于锁定件132的侧壁的部分位置与锁定槽1211的槽壁接触并转动，以辅助锁定件132伸入或移出锁定槽1211。

具体的，在该实施例中，转动组件15中的第一转动轴151，其与锁定件132远离驱动件131的一端固定连接；且在具体实施例中，第一转动轴151的两端可焊接在锁定件132上以实现与锁定件132的固定连接，或参见上述第一转动轴151与锁定槽1211的槽壁固定连接的方式与锁定件132固定连接，在此不做限定；其中，第一轴承152的内圈同样套设在第一转动轴151上，在锁定件132进行运动时，即锁定件132伸入或移出锁定槽1211的过程中，第一轴承152与锁定槽1211的槽壁接触并转动，从而辅助锁定件132伸入或移出锁定槽1211。

当然，在其它实施例中，转动组件15也可为设置在锁定槽1211内或锁定件132上的滚筒，本实施例对此并不加以限制。

其中，连接组件14用于连接大腿组件11和小腿组件12；具体的，小腿组件12朝向大腿组件11的一端设置有转动孔，连接组件14具体包括第二转动轴141、第二轴承142和固定件143。

其中，第二转动轴141设置在大腿组件11朝向小腿组件12的一端；在一具体实施例中，第二转动轴141包括第一轴体1411和第二轴体1412；其中，第一轴体1411设置在大腿组件11背离用户的腿部的一侧表面，其具体可为一凸台；当然，在其它实施例中，第一轴体1411也可设置在大腿组件11靠近用户的腿部的一侧表面，本实施例对此并不加以限制；第二轴体1412设置在第一轴体1411背离大腿组件11的一侧表面，其具体可为一圆柱体，且圆柱体从第一轴体1411的表面沿背离大腿组件11的方向延伸。其中，第一轴体1411的径向尺寸大于第二轴体1412的径向尺寸。

其中，第二轴承142的内圈套设在第二转动轴141上，且第二轴承142的外圈固定设置在小腿组件12的转动孔内；具体的，第二轴承142的内圈套设在第一轴体1411的外表面。

其中，固定件143与第二转动轴141配合以将小腿组件12装配在第二转动轴141上；具体的，固定件143可为一壳体结构；且在具体实施例中，该壳体的中间位置设置有一通孔，该壳体具体通过该通孔固定套设在第二轴体1412的外表面，以将小腿组件12装配在第一轴体1411上，并通过该壳体罩设大腿组件11和小腿组件12的连接处，以增加该装置10的整体美观度。

在一具体实施例中，该装置10还包括弹性件16，弹性件16具体设置在大腿组件11和小腿组件12的连接处，用于在大腿组件11和小腿组件12之间的夹角发生变化时储存或释放能量。

具体的，在一实施例中，参见图6，图6为本申请一实施例提供的第二视觉下被动型膝关节辅助外骨骼装置的膝关节处未装配前的结构示意图；弹性件16可为扭簧，小腿组件12上设置的转动孔具体可包括相互连通的第一通孔部1212和第二通孔部1213，小腿组件12具体通过第一通孔部1212套设在第二轴承142的外圈；在具体实施例中，扭簧设置在第二通孔部1213内，且扭簧的一端与第二通孔部1213的侧壁卡接，扭簧的另一端与第二轴体1412固定连接，以在大腿组件11和小腿组件12之间的夹角发生变化时储存或释放能量。具体的，用户腿部的摆动期包括伸展阶段和屈曲阶段，当用户进入摆动屈曲阶段之后，弹性件16被压缩以存储能量，而当用户从摆动屈曲阶段进入摆动伸展阶段则释放能量，以提供伸展助力。

进一步地，在小腿组件12内嵌入弹性件16可具有一定的减震作用。

具体的，第二通孔部1213的侧壁上设置有一与扭簧的一端对应的凹坑，扭簧的一端具体可伸入该凹坑中以与第二通孔部1213的侧壁卡接；第二轴体1412上开设有一卡槽，扭簧的另一端具体可伸入该卡槽中，以与第二轴体1412固定连接。

进一步地，在一实施例中，参见图2，该装置10还包括脚部组件17；脚部组件17具体与小腿组件12转动连接，用于穿戴在用户的脚部。

在一具体实施例中，脚部组件17具体可穿戴在用户的鞋体上；具体的，脚部组件17包括脚部框架171和脚部固定件172；其中，脚部框架171用于与用户的鞋底接触；脚部固定件172与脚部框架171连接，用于绕设用户的鞋面以将脚部框架171与用户穿戴的鞋体固定。

在一实施例中，脚部框架171具体可包括底板1711和两个支撑架1712。

其中，底板1711用于与用户的鞋底接触，底板1711的形状与用户鞋底的形状匹配；且底板1711朝向用户鞋底的一侧表面可设置有若干防滑凸起，以增大底板1711与用户鞋底之间的摩擦力，避免滑移；当然，底板1711朝向用户鞋底的一侧表面也可设置若干防滑凹坑，本实施例对此并不加以限制。

其中，支撑架1712具体可为一中空的三角板结构，两个支撑架1712具体设置在底板1711的相对两侧，用于连接并支撑小腿组件12，同时垫高小腿组件12，以使小腿组件12和脚部组件17的连接处与用户踝关节对应，从而方便用户穿戴并行走。在一具体实施例中，支撑架1712的一端与底板1711一体成型，支撑架1712的另一端与小腿组件12转动连接；具体的，支撑架1712的另一端与小腿组件12转动连接的具体实施方式可参见上述大腿组件11和小腿组件12之间的转动连接的具体实施方式，且可实现相同或相似的技术效果，本实施例对此并不加以限制。

其中，脚部固定件172具体可为一弹性带，弹性带的两端分别固定在两个支撑架1712上。当然，在其它实施例中，脚部固定件172的一端也可固定连接在其中一个支撑架1712上，脚部固定件172的另一端为活动端，脚部固定件172的活动端可与另一个支撑架1712连接，以方便用户穿戴，同时在穿戴好之后，将脚部固定件172绕过用户的鞋面并固定在另一个支撑架1712，具体的固定方式可参见上述关于大腿固定件112为柔性绑带时的固定方式，在此不再赘述。

具体的，脚部固定件172也可包括第二左绑带和第二右绑带，且第二左绑带和第二右绑带分别设置在两个支撑架1712上；具体的，第二左绑带和第二右绑带的一端分别与两个支撑架1712中的其中一个支撑架1712连接，第二左绑带和第二右绑带的另一端可绑合在一起，以通过第二左绑带和第二右绑带将脚部框架171与用户的脚部固定；具体的，第二左绑带和第二右绑带均为两条，且每个第二左绑带上设置有一环形扣，第二右绑带具体可穿进环形扣以与第二左绑带绑合；当然，第二左绑带和第二右绑带也可直接系在一起，本实施例对此并不加以限制。

本实施例提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置10，其结构加工简单，质量较轻，体积较小，即可以单独作为膝关节矫形器使用，也可与多种现有的刚性或柔性下肢外骨骼直接结合，为下肢无力患者或负重行走人群提供膝关节站立支撑和摆动助力。

具体的，在其它实施例中，当驱动件131与小腿组件12连接，锁定槽1211形成在大腿组件11上时，锁定件132在驱动件131的驱动下朝向或远离小腿组件12运动，以伸入或移出形成在小腿组件12上的锁定槽1211；该实施例所涉及的具体工作原理可参见上述相关文字描述，在此不再赘述。

本实施例提供的被动型膝关节辅助外骨骼装置10，通过设置大腿组件11，以穿戴在用户的大腿部；同时，通过设置小腿组件12，以穿戴在用户的小腿部，从而通过该大腿组件11和小腿组件12以将该装置10固定在用户的腿部；进一步地，通过将该装置10中的小腿组件12与大腿组件11转动连接，以在用户的腿部摆动时能够使用户的腿部自由活动，进而辅助用户做康健锻炼或行走；另外，通过设置锁定组件13，将锁定组件13设置成包括驱动件131以及锁定件132，并将驱动件131与大腿组件11和小腿组件12中的其中一个连接，在另一个上形成与锁定件132对应的锁定槽1211，并通过驱动件131驱动锁定件132伸入或移出锁定槽1211以将大腿组件11和小腿组件12锁定或放松，从而实现大腿组件11和小腿组件12的锁定和放松的切换；其中，由于该装置10仅需要驱动锁定件132伸入或移出锁定槽1211即可实现大腿组件11和小腿组件12之间的锁定或放松，不仅过程较为简单；且由于锁定件132与锁定槽1211之间不存在啮合现象，在锁定与放松的切换过程中不会出现“卡壳”问题。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，包括：

大腿组件，用于穿戴在用户的大腿部；

小腿组件，与所述大腿组件转动连接，用于穿戴在所述用户的小腿部；

锁定组件，包括驱动件以及锁定件，其中，所述大腿组件和所述小腿组件中的其中一个与所述驱动件连接，另一个上形成有与所述锁定件对应的锁定槽，所述驱动件驱动所述锁定件伸入或移出所述锁定槽，以将所述大腿组件和所述小腿组件锁定或放松。

2.根据权利要求1所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，还包括一控制器，所述控制器与所述驱动件连接，所述控制器用于在所述用户的腿部站立时，控制所述驱动件带动所述锁定件伸入所述锁定槽中，以将所述大腿组件和所述小腿组件锁定；在所述用户的腿部摆动时，控制所述驱动件带动所述锁定件移出所述锁定槽，以使所述大腿组件和所述小腿组件放松。

3.根据权利要求1所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述锁定槽的槽壁处设置有至少一个转动组件，在所述锁定件进行运动时，所述转动组件由所述锁定件带动转动，从而辅助所述锁定件伸入或移出所述锁定槽。

4.根据权利要求3所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述转动组件包括：

第一转动轴，与所述锁定槽的槽壁固定连接；

第一轴承，所述第一轴承的内圈套设在所述第一转动轴上，在所述锁定件进行运动时，所述第一轴承由所述锁定件带动转动，从而辅助所述锁定件伸入或移出所述锁定槽。

5.根据权利要求1所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述锁定件远离所述驱动件的一端设置有至少一个转动组件，所述转动组件部分暴露于所述锁定件的侧壁，在所述锁定件伸入或移出所述锁定槽时，所述转动组件与所述锁定槽的槽壁接触并转动，以辅助所述锁定件伸入或移出所述锁定槽。

6.根据权利要求1-5任一项所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述小腿组件朝向所述大腿组件的一端设置有转动孔；所述装置还包括用于连接所述大腿组件和所述小腿组件的连接组件，所述连接组件包括：

第二转动轴，设置在所述大腿组件朝向所述小腿组件的一端；

第二轴承，第二轴承的内圈套设在所述第二转动轴上，且所述第二轴承的外圈固定设置在所述小腿组件的转动孔内；

固定件，与所述第二转动轴配合以将所述小腿组件固定在所述第二转动轴上。

7.根据权利要求6所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述第二转动轴包括：

第一轴体，设置在所述大腿组件背离所述用户的腿部的一侧表面；且所述第二轴承的内圈套设在所述第一轴体的外表面；

第二轴体，设置在所述第一轴体背离所述大腿组件的一侧表面，所述固定件与所述第二轴体配合，以将所述小腿组件装配在所述第一轴体上；其中，所述第一轴体的径向尺寸大于所述第二轴体的径向尺寸。

8.根据权利要求7所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述装置还包括弹性件，设置在所述大腿组件和所述小腿组件的连接处，用于在所述大腿组件和所述小腿组件之间的夹角发生变化时储存或释放能量。

9.根据权利要求8所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述弹性件为扭簧，所述转动孔包括相互连通的第一通孔部和第二通孔部，所述小腿组件通过所述第一通孔部套设在所述第二轴承的外圈，所述扭簧设置在所述第二通孔部内，且所述扭簧的一端与所述第二通孔部的侧壁卡接，所述扭簧的另一端与所述第二轴体固定连接。

10.根据权利要求1-5任一项所述的被动型膝关节辅助外骨骼装置，其特征在于，所述小腿组件的与地面接触的位置套设有第一弹性套，以缓冲地面冲击力；

所述锁定件背离所述驱动件的一端套设有第二弹性套，以在所述用户的腿部站立并呈预设角度后通过所述锁定件将所述小腿组件和所述大腿组件锁定。

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