CN112076069B - 一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼及行走助力系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外骨骼，特别是一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，包括柔性关节，柔性关节在行走运动支撑期内外环支撑体相对，关节表现为刚性，提供支持力并减小膝关节内力，保护膝关节。摆动期内外环支撑体错开，受到较小的载荷后，内环支撑体挤压外环柔性体，能够在较大范围内产生形变，膝关节转动时外骨骼关节瞬时转轴跟随人体关节对中，不会对膝关节造成额外载荷。同时，本发明中还涉及一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统。本发明解决了“提供一种同时具有刚性和柔性的外骨骼膝关节”的技术问题，在行走运动时，在外骨骼膝关节提供体重支撑时表现为刚性，减小膝关节负载，在人体关节摆动时表现为柔性，具有膝关节保护功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种外骨骼，特别是一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼；同时，本发明中还涉及一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统。
背景技术
Ekso Bionics研发了一种用于步态训练的医疗外骨骼Ekso，可以针对不同患病程度的偏瘫和瘫痪患者进行治疗[1]。Cyberdyne公司研发了Hybrid Assistive Limb（混合辅助肢体，HAL），设备基于肌电信号，感知人体的运动意图，从而为残疾人提供行走助力[2]。苏黎世联邦理工学院开发了外骨骼系统Lokomat [3][4]，系统由减重支撑系统、机械腿、医用跑步台等部分组成，采用悬吊式的减重方法。哈佛大学的Choe D.等开发了一种柔性外套[5]，该设备应用于军事和医疗领域，在穿戴者行走或奔跑时提供助力。
发明专利方面，迈宝智能科技（苏州）有限公司于2020年公开的专利申请号为CN110900569A的中国发明专利申请文件中提供了一种刚柔混合外骨骼[6]，利用凸轮结构设计柔性的膝关节，其可随着人体的动作发生弯曲。该发明能够提供可靠的支撑和助力。但该设备关节基于设计的曲线进行固定的运动，不能适应不同穿戴者的关节差异，柔性实用性不强。长春工业大学于2020年公开的专利申请号为CN111015725A的中国发明专利申请文件中提供了一种柔性仿生人工膝关节[7]，其瞬心轨迹与人体膝盖的瞬心轨迹相似，可以模拟膝关节的弯曲与直立。但该设计针对不同使用者需要调整，且没有配套的实现助行等功能的致动机构。苏州迈澜医疗科技有限公司于2019年公开的专利申请号为CN110353809A的中国发明专利申请文件中提供了一种柔性关节[8]，关节在两端受力后能产生相对确定的并可预期的弯折路径，并通过弧形的连接筋而在预定的方向上弯曲，从而获得可预期的弯曲姿态。该关节可以实现不同的弯曲，但不能提供轴向的支持力，在加入助行机构后人体关节受到压力反而增大。山东大学于2020年公开的专利申请号为CN110861074A的中国发明专利申请文件中提供了一种绳驱动柔性外骨骼助力机器人[9]，设计较为成熟，但没有结合外骨骼设备，增大膝关节内力是不希望产生的结果。
学术研究方面，浙江大学王东海基于SIMP方法研制的柔顺膝关节能在行走运动支撑期表现刚性，摆动期表现为柔性[10]，但外骨骼关节受到不对心的载荷时的应力表现不好，同时设计的外骨骼体积较大。哈佛大学Choe D 等设计的柔性外套基于牵引绳实现助行与行走跟随功能[5]，但该设备没有刚性结构，增大了膝关节内力，使膝关节更易受损。
总结上述现有技术，目前存在的问题如下：
（1）当前的刚性下肢外骨骼采用支撑式结构支持体重负载，外骨骼通过杆组将人体重力传导至地面。但当其运动关节为刚性结构时，若外骨骼转轴和人体关节的瞬时旋转中心没有严格对中，甚至仅存在微小的误差，就会在人体关节上产生明显的额外载荷，增加关节受损与患病的风险。可以通过设计可调节式机构，增加关节自由度，设计柔性关节，设置多转轴解耦等方法，解决人机关节旋转轴不对中的问题。然而，上述增加机构自由度的冗余系统复杂度增加，给控制系统的设计带来困难；同时，由于存在冗余自由度，外骨骼很难实现支持体重、减轻膝关节内力的作用。
（2）一部分悬吊式外骨骼结构不需要精确定位的球铰作为关节旋转中心，因此，不需要高精度地拟合人体关节的运动。但由于该类通过线绳驱动，只能提供拉力，尽管能实现运动助力，但会增大关节内力，增加使用者罹患关节炎的风险。
（3）大多数现有的成熟外骨骼设计与产品体积与质量较大，只能临床使用，使用范围局限于室内的医院与康复机构中，使用者活动范围受限。
（4）完成上述设备的穿戴需要耗费较长的时间，甚至需要他人的辅助；穿戴体积较大的外骨骼，会暗示使用者具有运动能力缺陷，使用者可能会遭受隐性的歧视。因此需要设计一种体积较小，穿戴性好，结构紧凑，便于携带的外骨骼设备。
另外，膝关节是人体最易受损的关节，调查表明，慢性膝关节疾病的发病率随年龄升高。我国40-49岁人群膝关节炎发病率为27%，50-59岁人群发病率为62%[11]；60岁以上人群约50%出现膝关节炎的影像学表现，>1/3的人存在膝关节炎症状；75岁以上人群约有80%出现临床症状[12]。减少膝关节载荷是防治膝关节病变的重要方法，对膝关节保护的需求推动了膝关节外骨骼的研发与应用。需要设计一种外骨骼结构，能够显著减轻人体日常活动中对膝关节的载荷，为使用者日常生活带来便利。
参考文献
[1] Ekso robotic exoskeleton. [EB/OL]. http://www.eksobionics.com/ekso, 2020-01-03.
[2] Taketomi T, Sankai Y. Stair ascent assistance for cerebral palsywithrobot suit HAL. [C] IEEE/SICE Int. Symp. Syst. Integr., Fukuoka, Japan,2012, pp. 331–336.
[3] Biddiss E, Chau T. Upper-limb prosthetics: Critical factors indevice abandonment. [J] American Journal of Physical Medicine andRehabilitation, 2007, 12(86), 977–87.
[4] Colombo G, Jorey M, Schreier R. Treadmill training of paraplegicpatients using a robotic orthosis. [J]. Journal of Rehabilitation Researchand Development, 2000, 37(6): 693-700.
[5] Choe D, Kim J, Lee G, et al. Autonomous soft exosuit with hipextension assistance for overground walking and jogging. [C]. InternationalSymposium on Wearable Robotics and Rehabilitation, Nov. 2017.
[6]魏巍, 林西川, 张海峰. 刚柔混合外骨骼[P]. 中国: CN110900569A, 2020-03-24.
[7]张炜, 刘琳, 孙建伟, 姜惠敏. 一种柔性仿生人工膝关节[P]. 中国:CN111015725A, 2020-04-17.
[8]周啸波, 蓝青. 柔性关节[P]. 中国: CN111015725A, 2019-10-22.
[9]杜付鑫, 张钢, 苑宇龙等[P]. 中国: CN110861074A, 2020-03-06.
[10]王东海. 基于行走步态的被动式重力支撑柔性下肢外骨骼系统[D]. 博士,浙江大学, 2016.
[11]李晓声, 王家让. 膝关节骨性关节炎的诊断与治疗概况[J]. 中国医师进修杂志, 2004, 27(10): 10-11.
[12]何志勇, 吴海山, 狄正林等. 全膝置换术治疗晚期血友病性膝关节炎疗效分析[J]. 中国骨伤, 2006, 19(7): 395-397。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，并对其进行试验。设备具有膝关节保护功能，能有效减轻膝关节内力，即胫骨与股骨间的正压力，减轻膝关节的磨损；在行走运动时，膝关节起支撑作用的时间段内负担人体部分体重，减轻膝关节内力；在膝关节屈/伸运动时贴合人体膝关节的运动轨迹，表现为具有较强的柔性。
同时，基于膝关节保护外骨骼添加行走助力功能，提供一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统，其能减少行走运动时的能量消耗。
为了实现上述目的，本发明所设计的一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，其包括：
一个柔性关节、一个大腿连接板、一个前侧大腿固定环、一个后侧大腿固定环、一个大腿滑轮轴承、一个大腿滑轮轴承盖板、一个小腿连接板、一个前侧小腿固定环、一个后侧小腿固定环、一个小腿滑轮轴承以及一个小腿滑轮轴承盖板；
其中，所述柔性关节包括：
一个柔性关节外环，其包括一个环体，位于环体外侧的一个第一连接部，所述第一连接部的一侧端部径直延伸至环体的外侧面上，以及位于环体内侧，且对称布置的一对第一支撑体，一对第一支撑体的一侧端部均径直延伸至环体的内表面上，其另一侧端部则共同在环体的中心形成一个圆形支撑部，所述环体上设有一对贯穿环体的前、后表面，且对称布置在第一连接部两侧的导向孔，一对导向孔均沿环体的圆周方向延伸；
一个柔性关节内环，其包括一个椭圆体，以及位于椭圆体的椭圆截面的长轴两侧，且对称布置的一对第二支撑体，一对第二支撑体的内表面均固定至椭圆体上，并共同形成一个环形支撑部；
第一柔性关节盖板，其包括第一盘体以及位于第一盘体外侧的第二连接部，所述第二连接部的一侧端部径直延伸至第一盘体的外侧面上；第一柔性关节盖板位于柔性关节内环的外侧，且柔性关节内环的椭圆体固定至第一盘体的内表面上；
以及，第二柔性关节盖板，其包括第二盘体以及位于第二盘体外侧的第三连接部，所述第三连接部的一侧端部径直延伸至第二盘体的外侧面上；
其中，柔性关节内环衬套至柔性关节外环的圆形支撑部；
第一柔性关节盖板与第二柔性关节盖板通过一对螺栓紧固组件固定，一对螺栓紧固组件与柔性关节外环上的一对导向孔逐一对应，每个螺栓紧固组件均独立轴向贯穿其对应的导向孔，并沿导向孔往复移动；第二柔性关节盖板的第三连接部固定至第一柔性关节盖板的第二连接部上；
大腿连接板安装至柔性关节外环的第一连接部上，前侧大腿固定环、后侧大腿固定环以及大腿连接板共同形成大腿佩戴部，前侧大腿固定环和后侧大腿固定环的一侧端部均安装至大腿固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第一锁紧结构固定，大腿滑轮轴承和大腿滑轮轴承盖板均位于大腿连接板的外侧，大腿滑轮轴承盖板罩住大腿滑轮轴承，并均安装至大腿连接板上；
小腿连接板安装至第一柔性关节盖板的第二连接部上，前侧小腿固定环、后侧小腿固定环以及小腿连接板共同形成小腿佩戴部，前侧小腿固定环和后侧小腿固定环的一侧端部均安装至小腿固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第二锁紧结构固定，小腿滑轮轴承和小腿滑轮轴承盖板均位于小腿连接板的外侧，小腿滑轮轴承盖板罩住小腿滑轮轴承，并均安装至小腿连接板上。
另外，本发明中所提供一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统，其包括：
一对前述柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼；
一对髋关节助力机构，每个髋关节助力机构均包括一个助力凸轮、一个髋关节滑轮轴承、一个凸轮限位挡块、一个凸轮限位挡板、一个凸轮连接杆、一个滚动轴承、一个髋关节连接板、一个髋关节前侧固定环以及一个髋关节后侧固定环；
其中，所述助力凸轮包括一个凸轮体以及一个自凸轮体的一侧表面径直向外延伸的圆柱体，所述圆柱体的外端面上设有一个凹腔，且该外端面的周圈上设有向外延伸的挡沿，所述凹腔内设有一个滑轮轴承安装位；
助力凸轮和髋关节滑轮轴承均位于凸轮连接杆的外侧，并安装至凸轮连接杆上，髋关节滑轮轴承嵌入至凸轮体的滑轮轴承安装位内，滑轮轴承外圈与凸轮体相固定，并且两者同步自转；
髋关节连接板、髋关节前侧固定环以及髋关节后侧固定环共同形成一个髋关节佩戴部，髋关节前侧固定环和髋关节后侧固定环的一侧端部均安装至髋关节固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第三锁紧结构固定；
滚动轴承位于髋关节连接板的外侧，并安装至髋关节连接板上，所述滚动轴承的滚动轴承外圈相切于助力凸轮的凸轮体轮缘；
凸轮限位挡块固定至凸轮体的外表面上，凸轮限位挡板位于凸轮限位挡块的自转轨迹上，且安装至髋关节连接板上；
以及，一个助行驱动模块，其包括一个型材机架、一个电源，一个嵌入式系统控制器以及两组电机-减速器模块；
其中，电源、嵌入式系统控制器和电机-减速器模块均安装至型材机架上，电源与嵌入式系统控制器以及电机-减速器模块独立电连接，嵌入式系统控制器与电机-减速器模块电连接；
其中，上述助行驱动模块的每组电机-减速器模块均逐一对应一个髋关节助力机构以及一个柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，并通过牵引绳在对应髋关节助力机构的圆柱体以及对应柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的大腿滑轮轴承和小腿滑轮轴承上依次打圈缠绕的绳轮组件传动。
优选的，上述前侧大腿固定环和后侧大腿固定环相固定的第一锁紧结构，前侧小腿固定环和后侧小腿固定环相固定的第二锁紧结构，以及髋关节前侧固定环和髋关节后侧固定环相固定的第三锁紧结构，三者的具体结构均采用：
在一侧的固定环上开设若干个通孔，若干个通孔沿该侧固定环的长度方向径直延伸，并间隔布置，在另一侧固定环上开设一个沉头通孔，沉头通孔与任意一个通孔相对应，再通过一个螺栓紧固组件的螺栓依次贯穿相对应的通孔及沉头通孔，后通过位于沉头通孔内的螺母锁紧。
本发明得到的一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼及行走助力系统，其与现有技术相比较，具备以下的显著优点：
(1)外骨骼膝关节同时具有刚性和柔性：在行走运动时，在外骨骼膝关节提供体重支撑时表现为刚性，减小膝关节负载，外骨骼能对单侧膝关节提供100N以上的支持力。外骨骼关节在人体关节摆动时表现为柔性，受到很小的载荷时，外骨骼关节瞬时转轴产生偏离并与人体关节转轴对中，不会造成膝关节负载，具有膝关节保护功能。
(2)设备行走助力功能有明显效果。
(3)电机分时复用，输出能量密度高：其中一个电机助力髋关节屈/伸运动的前摆，另一个助力膝关节屈/伸运动的后摆。以助力膝关节运动为例，在某一时间段，牵引左腿外骨骼上的受力点实现助力，助力完成后，电机回退，接着牵引右腿外骨骼上的受力点助力右腿运动，如此往复。方案减少了原动机与减速机构模组的数量，提高了能量利用效率与输出密度，结构更加紧凑。
(4)设备穿戴性好：设备各个模块结构上是分离的，不限定穿戴顺序，同时可以仅穿戴部分结构，只使用设备的膝关节保护功能或行走助力功能。设备结构柔性强，结构紧凑，穿戴性好。
附图说明
图1是一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的分解结构示意图；
图2是一种柔性关节的分解结构示意图；
图3是一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的组装结构示意图；
图4是柔性关节外环与柔性关节内环配合状态示意图一；
图5是柔性关节外环与柔性关节内环配合状态示意图二；
图6是一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统的结构示意图；
图7是一种髋关节助力机构的组装结构示意图；
图8是一种髋关节助力机构的分解结构示意图；
图9是一种助力凸轮的结构示意图；
图10是一种助行驱动模块的结构示意图；
图11是一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的使用示意图；
图12是髋关节摆角-凸轮压力角关系；
图13是驱动时序-绳端位移曲线。
图中：柔性关节1、大腿连接板2、前侧大腿固定环3、后侧大腿固定环4、大腿滑轮轴承5、大腿滑轮轴承盖板6、小腿连接板7、前侧小腿固定环8、后侧小腿固定环9、小腿滑轮轴承10、小腿滑轮轴承盖板11、柔性关节外环12、环体13、第一连接部14、第一支撑体15、圆形支撑部16、导向孔17、柔性关节内环18、椭圆体19、第二支撑体20、环形支撑部21、第一柔性关节盖板22、第一盘体23、第二连接部24、第二柔性关节盖板25、第二盘体26、第三连接部27、通孔28、沉头通孔29、螺栓30、螺母31、髋关节助力机构32、助力凸轮33、髋关节滑轮轴承34、凸轮限位挡块35、凸轮限位挡板36、凸轮连接杆37、滚动轴承38、髋关节连接板39、髋关节前侧固定环40、髋关节后侧固定环41、凸轮体42、圆柱体43、凹腔44、挡沿45、滑轮轴承安装位46、助行驱动模块47、型材机架48、电源49、电机-减速器模块50、绳轮组件51。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应该属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，作为本发明的一种实施方式，本实施例所提供的一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，其包括：
一个柔性关节1、一个大腿连接板2、一个前侧大腿固定环3、一个后侧大腿固定环4、一个大腿滑轮轴承5、一个大腿滑轮轴承盖板6、一个小腿连接板7、一个前侧小腿固定环8、一个后侧小腿固定环9、一个小腿滑轮轴承10以及一个小腿滑轮轴承盖板11；
其中，所述柔性关节1包括：
一个柔性关节外环12，其包括一个环体13，位于环体13外侧的一个第一连接部14，所述第一连接部14的一侧端部径直延伸至环体13的外侧面上，以及位于环体13内侧，且对称布置的一对第一支撑体15，一对第一支撑体15的一侧端部均径直延伸至环体13的内表面上，其另一侧端部则共同在环体13的中心形成一个圆形支撑部16，所述环体13上设有一对贯穿环体13的前、后表面，且对称布置在第一连接部14两侧的导向孔17，一对导向孔17均沿环体13的圆周方向延伸；
一个柔性关节内环18，其包括一个椭圆体19，以及位于椭圆体19的椭圆截面的长轴两侧，且对称布置的一对第二支撑体20，一对第二支撑体20的内表面均固定至椭圆体19上，并共同形成一个环形支撑部21；
第一柔性关节盖板22，其包括第一盘体23以及位于第一盘体23外侧的第二连接部24，所述第二连接部24的一侧端部径直延伸至第一盘体23的外侧面上；第一柔性关节盖板22位于柔性关节内环18的外侧，且柔性关节内环18的椭圆体19固定至第一盘体23的内表面上；
以及，第二柔性关节盖板25，其包括第二盘体26以及位于第二盘体26外侧的第三连接部27，所述第三连接部27的一侧端部径直延伸至第二盘体26的外侧面上；
其中，柔性关节内环18衬套至柔性关节外环12的圆形支撑部16；
第一柔性关节盖板22与第二柔性关节盖板25通过一对螺栓紧固组件固定，一对螺栓紧固组件与柔性关节外环12上的一对导向孔17逐一对应，每个螺栓紧固组件均独立轴向贯穿其对应的导向孔17，并沿导向孔17往复移动；第二柔性关节盖板25的第三连接部27固定至第一柔性关节盖板22的第二连接部24上；
大腿连接板2安装至柔性关节外环12的第一连接部14上，前侧大腿固定环3、后侧大腿固定环4以及大腿连接板2共同形成大腿佩戴部，前侧大腿固定环3和后侧大腿固定环4的一侧端部均安装至大腿固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第一锁紧结构固定，大腿滑轮轴承5和大腿滑轮轴承盖板6均位于大腿连接板2的外侧，大腿滑轮轴承盖板6罩住大腿滑轮轴承5，并均安装至大腿连接板2上；所述第一锁紧结构包括：前侧大腿固定环3上开设的若干个通孔28，若干个通孔28沿前侧大腿固定环3的长度方向径直延伸，并间隔布置，后侧大腿固定环4上开设的一个沉头通孔29，沉头通孔29与任意一个通孔28相对应，以及一个螺栓紧固组件，螺栓紧固组件的螺栓30依次贯穿相对应的通孔28及沉头通孔29，后通过位于沉头通孔29内的螺母31锁紧；
小腿连接板7安装至第一柔性关节盖板22的第二连接部24上，前侧小腿固定环8、后侧小腿固定环9以及小腿连接板7共同形成小腿佩戴部，前侧小腿固定环8和后侧小腿固定环9的一侧端部均安装至小腿固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第二锁紧结构固定，小腿滑轮轴承10和小腿滑轮轴承盖板11均位于小腿连接板7的外侧，小腿滑轮轴承盖板11罩住小腿滑轮轴承10，并均安装至小腿连接板7上；所述第二锁紧结构包括：前侧小腿固定环8上开设的若干个通孔28，若干个通孔28沿前侧小腿固定环8的长度方向径直延伸，并间隔布置，后侧小腿固定环9上开设的一个沉头通孔29，沉头通孔29与任意一个通孔28相对应，以及一个螺栓紧固组件，螺栓紧固组件的螺栓30依次贯穿相对应的通孔28及沉头通孔29，后通过位于沉头通孔29内的螺母31锁紧。
上述一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，其结构中：
如图4所示，所述柔性关节1在行走运动支撑期内外环支撑体相对，关节表现为刚性，提供支持力并减小膝关节内力，保护膝关节。如图5所示，摆动期内外环支撑体错开，受到较小的载荷后，内环支撑体挤压外环柔性体，能够在较大范围内产生形变，膝关节转动时外骨骼关节瞬时转轴跟随人体关节对中，不会对膝关节造成额外载荷。
如图3所示，为减轻外骨骼质量，减小外骨骼体积，便于外骨骼的携带与穿戴，本设计放弃了常见的与下肢等长、从臀部延伸至地面的长杆式外骨骼结构，选择使用固定环-柔性关节1的绑腿结构。外骨骼在人体自有的胫骨-膝关节-股骨体重支持和重力传递链上，并联了股骨-肌肉-大腿固定环-柔性关节1-小腿固定环-肌肉-胫骨的支撑传力链，一部分的体重负载通过外骨骼柔性关节1，跨过人体膝关节作用在小腿上，减轻了膝关节内力，实现了膝关节保护功能。
腿环与皮肤或衣物接触并挤压产生压力，在人体处于站立姿态或行走运动的支撑期时，柔性关节1上支持力的反力作用在腿环上，腿环与腿部皮肤出现相对位移的趋势，产生静摩擦力。摩擦力“推开”股骨与胫骨，减小关节内的正压力，实现减轻膝关节内力的目的。因此外骨骼膝关节对体重负载的减轻作用由柔性关节1的支持力决定，并与腿环上的压力存在正相关关系。取正压力为200 N，摩擦系数μ=0.5，膝关节负载的减轻作用为不小于100 N或10 kg，约为人体平均体重的18%。膝关节保护作用显著。
如图6所示，本实施方式中还提供了一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统，其包括：
一对前述柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼；
如图7和图8所示，一对髋关节助力机构32，每个髋关节助力机构32均包括一个助力凸轮33、一个髋关节滑轮轴承34、一个凸轮限位挡块35、一个凸轮限位挡板36、一个凸轮连接杆37、一个滚动轴承38、一个髋关节连接板39、一个髋关节前侧固定环40以及一个髋关节后侧固定环41；
其中，如图9所示，所述助力凸轮33包括一个凸轮体42以及一个自凸轮体42的一侧表面径直向外延伸的圆柱体43，所述圆柱体43的外端面上设有一个凹腔44，且该外端面的周圈上设有向外延伸的挡沿45，所述凹腔44内设有一个滑轮轴承安装位46；
助力凸轮33和髋关节滑轮轴承34均位于凸轮连接杆37的外侧，并安装至凸轮连接杆37上，髋关节滑轮轴承34嵌入至凸轮体42的滑轮轴承安装位46内，滑轮轴承外圈与凸轮体42相固定，并且两者同步自转；
髋关节连接板39、髋关节前侧固定环40以及髋关节后侧固定环41共同形成一个髋关节佩戴部，髋关节前侧固定环40和髋关节后侧固定环41的一侧端部均安装至髋关节固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第三锁紧结构固定；所述第三锁紧结构包括：髋关节前侧固定环40上开设的若干个通孔28，若干个通孔28沿髋关节前侧固定环40的长度方向径直延伸，并间隔布置，髋关节后侧固定环41上开设的一个沉头通孔29，沉头通孔29与任意一个通孔28相对应，以及一个螺栓紧固组件，螺栓紧固组件的螺栓30依次贯穿相对应的通孔28及沉头通孔29，后通过位于沉头通孔29内的螺母31锁紧。
滚动轴承38位于髋关节连接板39的外侧，并安装至髋关节连接板39上，所述滚动轴承38的滚动轴承38外圈相切于助力凸轮33的凸轮体42轮缘；
凸轮限位挡块35固定至凸轮体42的外表面上，凸轮限位挡板36位于凸轮限位挡块35的自转轨迹上，且安装至髋关节连接板39上；
以及，如图10所示，一个助行驱动模块47，其包括一个型材机架48、一个电源49，一个嵌入式系统控制器（说明书附图中未进行图示）以及两组电机-减速器模块50；
其中，电源49、嵌入式系统控制器和电机-减速器模块50均安装至型材机架48上，电源49与嵌入式系统控制器以及电机-减速器模块50独立电连接，嵌入式系统控制器与电机-减速器模块50电连接；
其中，上述助行驱动模块47的每组电机-减速器模块50均逐一对应一个髋关节助力机构32以及一个柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，并通过牵引绳在对应髋关节助力机构32的圆柱体43以及对应柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的大腿滑轮轴承5和小腿滑轮轴承10上依次打圈缠绕的绳轮组件51（说明书附图中未图示绳轮组件51的牵引绳）传动。
上述柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统中设计的膝关节保护结构分配了两组滑轮轴承可分别用于助力膝关节后摆与髋关节前摆，但由于牵引绳只能提供拉力，助力膝关节后摆的拉力可依靠柔性关节1消除，助力髋关节前摆时拉力作用在关节上的压力分量不能消除，增加了髋关节的磨损。故设计基于凸轮机构的髋关节助力机构32，凸轮推动大腿前摆，同时推力产生沿股骨向下的分量，减小了髋关节竖直方向的压力。穿戴结构与助行作用力如图7所示，凸轮对股骨助力时压力角随髋关节摆角如图12所示。
另外，基于人体两侧运动具有半个周期相位差的特点，对于一对左右对称的驱动点，同一时刻只需对人体单侧运动进行助力。同时，为了减轻设备质量，提高驱动单元的使用效率，设计使用两个电机分时复用，其中一个电机助力髋关节屈/伸运动的前摆，另一个助力膝关节屈/伸运动的后摆。以助力膝关节运动为例，在某一时间段，牵引左腿外骨骼上的受力点实现助力，助力完成后，电机回退，接着牵引右腿外骨骼上的受力点助力右腿运动，如此往复。应当准确规划助力滑块的运动轨迹，同时在双侧的牵引绳上留出足够的余量，使牵引绳上两侧的运动解耦。驱动模块对某侧进行助力时，不应因为运动规划不恰当，使滑块与受力点的距离大于预留的牵引绳长度，滑块卡住牵引绳，限制助力侧对侧的自由运动。
注意到助行人体运动时，膝关节与髋关节不在同一时刻进入上述的循环，故应当在循环前加入一段绳端位移曲线作为补正，该段曲线能使两类助力同步，且能够提供进入循环前的初速度与初始非零位移。基于以上设计，依托设计的穿戴结构与驱动模块几何尺寸，规划驱动时序-牵引绳端位移曲线如图13所示。
以下举例本实施方式中所提供一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统的实际应用。
应用一，登山时佩戴；
在登山等不需要行走助力模块或步态频繁变化的场合，仅穿戴设备的膝关节保护外骨骼即可满足使用需求。可穿戴式膝关节保护外骨骼能显著减轻作用在膝关节上的内力，实现保护膝关节的目的。同时模块质量轻，穿戴性好，对人体正常行走没有阻碍。
将图3所示的膝关节保护结构固定在大腿和小腿上，如图11所示，其中固联环可调。穿戴时打开后侧固联环，使前侧固联环贴合大小腿前侧，同时外骨骼关节与人体膝关节对齐。合上后侧固联环，使固联环在大小腿穿戴处产生与膝关节支撑作用相反的力，即大腿受到沿股骨向上的力，小腿受到沿胫骨向下的力。这个力的大小表示外骨骼减重效果的大小，调节腿环上下位置与松紧程度可以调节支撑反力的大小，在一定范围内调节外骨骼的减重比。使用螺钉固定前后固联环，使之不会因腿肚挤压作用的反力而分离。
随着人体膝关节的运动，柔性关节1支撑体对齐或错开。柔性关节1在运动支撑期提供支持力，减轻膝关节内力，摆动期具有较强的柔性，不会对膝关节造成额外的负载，实现灵活跟随人体运动、保护膝关节的功能。
应用二，对于远足等长距离行走场合，穿戴整套设备，能同时实现保护膝关节和减少代谢消耗的目的。
膝关节保护外骨骼与髋关节助力机构32穿戴方式如图7，穿戴腿环方式如前述应用一种所述。正式使用前，需根据穿戴者身体尺寸，微调牵引绳长度，使之更适合特定穿戴者自身的物理尺寸。使用氨纶绑带将行走助力模块或助力背包固定在背部适当位置。启动外骨骼系统，设备通过电机助力行走运动，能够减少使用者的代谢消耗。另外，外骨骼系统提供了减小膝关节内力的作用，并且减小了髋关节沿股骨方向的压力。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均应该落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，其特征在于：
包括一个柔性关节、一个大腿连接板、一个前侧大腿固定环、一个后侧大腿固定环、一个大腿滑轮轴承、一个大腿滑轮轴承盖板、一个小腿连接板、一个前侧小腿固定环、一个后侧小腿固定环、一个小腿滑轮轴承以及一个小腿滑轮轴承盖板；
其中，所述柔性关节包括：
一个柔性关节外环，其包括一个环体，位于环体外侧的一个第一连接部，所述第一连接部的一侧端部径直延伸至环体的外侧面上，以及位于环体内侧，且对称布置的一对第一支撑体，一对第一支撑体的一侧端部均径直延伸至环体的内表面上，其另一侧端部则共同在环体的中心形成一个圆形支撑部，所述环体上设有一对贯穿环体的前、后表面，且对称布置在第一连接部两侧的导向孔，一对导向孔均沿环体的圆周方向延伸；
一个柔性关节内环，其包括一个椭圆体，以及位于椭圆体的椭圆截面的长轴两侧，且对称布置的一对第二支撑体，一对第二支撑体的内表面均固定至椭圆体上，并共同形成一个环形支撑部；
第一柔性关节盖板，其包括第一盘体以及位于第一盘体外侧的第二连接部，所述第二连接部的一侧端部径直延伸至第一盘体的外侧面上；第一柔性关节盖板位于柔性关节内环的外侧，且柔性关节内环的椭圆体固定至第一盘体的内表面上；
以及，第二柔性关节盖板，其包括第二盘体以及位于第二盘体外侧的第三连接部，所述第三连接部的一侧端部径直延伸至第二盘体的外侧面上；
其中，柔性关节内环衬套至柔性关节外环的圆形支撑部，且柔性关节在行走运动支撑期柔性关节外环的一对第一支撑体与柔性关节内环的一对第二支撑体相对，柔性关节表现为刚性，提供支持力并减小膝关节内力，而在行走运动摆动期柔性关节外环的一对第一支撑体与柔性关节内环的一对第二支撑体错开，因受到载荷柔性关节内环的一对第二支撑体挤压柔性关节外环柔性体，使其产生形变，同时膝关节转动时柔性关节瞬时转轴跟随人体关节对中，不会对膝关节造成额外载荷；
第一柔性关节盖板与第二柔性关节盖板通过一对螺栓紧固组件固定，一对螺栓紧固组件与柔性关节外环上的一对导向孔逐一对应，每个螺栓紧固组件均独立轴向贯穿其对应的导向孔，并沿导向孔往复移动；第二柔性关节盖板的第三连接部固定至第一柔性关节盖板的第二连接部上；
大腿连接板安装至柔性关节外环的第一连接部上，前侧大腿固定环、后侧大腿固定环以及大腿连接板共同形成大腿佩戴部，前侧大腿固定环和后侧大腿固定环的一侧端部均安装至大腿固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第一锁紧结构固定，大腿滑轮轴承和大腿滑轮轴承盖板均位于大腿连接板的外侧，大腿滑轮轴承盖板罩住大腿滑轮轴承，并均安装至大腿连接板上；
小腿连接板安装至第一柔性关节盖板的第二连接部上，前侧小腿固定环、后侧小腿固定环以及小腿连接板共同形成小腿佩戴部，前侧小腿固定环和后侧小腿固定环的一侧端部均安装至小腿固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第二锁紧结构固定，小腿滑轮轴承和小腿滑轮轴承盖板均位于小腿连接板的外侧，小腿滑轮轴承盖板罩住小腿滑轮轴承，并均安装至小腿连接板上。
2.根据权利要求1所述的一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，其特征是所述前侧大腿固定环和后侧大腿固定环相固定的第一锁紧结构，其包括：前侧大腿固定环上开设的若干个通孔，若干个通孔沿前侧大腿固定环的长度方向径直延伸，并间隔布置，后侧大腿固定环上开设的一个沉头通孔，沉头通孔与任意一个通孔相对应，以及一个螺栓紧固组件，螺栓紧固组件的螺栓依次贯穿相对应的通孔及沉头通孔，后通过位于沉头通孔内的螺母锁紧；
所述前侧小腿固定环和后侧小腿固定环相固定的第二锁紧结构，其包括：前侧小腿固定环上开设的若干个通孔，若干个通孔沿前侧小腿固定环的长度方向径直延伸，并间隔布置，后侧小腿固定环上开设的一个沉头通孔，沉头通孔与任意一个通孔相对应，以及一个螺栓紧固组件，螺栓紧固组件的螺栓依次贯穿相对应的通孔及沉头通孔，后通过位于沉头通孔内的螺母锁紧。
3.一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统，其特征在于：
包括一对如权利要求1或2所述柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼；
一对髋关节助力机构，每个髋关节助力机构均包括一个助力凸轮、一个髋关节滑轮轴承、一个凸轮限位挡块、一个凸轮限位挡板、一个凸轮连接杆、一个滚动轴承、一个髋关节连接板、一个髋关节前侧固定环以及一个髋关节后侧固定环；
其中，所述助力凸轮包括一个凸轮体以及一个自凸轮体的一侧表面径直向外延伸的圆柱体，所述圆柱体的外端面上设有一个凹腔，且该外端面的周圈上设有向外延伸的挡沿，所述凹腔内设有一个滑轮轴承安装位；
助力凸轮和髋关节滑轮轴承均位于凸轮连接杆的外侧，并安装至凸轮连接杆上，髋关节滑轮轴承嵌入至凸轮体的滑轮轴承安装位内，滑轮轴承外圈与凸轮体相固定，并且两者同步自转；
髋关节连接板、髋关节前侧固定环以及髋关节后侧固定环共同形成一个髋关节佩戴部，髋关节前侧固定环和髋关节后侧固定环的一侧端部均安装至髋关节固定板上，另一侧端部则相互重叠，并通过一个第三锁紧结构固定；
滚动轴承位于髋关节连接板的外侧，并安装至髋关节连接板上，所述滚动轴承的滚动轴承外圈相切于助力凸轮的凸轮体轮缘；
凸轮限位挡块固定至凸轮体的外表面上，凸轮限位挡板位于凸轮限位挡块的自转轨迹上，且安装至髋关节连接板上；
以及，一个助行驱动模块，其包括一个型材机架、一个电源，一个嵌入式系统控制器以及两组电机-减速器模块；
其中，电源、嵌入式系统控制器和电机-减速器模块均安装至型材机架上，电源与嵌入式系统控制器以及电机-减速器模块独立电连接，嵌入式系统控制器与电机-减速器模块电连接；
其中，上述助行驱动模块的每组电机-减速器模块均逐一对应一个髋关节助力机构以及一个柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼，并通过牵引绳在对应髋关节助力机构的圆柱体以及对应柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的大腿滑轮轴承和小腿滑轮轴承上依次打圈缠绕的绳轮组件传动。
4.根据权利要求3所述的一种柔性可穿戴式膝关节保护外骨骼的行走助力系统，其特征是所述髋关节前侧固定环和髋关节后侧固定环相固定的第三锁紧结构，其包括：髋关节前侧固定环上开设的若干个通孔，若干个通孔沿髋关节前侧固定环的长度方向径直延伸，并间隔布置，髋关节后侧固定环上开设的一个沉头通孔，沉头通孔与任意一个通孔相对应，以及一个螺栓紧固组件，螺栓紧固组件的螺栓依次贯穿相对应的通孔及沉头通孔，后通过位于沉头通孔内的螺母锁紧。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104608142A (zh) * | 2015-01-09 | 2015-05-13 | 河北工业大学 | 一种旋转型变刚度柔性关节 |
| CN208552420U (zh) * | 2017-11-21 | 2019-03-01 | 北京林业大学 | 一种柔性下肢外骨骼 |
| CN108145743A (zh) * | 2017-12-05 | 2018-06-12 | 常州大学 | 一种仿人机器人专用的双自由度柔性膝关节 |
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