CN112674992A - 一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械，包括支架，所述支架的表面套设有固定环，所述固定环的表面固定连接有连接架，所述连接架的一侧固定连接有固定套。本发明通过安装架、伺服电机模组和转动架之间的配合使用，起到了模拟人体髋关节的转动的作用，通过伸缩结构、转动杆、连接板和竖杆之间的配合传动，能够起到了模拟人体膝关节转动的作用，通过转动块和踝关节套的配合使用，能够保护人体的踝关节，并且通过调节结构的设置，更可以根据需要调节整个外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，该外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法具备灵活便捷，模拟性好，可靠性高的优点。

Description

一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法

技术领域

本发明涉及康复机器人技术领域，具体为一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法。

背景技术

康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支，它的研究贯穿了康复医学、生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科学以及机器人学等诸多领域，已经成为了国际机器人领域的一个研究热点，目前，康复机器人已经广泛地应用到康复护理、假肢和康复治疗等方面，这不仅促进了康复医学的发展，也带动了相关领域的新技术和新理论的发展。

随着老龄化的加剧，由于中风、脑溢血等导致的肢体神经损伤的老人数量也逐年增加，以这类肢体损伤的老人为例，这类老人通常分布在自己原有家庭、康复中心、医院以及敬老院，那么此时便产生了两类需求，对于肢体损伤的老人来说，在肢体损伤的情况下行动自如甚至完全恢复肢体损伤就是他们的需求，他们希望能够正常生活，行动便利，最大限度地消除肢体损伤对他们造成的影响，医院以及康复中心让患者早日痊愈并且增加医院以及治疗中心的知名度以提高客流量提高收益，这就是医院及康复中心的需求，然而现有的康复机器人在使用过程中，存在着医疗器械成本较高，普通家庭难以承担，医疗器械质量体积大、穿戴复杂、舒适度不高，康复训练被动、无趣，对患者心理造成了一定的影响，脚部固定不牢，容易在训练过程中造成步态异常，医疗器械稳定性较差，在训练中存在一定的安全隐患的问题，为解决上述问题，一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法亟待开发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法，具备灵活便捷，模拟性好，可靠性高的优点，解决了现有的康复机器人在使用过程中，存在着医疗器械成本较高，普通家庭难以承担，医疗器械质量体积大、穿戴复杂、舒适度不高，康复训练被动、无趣，对患者心理造成了一定的影响，脚部固定不牢，容易在训练过程中造成步态异常，医疗器械稳定性较差，在训练中存在一定的安全隐患的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械，包括支架，所述支架的表面套设有固定环，所述固定环的表面固定连接有连接架，所述连接架的一侧固定连接有固定套，所述支架两侧的底部均固定连接安装架，所述安装架的一侧固定连接有伺服电机模组，所述支架底部的两侧均设置有转动架，所述转动架的内腔转动连接有支撑架，所述伺服电机模组的输出端贯穿至转动架的内腔并与支撑架固定连接，所述支撑架的表面固定连接有连接套，所述连接套的一侧固定连接有关节固定环，所述支撑架表面的底部设置有调节结构，所述调节结构的一侧设置有伸缩结构，所述调节结构的内腔设置有转动杆，所述转动杆的一侧转动连接有连接板，所述连接板的一侧固定连接有关节固定架，所述连接板的底部固定连接有竖杆，所述竖杆表面的底部固定连接有传动架，所述传动架底部的两侧固定连接有转动块，所述转动块的表面转动连接有踝关节套。

优选的，所述调节结构包含有位于支撑架表面底部的调节架，所述调节架的一侧开设有凹槽，所述支撑架的底部固定连接有弹簧，所述转动杆位于凹槽内腔的底部，所述弹簧的底部与转动杆固定连接。

优选的，所述支撑架和转动杆均通过螺栓与调节架固定连接，所述凹槽的内腔开设有若干等间距分布的螺纹孔。

优选的，所述伸缩结构包含有与调节架固定连接的横杆，所述横杆表面的右侧通过转轴转动连接有旋转架，所述旋转架的底部固定连接有电动伸缩杆，所述竖杆的一侧固定连接有传动板，所述传动板与电动伸缩杆的输出端通过转轴转动连接。

优选的，所述横杆的底部固定连接有辅助托架，所述辅助托架的一侧与调节架固定连接。

优选的，所述外骨骼式辅助站立行走用行走器械的使用方法如下：

本发明通过将固定套套设在使用者的腰间，并且使用者的大腿部分嵌套在关节固定环的内腔中，使用者的小腿部位嵌套在关节固定架的内腔中，使用者的足部嵌入踝关节套的内腔中，此时该外骨骼式辅助站立行走用行走器械佩戴完毕，通过安装架和伺服电机模组之间的配合传动，利用伺服电机模组的输出轴带动支撑架在转动架的内腔中转动，模拟人体髋关节的转动，伺服电机模组由伺服电机和蜗轮蜗杆减速器组成，一方面，蜗轮蜗杆机构实现了减速增矩的作用，另一方面，由于蜗轮蜗杆的反行程自锁特性，可以使得机构在运行过程中不至于被用户自身的重量压下去，极大程度上保障了用户的安全，通过调节结构的设置，使用者可以通过调节支撑架和转动杆之间的相对位置，用以调节整个外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，满足了不同人群的需要，当电动伸缩杆启动时，电动伸缩杆的输出端带动传动板移动，即转动杆和连接板能够实现相对转动，即可实现模拟人体膝关节转动的结构，最终实现了辅助人体站立和行走的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明通过安装架、伺服电机模组和转动架之间的配合使用，起到了模拟人体髋关节的转动的作用，通过伸缩结构、转动杆、连接板和竖杆之间的配合传动，能够起到了模拟人体膝关节转动的作用，通过转动块和踝关节套的配合使用，能够保护人体的踝关节，并且通过调节结构的设置，更可以根据需要调节整个外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，该外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法具备灵活便捷，模拟性好，可靠性高的优点，在实际使用过程中，穿戴方便，结构小巧，成本较低，且舒适度高，可模拟人体站立行走，以达到帮助使用者对站立行走的姿势，肌肉进行锻炼，并且可在训练过程中对人体的姿势进行矫正，避免出现步态异常，避免了安全隐患，解决了现有的康复机器人在使用过程中，存在着医疗器械成本较高，普通家庭难以承担，医疗器械质量体积大、穿戴复杂、舒适度不高，康复训练被动、无趣，对患者心理造成了一定的影响，脚部固定不牢，容易在训练过程中造成步态异常，医疗器械稳定性较差，在训练中存在一定的安全隐患的问题。

2、本发明通过调节结构的设置，能够实现支撑架和转动杆之间的连接，并且可以通过其内腔预先设计的多个螺纹孔，对支撑架和转动杆之间的间距进行调节，方便了使用者调节该外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，通过辅助托架的设置，起到了对横杆进行辅助支撑的作用，提高了横杆的稳定性。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明图1中A的局部放大图。

图中：1、支架；2、固定环；3、连接架；4、固定套；5、安装架；6、伺服电机模组；7、转动架；8、支撑架；9、连接套；10、关节固定环；11、调节结构；111、调节架；112、凹槽；113、弹簧；12、转动杆；13、连接板；14、关节固定架；15、竖杆；16、传动架；17、转动块；18、踝关节套；19、伸缩结构；191、横杆；192、旋转架；193、电动伸缩杆；194、传动板；195、辅助托架。

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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械，包括支架1，支架1的表面套设有固定环2，固定环2的表面固定连接有连接架3，连接架3的一侧固定连接有固定套4，支架1两侧的底部均固定连接安装架5，安装架5的一侧固定连接有伺服电机模组6，支架1底部的两侧均设置有转动架7，转动架7的内腔转动连接有支撑架8，伺服电机模组6的输出端贯穿至转动架7的内腔并与支撑架8固定连接，支撑架8的表面固定连接有连接套9，连接套9的一侧固定连接有关节固定环10，支撑架8表面的底部设置有调节结构11，调节结构11的一侧设置有伸缩结构19，伸缩结构19包含有与调节架111固定连接的横杆191，横杆191表面的右侧通过转轴转动连接有旋转架192，旋转架192的底部固定连接有电动伸缩杆193，竖杆15的一侧固定连接有传动板194，传动板194与电动伸缩杆193的输出端通过转轴转动连接，横杆191的底部固定连接有辅助托架195，辅助托架195的一侧与调节架111固定连接，通过辅助托架195的设置，起到了对横杆191进行辅助支撑的作用，提高了横杆191的稳定性，调节结构11的内腔设置有转动杆12，调节结构11包含有位于支撑架8表面底部的调节架111，调节架111的一侧开设有凹槽112，支撑架8的底部固定连接有弹簧113，转动杆12位于凹槽112内腔的底部，弹簧113的底部与转动杆12固定连接，通过调节结构11的设置，能够实现支撑架8和转动杆12之间的连接，并且可以通过其内腔预先设计的多个螺纹孔，对支撑架8和转动杆12之间的间距进行调节，方便了使用者调节该外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，支撑架8和转动杆12均通过螺栓与调节架111固定连接，凹槽112的内腔开设有若干等间距分布的螺纹孔，转动杆12的一侧转动连接有连接板13，连接板13的一侧固定连接有关节固定架14，连接板13的底部固定连接有竖杆15，竖杆15表面的底部固定连接有传动架16，传动架16底部的两侧固定连接有转动块17，转动块17的表面转动连接有踝关节套18。

本发明中：外骨骼式辅助站立行走用行走器械的使用方法如下：

本发明通过将固定套4套设在使用者的腰间，并且使用者的大腿部分嵌套在关节固定环10的内腔中，使用者的小腿部位嵌套在关节固定架14的内腔中，使用者的足部嵌入踝关节套18的内腔中，此时该外骨骼式辅助站立行走用行走器械佩戴完毕，通过安装架5和伺服电机模组6之间的配合传动，利用伺服电机模组6的输出轴带动支撑架8在转动架7的内腔中转动，模拟人体髋关节的转动，伺服电机模组6由伺服电机和蜗轮蜗杆减速器组成，一方面，蜗轮蜗杆机构实现了减速增矩的作用，另一方面，由于蜗轮蜗杆的反行程自锁特性，可以使得机构在运行过程中不至于被用户自身的重量压下去，极大程度上保障了用户的安全，通过调节结构11的设置，使用者可以通过调节支撑架8和转动杆12之间的相对位置，用以调节整个外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，满足了不同人群的需要，当电动伸缩杆193启动时，电动伸缩杆193的输出端带动传动板194移动，即转动杆12和连接板13能够实现相对转动，即可实现模拟人体膝关节转动的结构，最终实现了辅助人体站立和行走的目的。

综上所述：该外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法，通过安装架5、伺服电机模组6和转动架7之间的配合使用，起到了模拟人体髋关节的转动的作用，通过伸缩结构19、转动杆12、连接板13和竖杆15之间的配合传动，能够起到了模拟人体膝关节转动的作用，通过转动块17和踝关节套18的配合使用，能够保护人体的踝关节，并且通过调节结构11的设置，更可以根据需要调节整个外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，该外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法具备灵活便捷，模拟性好，可靠性高的优点，在实际使用过程中，穿戴方便，结构小巧，成本较低，且舒适度高，可模拟人体站立行走，以达到帮助使用者对站立行走的姿势，肌肉进行锻炼，并且可在训练过程中对人体的姿势进行矫正，避免出现步态异常，避免了安全隐患，解决了现有的康复机器人在使用过程中，存在着医疗器械成本较高，普通家庭难以承担，医疗器械质量体积大、穿戴复杂、舒适度不高，康复训练被动、无趣，对患者心理造成了一定的影响，脚部固定不牢，容易在训练过程中造成步态异常，医疗器械稳定性较差，在训练中存在一定的安全隐患的问题。

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。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械，包括支架(1)，其特征在于：所述支架(1)的表面套设有固定环(2)，所述固定环(2)的表面固定连接有连接架(3)，所述连接架(3)的一侧固定连接有固定套(4)，所述支架(1)两侧的底部均固定连接安装架(5)，所述安装架(5)的一侧固定连接有伺服电机模组(6)，所述支架(1)底部的两侧均设置有转动架(7)，所述转动架(7)的内腔转动连接有支撑架(8)，所述伺服电机模组(6)的输出端贯穿至转动架(7)的内腔并与支撑架(8)固定连接，所述支撑架(8)的表面固定连接有连接套(9)，所述连接套(9)的一侧固定连接有关节固定环(10)，所述支撑架(8)表面的底部设置有调节结构(11)，所述调节结构(11)的一侧设置有伸缩结构(19)，所述调节结构(11)的内腔设置有转动杆(12)，所述转动杆(12)的一侧转动连接有连接板(13)，所述连接板(13)的一侧固定连接有关节固定架(14)，所述连接板(13)的底部固定连接有竖杆(15)，所述竖杆(15)表面的底部固定连接有传动架(16)，所述传动架(16)底部的两侧固定连接有转动块(17)，所述转动块(17)的表面转动连接有踝关节套(18)。

2.根据权利要求1所述的一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法，其特征在于：所述调节结构(11)包含有位于支撑架(8)表面底部的调节架(111)，所述调节架(111)的一侧开设有凹槽(112)，所述支撑架(8)的底部固定连接有弹簧(113)，所述转动杆(12)位于凹槽(112)内腔的底部，所述弹簧(113)的底部与转动杆(12)固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法，其特征在于：所述支撑架(8)和转动杆(12)均通过螺栓与调节架(111)固定连接，所述凹槽(112)的内腔开设有若干等间距分布的螺纹孔。

4.根据权利要求2所述的一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法，其特征在于：所述伸缩结构(19)包含有与调节架(111)固定连接的横杆(191)，所述横杆(191)表面的右侧通过转轴转动连接有旋转架(192)，所述旋转架(192)的底部固定连接有电动伸缩杆(193)，所述竖杆(15)的一侧固定连接有传动板(194)，所述传动板(194)与电动伸缩杆(193)的输出端通过转轴转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法，其特征在于：所述横杆(191)的底部固定连接有辅助托架(195)，所述辅助托架(195)的一侧与调节架(111)固定连接。

6.根据权利要求1-5所述的一种外骨骼式辅助站立行走用行走器械及其使用方法，其特征在于：所述外骨骼式辅助站立行走用行走器械的使用方法如下：

本发明通过将固定套(4)套设在使用者的腰间，并且使用者的大腿部分嵌套在关节固定环(10)的内腔中，使用者的小腿部位嵌套在关节固定架(14)的内腔中，使用者的足部嵌入踝关节套(18)的内腔中，此时该外骨骼式辅助站立行走用行走器械佩戴完毕，通过安装架(5)和伺服电机模组(6)之间的配合传动，利用伺服电机模组(6)的输出轴带动支撑架(8)在转动架(7)的内腔中转动，模拟人体髋关节的转动，伺服电机模组(6)由伺服电机和蜗轮蜗杆减速器组成，一方面，蜗轮蜗杆机构实现了减速增矩的作用，另一方面，由于蜗轮蜗杆的反行程自锁特性，可以使得机构在运行过程中不至于被用户自身的重量压下去，极大程度上保障了用户的安全，通过调节结构(11)的设置，使用者可以通过调节支撑架(8)和转动杆(12)之间的相对位置，用以调节整个外骨骼式辅助站立行走用行走器械的高度，满足了不同人群的需要，当电动伸缩杆(193)启动时，电动伸缩杆(193)的输出端带动传动板(194)移动，即转动杆(12)和连接板(13)能够实现相对转动，即可实现模拟人体膝关节转动的结构，最终实现了辅助人体站立和行走的目的。

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