CN113208876A - 一种无需动力的下肢外骨骼 - Google Patents

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吕立亚
张涌
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Abstract

一种无需动力的下肢外骨骼。本技术提供一种能够在行走时对人体下肢起辅助支撑的外骨骼装置，不需要外接动力，具有结构简单、穿戴和使用方便、可靠的特点。主要包括支撑座、大腿部、小腿部、足部和关节锁止器，支撑座能支撑住人的胯部，大腿部上端通过杆端轴承与支撑座活动连接，下端通过轴销与小腿部上端转动连接，小腿部下端与足部通过滑套方式连接，关节锁止器安装在小腿部，关节锁止器通过拉索与足部连接，当脚踩向地面时，通过足部和关节锁止器将小腿部与大腿部固定，使人的体重通过支撑座、大腿部和小腿部传到地面，使下肢得到辅助支撑。

Description

一种无需动力的下肢外骨骼
技术领域
本发明属于人体外骨骼技术领域，具体涉及一种无需动力的下肢外骨骼。
背景技术
人在行走时，整个身体的重量都由下肢承受，对于下肢有功能障碍的人来说，行走是一件艰难甚至是痛苦的事情，很多人往往需要坐轮椅或使用拐杖出行，虽然目前已经有电动助力式外骨骼机构，但由于结构复杂、重量大、电池容量有限等因素的限制，使用起来很不方便，很难普及，所以需要有结构简单，重量轻，穿戴和使用都很方便的外骨骼机构，来协助下肢受力，来保护有伤痛或有功能障碍的部位。
发明内容
本技术的目的是提供一种结构简单、体积小、重量轻、穿戴和使用方便，在行走时能协助下肢受力的支撑装置，使人体下肢的受力得到大幅的下降。
为了达到该目的，本专利的技术方案如下：
一种无需动力的下肢外骨骼，主要包括支撑座、大腿部、小腿部、足部和关节锁止器。支撑座主要包括底板、背板和腰带，背板垂直固定在底板后方，两根腰带的一端固定在背板两侧，另一端通过锁扣扣紧。大腿部主要包括大腿杆与大腿扣带，大腿杆的顶端固定有杆端轴承，通过杆端轴承与支撑座活动连接，大腿杆的下面部分是扇形板结构，大腿扣带固定在扇形板结构的上面部位，大腿杆通过轴销与小腿部上端转动连接。小腿部主要包括小腿杆和小腿扣带，小腿杆的上面部分是叉形结构，叉形结构通过轴销与大腿杆转动连接，小腿杆的下面部分是中空的套杆结构，小腿扣带安装在叉形结构的下面，在靠近叉形结构的位置，小腿部的下端与足部通过滑套方式活动连接。足部主要包括足套、滑杆和回位弹簧，滑杆与足套之间采用杆端轴承连接，滑杆活动安装在小腿杆下端的套杆中，回位弹簧上端固定在小腿杆上，下端固定在足套的内侧，足套向下移动时，回位弹簧受拉。关节锁止器主要包括碟形制动器和拉索，碟形制动器采用自行车的碟刹结构，通过其内部的摩擦块将大腿杆的扇形板结构夹紧，碟形制动器固定在小腿杆上，拉索上端连接碟形制动器，下端连接在足套上，拉索的长度根据小腿杆的长度确定，当足套压到底时，刚好将碟形制动器拉紧制动。
本装置可以在支撑座下方只安装一套大腿部、小腿部、足部和关节锁止器，只给一条下肢提供辅助支撑，也可以在支撑座下方安装两套大腿部、小腿部、足部和关节锁止器，这两套在结构上呈左右对称状态，用于双下肢的辅助支撑。
本技术的有益效果是：当腿与脚抬起时，关节锁止器释放，大腿杆与小腿杆随膝关节的弯曲而相互转动，当脚踏向地面并有压力时，关节锁止器制动，大腿杆与小腿杆锁止成为一个整体，能承受支撑座与地面之间的作用力，与人的下肢一起支撑体重，该装置不需要任何外部动力，结构简单，重量轻，穿戴和使用方便，能有效地减轻下肢的受力。
附图说明
附图1是总体结构示意图。
附图2是小腿杆与足部安装关系示意图。
附图3是足部结构示意图。
附图4是小腿杆底部结构示意图。
图中：1、底板，2、背板，3、腰带，4、大腿杆，5、大腿扣带，6、小腿杆，7、小腿扣带，8、足套，9、碟形制动器，10、拉索，11、回位弹簧，12、滑杆。
具体实施方式
如附图所示，是一种无需动力的下肢外骨骼的实施例，主要包括支撑座、大腿部、小腿部、足部和关节锁止器。支撑座主要包括底板1、背板2和腰带3，底板做成自行车的座垫的形状，方便放置在人的胯下，背板呈柱面弯曲形状，方便与人的后背贴合，背板垂直固定在底板后方，两根腰带的一端固定在背板两侧，另一端通过锁扣扣紧，锁扣像皮带扣一样，腰带与背板一起形成封闭的环状结构，用于环抱在人的腰间，使底板保持在人的胯下。大腿部主要包括大腿杆4与大腿扣带5，大腿杆的顶端固定有杆端轴承，通过杆端轴承与支撑座活动连接，大腿杆的下面部分呈扇形板结构，为了减轻重量，做成镂空结构，大腿扣带固定在大腿杆上，扣带上有锁扣，能将扣带形成闭环，方便将大腿杆固定在人的大腿侧面，大腿杆通过轴销与小腿部上端转动连接。小腿部主要包括小腿杆6和小腿扣带7，小腿杆的上面部分是叉形结构，叉形结构通过轴销与大腿杆转动连接，小腿杆的下面部分是中空的套杆，小腿扣带安装在小腿杆上，结构形状与大腿扣带相似，小腿部的下端与足部通过滑套方式活动连接。足部主要包括足套8、滑杆12和回位弹簧11，滑杆与足套之间采用杆端轴承连接，足套是半圆环状的结构，用来套装在脚上，滑杆安装在小腿杆下端的套杆中，滑杆能相对于小腿杆上下移动，相对移动的行程约10毫米左右，回位弹簧上端固定在小腿杆上，下端固定在足套的内侧。关节锁止器主要包括碟形制动器9和拉索10，碟形制动器采用自行车的碟刹结构，通过其内部的摩擦块(图中未示出)将大腿杆的扇形板结构夹紧，碟形制动器固定在小腿杆上，拉索上端连接碟形制动器，下端连接在足套上，拉索的长度根据小腿杆的长度确定，当足套压到底时，刚好将碟形制动器拉紧制动。
该实施例只对一条下肢起辅助支撑作用，所以只安装了一套支撑座、大腿部、小腿部、足部和关节锁止器，下面就以这种装置为例介绍一下使用方法：
将底板置于胯下，背板贴在后背，将腰带系在腰间并扣紧，身体保持站立姿势，将需要支撑的脚(穿有鞋子)穿在足套里，将大腿扣带绑在大腿上，小腿扣带绑在小腿上，这样就可以行走了。

Claims (6)

1.一种无需动力的下肢外骨骼，其特征在于：主要包括支撑座、大腿部、小腿部、足部和关节锁止器，大腿部上端通过杆端轴承与支撑座活动连接，下端通过轴销与小腿部上端转动连接，小腿部下端与足部通过滑套方式连接，关节锁止器安装在小腿部，关节锁止器通过拉索与足部连接。
2.根据权利要求1所述的一种无需动力的下肢外骨骼，其特征在于：所述支撑座主要包括底板、背板和腰带，背板垂直固定在底板后方，两根腰带的一端固定在背板两侧，另一端通过锁扣扣紧，腰带与背板一起形成封闭的环状结构。
3.根据权利要求1所述的一种无需动力的下肢外骨骼，其特征在于：所述大腿部主要包括大腿杆与大腿扣带，大腿杆的顶端固定杆端轴承，下面部分是扇形板结构，大腿扣带固定在大腿杆上。
4.根据权利要求1所述的一种无需动力的下肢外骨骼，其特征在于：所述小腿部主要包括小腿杆和小腿扣带，小腿杆的上面部分是叉形结构，叉形结构通过轴销与大腿杆转动连接，小腿杆的下面部分是中空的套杆，小腿扣带固定在小腿杆上。
5.根据权利要求1所述的一种无需动力的下肢外骨骼，其特征在于：所述足部主要包括足套、滑杆和回位弹簧，滑杆与足套之间采用杆端轴承连接，滑杆安装在小腿杆下端的套杆中，回位弹簧上端固定在小腿杆上，下端固定在足套的内侧。
6.根据权利要求1所述的一种无需动力的下肢外骨骼，其特征在于：所述关节锁止器主要包括碟形制动器和拉索，碟形制动器固定在小腿杆上，拉索上端连接碟形制动器，下端连接在足套上。
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