CN115300864A - 一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，包括腰部组件、摆动组件和大腿绑缚组件；腰部组件包括腰部绑缚、腰部基座和腰部基座护罩；左摆动组件带动左大腿绑缚组件实现左右摆动；左摆动组件带动右大腿绑缚组件实现左右摆动；左大腿绑缚组件和右大腿绑缚组件分别通过左摆动组件和左摆动组件实现前后摆动。本发明提出一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，可以适应不同体型的人群，且可以提供较好的穿戴舒适性，在第一阶段可提供髋关节横向运动辅助，在第二阶段可精准调控髋关节横向运动阻力，且可采用针对的髋关节多自由度的横向行走康复训练动作。

Description

一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼

技术领域

本发明涉及一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼。

背景技术

下肢功能障碍是偏瘫患者最常见的后遗症，下肢外骨骼在此类患者行走功能康复中展现了优异的前景。人体行走包括纵向前后行走和横向左右行走，纵向行走康复主要是为了进行日常活动，横向行走康复主要是恢复患者的平衡能力。当前此类患者横向康复主要包括两个阶段：第一阶段，患者下床扶着床栏杆左右来回行走，此时患者髋关节内收外展肌肉肌力弱，极费力才可实现扶床的缓慢左右行走；第二阶段为康复后期，患者已基本恢复下肢功能，此时一般通过环形弹性绳套于下肢提供横向阻力，使患者在对抗阻力情况下进行横向行走锻炼。

针对第一阶段，当前多数下肢外骨骼均为纵向行走康复或辅助，而少数的横向行走辅助外骨骼也存在穿戴舒适性问题；针对第二阶段，当前环形弹性绳提供阻力不可控，需要针对不同患者确定弹性绳等级，不能达到精准康复的效果。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，可以适应不同体型的人群，且可以提供较好的穿戴舒适性，在第一阶段可提供髋关节横向运动辅助，在第二阶段可精准调控髋关节横向运动阻力，且可采用针对的髋关节多自由度的横向行走康复训练动作。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特殊之处在于：

包括腰部组件、摆动组件和大腿绑缚组件；

腰部组件包括腰部绑缚、腰部基座和腰部基座护罩；腰部基座固装于腰部绑缚后侧，腰部基座护罩固装于腰部基座上；

摆动组件包括左摆动组件和左摆动组件；左摆动组件和左摆动组件结构相同，且对称地设置在腰部基座的左右两侧；

大腿绑缚组件包括左大腿绑缚组件和右大腿绑缚组件；左大腿绑缚组件和右大腿绑缚组件结构相同，且分别与左摆动组件和左摆动组件连接；

左摆动组件带动左大腿绑缚组件实现左右摆动；左摆动组件带动右大腿绑缚组件实现左右摆动；

左大腿绑缚组件和右大腿绑缚组件分别通过左摆动组件和左摆动组件实现前后摆动。

进一步地，上述左摆动组件包括左伺服电机、左联轴器、左扭矩传感器、连接组件和左大腿支架；

左伺服电机设置在腰部基座的左侧，左扭矩传感器通过左联轴器与左伺服电机的输出端连接，连接组件与左扭矩传感器连接，所述左伺服电机、左联轴器、左扭矩传感器和连接组件共同构成主动的左摆动关节，由左伺服电机带动左联轴器、左扭矩传感器和连接组件以左伺服电机的轴线为转动轴线相对于腰部组件左右摆动；

左大腿支架与连接组件连接，左大腿支架可相对于左摆动支架前后摆动和左右滑动。

进一步地，上述连接组件包括左摆动滑轴、左直线轴承，左摆动滑轴的一端设有连接法兰，连接法兰与左扭矩传感器固定，左直线轴承滑动转动连接于转动左摆动滑轴上，左大腿支架的连接法兰固装于左直线轴承上；左摆动滑轴、左直线轴承和左大腿支架共同构成被动的左髋部自由关节。

进一步地，上述连接组件包括左摆动支架、左摆动滑轴、左直线轴承，

左摆动滑轴固定于左摆动支架的轴孔上，左直线轴承滑动转动连接于转动左摆动滑轴上，左大腿支架的连接法兰固装于左直线轴承上；左摆动支架、左摆动滑轴、左直线轴承和左大腿支架共同构成被动的左髋部自由关节。

进一步地，上述左大腿支架与左大腿绑缚组件，左大腿绑缚组件可相对于左大腿支架前后摆动和上下滑动。

进一步地，上述左大腿绑缚组件包括左大腿绑缚、左大腿转轴、左大腿滑轮轴座、左大腿滑轮、两个左大腿止推垫片和左大腿滑轮轴；

左大腿滑轮轴座通过左大腿转轴转动连接于左大腿绑缚，使左大腿滑轮轴座可相对于左大腿绑缚侧向摆动；左大腿滑轮轴沿自身转动轴线依次穿过一个左大腿止推垫片、左大腿滑轮、另一个左大腿止推垫片并插入左大腿滑轮轴座上轴孔，并通过匹配的螺钉径向锁紧；左大腿滑轮位于左大腿支架的长槽孔内滑动，两侧的左大腿止推垫片夹逼限制左大腿支架，使左大腿支架可在两个左大腿止推垫片限定的平面内相对转动和平动，左大腿绑缚组件和左大腿支架共同构成了被动的左大腿自由关节，使左大腿绑缚可相对于左大腿支架以左大腿转轴轴线侧向摆动、以左大腿滑轮轴自身轴线前后摆动和上下滑动，共三个自由度。

进一步地，上述左大腿绑缚组件包括左大腿绑缚，左大腿支架为伸缩套筒，左大腿绑缚与左大腿支架的下端通过转轴连接。。

进一步地，上述左大腿支架包括第一弯折件、第二弯折件和连接板；

第一弯折件、第二弯折件均为L型结构；第一弯折件的一边与左直线轴承连接，另一边与第二弯折件的一边拆卸连接，且二者之间的位置可相对调整，第二弯折件的另一边与连接板固连。

进一步地，上述髋关节外骨骼还包括电控组件，电控组件包括控制组件、电池组，控制组件和电池组固装于腰部基座上，且控制组件和电池组位于腰部基座护罩内；

所述控制组件与左右两侧的扭矩传感器和伺服电机电连接，控制组件根据扭矩传感器在左右摆动方向的力矩输出反馈信号，控制伺服电机驱动摆动组件和大腿绑缚组件在所述左右方向摆动，形成针对输出左右方向摆动的力矩的横向摆动力矩反馈控制。

进一步地，上述电控组件还包括两个惯量测量传感器，两个惯量测量传感器分别设置在左大腿绑缚组件和右大腿绑缚组件上，控制组件与惯量测量传感器电连接，控制组件可根惯量测量传感器的信号判断穿戴者当前步态，进而确定参考输出力矩，通过所述横向摆动力矩反馈控制，控制伺服电机带动摆动组件和大腿绑缚组件相对腰部基座在左右方向摆动。

本发明的优点：

1)本发明填补了现有横向行走康复下肢外骨骼方案的不足；

2)本发明可针对不同体型的穿戴者进行自适应调整，并且可以避免穿戴时繁琐的调整过程；

3)本发明提供的外骨骼的主要动力、控制结构均固定在腰部，大腿摆动时惯量较小，利于控制系统提供相对稳定精确的助力或阻力，且穿戴舒适性较好；

4)本发明使用扭矩传感器连接伺服电机和摆动组件，实时读取横向摆动力矩，利于实时控制保证外骨骼横向摆动助力或阻力实时控制和分析；

5)本发明采用拟合人体骨骼运动学的空间杆件结构设计，使外骨骼辅助过程对大腿绑缚处人体组织的剪切力较小；

6)本发明具有良好的人机交互舒适性，人体的髋关节在横向行走和纵向行走中复杂的多自由运动学特性，可通过外骨骼的多自由度的被动关节进行适应补偿。

附图说明

图1是人体穿戴图；

图2是横向行走康复外骨骼整体视图；

图3是横向行走康复外骨骼组件结构图；

图4是左侧横向行走步态图；

图5是右侧横向行走步态图；

图6是纵向自由行走示意图；

图7是髋部自由关节替换方案示意图；

图8是大腿自由关节替换方案示意图；

图9是可调整大腿支架方案示意图。

图中所示：

100-腰部组件；101-腰部绑缚；102-腰部基座；103-腰部基座护罩；

200-摆动组件；210-左摆动组件；211-左伺服电机；212-左联轴器；213-左扭矩传感器；214-左摆动支架；215-左摆动滑轴；216-左直线轴承；217-左大腿支架；220-右摆动组件；

300-大腿绑缚组件；310-左大腿绑缚组件；311-左大腿绑缚；312-左大腿转轴；313-左大腿滑轮轴座；314-左大腿滑轮；315-左大腿止推垫片；316-左大腿滑轮轴；320-右大腿绑缚组件；

401-控制组件；402-电池组；413-惯量测量传感器。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

参见图1、2，一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，包括腰部组件100、摆动组件200和大腿绑缚组件300。腰部组件100包括腰部绑缚101、腰部基座102和腰部基座护罩103；腰部基座102固装于腰部绑缚101后侧，腰部基座护罩103固装于腰部基座102上；摆动组件200包括左摆动组件210和左摆动组件220；左摆动组件210和左摆动组件220结构相同，且对称地设置在腰部基座102的左右两侧；大腿绑缚组件300包括左大腿绑缚组件310和右大腿绑缚组件320；左大腿绑缚组件310和右大腿绑缚组件320结构相同，且分别与左摆动组件210和左摆动组件220连接。

左摆动组件210带动左大腿绑缚组件310实现左右摆动；左摆动组件220带动右大腿绑缚组件320实现左右摆动；左大腿绑缚组件310和右大腿绑缚组件320分别通过左摆动组件210和左摆动组件220实现前后摆动。

在使用基于横向行走的下肢外骨骼时，考虑到各个下肢功能障碍患者的腰部及腿部的尺寸大小不同。为此，本实施例的腰部绑缚101和左大腿绑缚301的绑带设置为可调节型，方便用户根据其腰部及腿部的实际尺寸大小动态调整，从而固定住基于横向行走的下肢外骨骼。并且，增加基于横向行走的下肢外骨骼和用户的贴合度，利于用户横向行走。

用于横向行走康复的髋关节外骨骼的左右结构完全对称，以下将以左半部的结构为例，进行具体说明。

参见图2和图3，所述左摆动组件210包括左伺服电机211、左联轴器212、左扭矩传感器213、连接组件和左大腿支架217。

左伺服电机211设置在腰部基座102的左侧，左扭矩传感器213通过左联轴器212与左伺服电机211的输出端连接，连接组件与左扭矩传感器213连接，所述左伺服电机211、左联轴器212、左扭矩传感器213和连接组件共同构成主动的左摆动关节P11，由左伺服电机211带动左联轴器212、左扭矩传感器213和连接组件以左伺服电机211的轴线为转动轴线相对于腰部组件100左右摆动；左大腿支架217与连接组件连接，左大腿支架217可相对于左摆动支架214前后摆动和左右滑动。

具体地，参见图7，所述连接组件的一种实现方式为：连接组件包括左摆动滑轴215、左直线轴承216，左摆动滑轴215的一端设有连接法兰，连接法兰与左扭矩传感器213固定，左直线轴承216滑动转动连接于转动左摆动滑轴215上，左大腿支架217的连接法兰固装于左直线轴承216上；左摆动滑轴215、左直线轴承216和左大腿支架217共同构成被动的左髋部自由关节。

具体地，参见图2和图3，所述连接组件的另一种实现方式为：连接组件连接组件包括左摆动支架214、左摆动滑轴215、左直线轴承216，左摆动滑轴215固定于左摆动支架214的轴孔上，左摆动滑轴215通过左直线轴承216通过匹配的轴用弹性挡圈轴向固定于左摆动支架214的轴孔上，左直线轴承216滑动转动连接于转动左摆动滑轴215上，左大腿支架217的连接法兰固装于左直线轴承216上。左摆动支架214、左摆动滑轴215、左直线轴承216和左大腿支架217共同构成被动的左髋部自由关节P12,使左大腿支架217可相对于左摆动支架214前后摆动和左右滑动，共两个自由度。

参见图9，所述左大腿支架217包括第一弯折件、第二弯折件和连接板；第一弯折件、第二弯折件均为L型结构；第一弯折件的一边与左直线轴承216连接，另一边与第二弯折件的一边拆卸连接，且二者之间的位置可相对调整，第二弯折件的另一边与连接板固连。

作为本发明的一个优选实施例，所述左大腿支架217与左大腿绑缚组件310，左大腿绑缚组件310可相对于左大腿支架217前后摆动和上下滑动。

具体地，参见图3，作为左大腿绑缚组件310的一种实施方式，所述左大腿绑缚组件310包括左大腿绑缚311、左大腿转轴312、左大腿滑轮轴座313、左大腿滑轮314、两个左大腿止推垫片315和左大腿滑轮轴316。

左大腿滑轮轴座313通过左大腿转轴312转动连接于左大腿绑缚311，使左大腿滑轮轴座313可相对于左大腿绑缚311侧向摆动；左大腿滑轮轴316沿自身转动轴线依次穿过一个左大腿止推垫片315、左大腿滑轮314、另一个左大腿止推垫片315并插入左大腿滑轮轴座313上轴孔，并通过匹配的螺钉径向锁紧；左大腿滑轮314位于左大腿支架217的长槽孔内滑动，两侧的左大腿止推垫片315夹逼限制左大腿支架217，使左大腿支架217可在两个左大腿止推垫片315限定的平面内相对转动和平动，左大腿绑缚组件310和左大腿支架217共同构成了被动的左大腿自由关节P13，使左大腿绑缚311可相对于左大腿支架217以左大腿转轴312轴线侧向摆动、以左大腿滑轮轴316自身轴线前后摆动和上下滑动，共三个自由度。

具体地，参见图8，作为左大腿绑缚组件310的另一种实施方式，所述左大腿绑缚组件310包括左大腿绑缚311，左大腿支架217为伸缩套筒，左大腿绑缚311与左大腿支架217的下端通过转轴连接。

考虑到下肢功能障碍患者在不同时期下横向行走康复所需训练状态差异，若采用同种训练状态对下肢功能障碍患者进行训练，将降低下肢功能障碍患者的康复效果。为此，本实施例的基于横向行走的下肢外骨骼采用不同时期不同训练状态，以促进下肢功能障碍患者主动康复效果。

具体地，本实施例的基于横向行走的下肢外骨骼包括第一训练状态和第二训练状态。

其中，第一训练状态针对下肢功能障碍患者平衡训练初期，横向行走锻炼时，下肢功能障碍患者髋关节外展内收肌肉不足所设计。在第一训练状态下，伺服电机相对穿戴者固定，带动摆动组件200和大腿绑缚组件300对髋关节外展和内收提供助力，以助力下肢功能障碍患者横向行走。

第二训练状态针对下肢功能障碍患者平衡训练末期，训练下肢功能障碍患者髋关节外展内收肌肉所设计。在第二训练状态下，伺服电机相对穿戴者固定，带动摆动组件200和大腿绑缚组件300对髋关节外展和内收提供可控阻力，以促使下肢功能障碍患者克服阻力横向行走。

下面以实际例子说明，基于横向行走的下肢外骨骼如何助力下肢功能障碍患者进行第一训练状态。以基于横向行走的下肢外骨骼助力下肢功能障碍患者向左和向右横向行走为例。

可参阅图4，在实际应用中，在基于横向行走的下肢外骨骼助力下肢功能障碍患者向左侧横向行走时，伺服电机带动左摆动组件210和左大腿绑缚组件310向左侧摆动，提供向左摆动左腿的助力，行至右脚支撑状态。伺服电机带动右摆动组件220和右大腿绑缚组件320向右侧摆动，提供转移身体重心的助力，行至双腿站立状态。伺服电机带动左摆动组件210和左大腿绑缚组件310向右侧摆动，同时伺服电机带动右摆动组件220和右大腿绑缚组件320向左侧摆动，共同助力双腿并拢。

可继续参阅图5，在实际应用中，在基于横向行走的下肢外骨骼助力下肢功能障碍患者向左侧横向行走时，伺服电机带动右摆动组件220和右大腿绑缚组件320向右侧摆动，提供向右摆动右腿的助力，行至左脚支撑状态。伺服电机带动左摆动组件210和左大腿绑缚组件310向左侧摆动，提供转移身体重心的助力，行至双腿站立状态。伺服电机带动左摆动组件210和左大腿绑缚组件310向右侧摆动，同时伺服电机带动右摆动组件220和右大腿绑缚组件320向左侧摆动，共同助力双腿并拢。

需要说明的是，由于基于横向行走的下肢外骨骼助力下肢功能障碍患者向左或向右横向行走中伺服电机带动摆动组件200和大腿绑缚组件300的摆动方向和基于横向行走的下肢外骨骼提供阻碍下肢功能障碍患者向左或向右横向行走中伺服电机带动摆动组件200和大腿绑缚组件300的摆动方向与之相反。为此，对于基于横向行走的下肢外骨骼提供阻碍下肢功能障碍患者向左或向右横向行走的实际应用可参阅基于横向行走的下肢外骨骼10助力下肢功能障碍患者向左或向右横向行走，在此不进行重复赘述。

本实施例的基于横向行走的下肢外骨骼还包括电控组件，电控组件包括控制组件401、电池组402，控制组件401和电池组402固装于腰部基座102上，且控制组件401和电池组402位于腰部基座护罩103内。

所述控制组件401与左右两侧的扭矩传感器和伺服电机电连接。控制组件401根据扭矩传感器在左右摆动方向的力矩输出反馈信号，控制伺服电机驱动摆动组件200和大腿绑缚组件300在所述左右方向摆动，形成针对输出左右方向摆动的力矩的横向摆动力矩反馈控制。在第一训练状态，控制组件401根据力矩输出信号控制固定在腰部基座102上的伺服电机带动摆动组件200和大腿绑缚组件300对髋关节外展和内收提供助力。在第二训练状态，控制组件401根据力矩输出信号可控制固定在腰部基座102上的伺服电机带动摆动组件200和大腿绑缚组件300对髋关节外展和内收提供可调控的阻力。在横向摆动力矩反馈控制下，外骨骼能更好的对穿戴者提供稳定可控，且符合人机动力学的助力或阻力辅助。

在一些实施例中，控制组件401可由下肢功能障碍患者或者亲属、护工等自行操作。当然，也可通过其他方式辅助控制。例如，本实施例的基于横向行走的下肢外骨骼也可包括行走状态识别组件，即设置于大腿部绑缚件300的惯量测量传感器403，控制组件401与惯量测量传感器403电连接。因此，控制组件401可根惯量测量传感器403的信号判断穿戴者当前步态，进而确定参考输出力矩，通过所述横向摆动力矩反馈控制，控制伺服电机带动摆动组件200和大腿绑缚组件300相对腰部基座102在左右方向摆动。

如图6所示，穿戴者正确调整后装备外骨骼，在前行方向行走时，外骨骼对穿戴者无额外限制。

本发明提供的上述方案中，外骨骼在穿戴时具有针对不同体型的穿戴者自适应的能力。穿戴者不同的左右髋关节间距、臀部宽度和大腿宽度主要通过左髋部自由关节P12的左右滑动，辅助左髋部自由关节P12和左大腿自由关节P13和其他自由度进行自适应补偿；穿戴者不用的大腿长度和穿戴时的上下方向偏差主要通过左大腿自由关节P13的上下滑动，辅助左髋部自由关节P12和左大腿自由关节P13和其他自由度进行自适应补偿。使外骨骼对于多数体型的穿戴者具有较好的自适应能力，且可避免穿戴时的调整步骤。

本发明提供的上述方案中，外骨骼大部分结构位于腰部，系统惯量相对较小，使外骨骼在对穿戴者进行助力或阻力训练时，产生的不适感较小，且相对易于外骨骼输出更稳定精确的动态助力或阻力。

本发明提供的上述方案中，在进行横向行走训练时，外骨骼通过位于腰部的伺服电机带动摆动组件和大腿绑缚组件，作用于穿戴者的助力或阻力与人体骨骼动力学拟合度较高，对在大腿绑缚处产生的剪切力较小，具有较好的舒适性。

本发明提供的上述方案中，在进行纵向行走时，大腿的前后摆动同时带动被动的髋部自由关节和大腿自由关节的各个自由度运动，和与包括伺服电机的主动摆动关节。其中，被动关节对纵向行走的额外载荷主要来自摩擦力，在相应情境下可忽略；主动摆动关节因伺服电机的机械阻尼会对纵向行走产生额外载荷。需要说明的是，在本发明的外骨骼结构中，纵向行走时，伺服电机的最大摆角小于±5°，所以具体实施例中，外骨骼对穿戴者在纵向行走时产生的总额外载荷可忽略。

本发明提供的上述方案中，外骨骼多自由度的被动关节，能通过自适应的被动运动适应穿戴者在横向或纵向行走时，髋关节复杂的多自由度运动学特性，具有良好的人机交互舒适性。

综上，本发明设计了一种用于横向行走康复的下肢外骨骼，通过腰部组件、摆动组件、大腿绑缚组件和电控组件实现髋关节横向运动助力与训练辅助，提出了一种新型的横向行走康复的下肢外骨骼方案。同时，一定程度改进了现有横向行走康复外骨骼的不足：该发明的外骨骼通过摆动组件和大腿绑缚组件具有的空间杆件结构，在穿戴时，使外骨骼结构尺寸随穿戴者体型及穿戴位置不同而自适应调整，不仅对不同体型的穿戴者具有一定自适应能力，还基本避免了穿戴时繁琐的调整结构过程；在进行主动辅助的横向行走和被动自由的纵向行走时，利用空间导杆滑块结构带动大腿绑缚的运动学特性与人机骨骼动力学中髋关节内伸/外展具有较高的拟合度，横向行走助力时对人体的助力或阻力对穿戴者大腿绑缚处人体组织表面产生的剪切力较小，提高训练过程的舒适性；利用空间杆件结构的多个被动自由度适应和补偿人体髋关节复杂的多自由度运动学特性，提高人机交互舒适性；此外，因主要结构固定在腰部组件上大幅减少系统惯量；使用扭矩传感器连接伺服电机和摆动组件，实时读取外骨骼对人体的横向行走助力或阻力，更有利于提供动态可控的横向行走助力或阻力。从而在所述第一阶段与第二阶段训练中，表现出更好的对不同体型穿戴者的适应性、训练的舒适性、更优秀的可控性，同时兼容自由被动的纵向行走能力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明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系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

包括腰部组件(100)、摆动组件(200)和大腿绑缚组件(300)；

腰部组件(100)包括腰部绑缚(101)、腰部基座(102)和腰部基座护罩(103)；腰部基座(102)固装于腰部绑缚(101)后侧，腰部基座护罩(103)固装于腰部基座(102)上；

摆动组件(200)包括左摆动组件(210)和左摆动组件(220)；左摆动组件(210)和左摆动组件(220)结构相同，且对称地设置在腰部基座(102)的左右两侧；

大腿绑缚组件(300)包括左大腿绑缚组件(310)和右大腿绑缚组件(320)；左大腿绑缚组件(310)和右大腿绑缚组件(320)结构相同，且分别与左摆动组件(210)和左摆动组件(220)连接；

左摆动组件(210)带动左大腿绑缚组件(310)实现左右摆动；左摆动组件(220)带动右大腿绑缚组件(320)实现左右摆动；

左大腿绑缚组件(310)和右大腿绑缚组件(320)分别通过左摆动组件(210)和左摆动组件(220)实现前后摆动。

2.根据权利要求1所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

所述左摆动组件(210)包括左伺服电机(211)、左联轴器(212)、左扭矩传感器(213)、连接组件和左大腿支架(217)；

左伺服电机(211)设置在腰部基座(102)的左侧，左扭矩传感器(213)通过左联轴器(212)与左伺服电机(211)的输出端连接，连接组件与左扭矩传感器(213)连接，所述左伺服电机(211)、左联轴器(212)、左扭矩传感器(213)和连接组件共同构成主动的左摆动关节，由左伺服电机(211)带动左联轴器(212)、左扭矩传感器(213)和连接组件以左伺服电机(211)的轴线为转动轴线相对于腰部组件(100)左右摆动；

左大腿支架(217)与连接组件连接，左大腿支架(217)可相对于左摆动支架(214)前后摆动和左右滑动。

3.根据权利要求2所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

所述连接组件包括左摆动滑轴(215)、左直线轴承(216)，左摆动滑轴(215)的一端设有连接法兰，连接法兰与左扭矩传感器(213)固定，左直线轴承(216)滑动转动连接于转动左摆动滑轴(215)上，左大腿支架(217)的连接法兰固装于左直线轴承(216)上；左摆动滑轴(215)、左直线轴承(216)和左大腿支架(217)共同构成被动的左髋部自由关节。

4.根据权利要求2所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

连接组件包括左摆动支架(214)、左摆动滑轴(215)、左直线轴承(216)，

左摆动滑轴(215)固定于左摆动支架(214)的轴孔上，左直线轴承(216)滑动转动连接于转动左摆动滑轴(215)上，左大腿支架(217)的连接法兰固装于左直线轴承(216)上；左摆动支架(214)、左摆动滑轴(215)、左直线轴承(216)和左大腿支架(217)共同构成被动的左髋部自由关节。

5.根据权利要求3或4所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

所述左大腿支架(217)与左大腿绑缚组件(310)，左大腿绑缚组件(310)可相对于左大腿支架(217)前后摆动和上下滑动。

6.根据权利要求5所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

所述左大腿绑缚组件(310)包括左大腿绑缚(311)、左大腿转轴(312)、左大腿滑轮轴座(313)、左大腿滑轮(314)、两个左大腿止推垫片(315)和左大腿滑轮轴(316)；

左大腿滑轮轴座(313)通过左大腿转轴(312)转动连接于左大腿绑缚(311)，使左大腿滑轮轴座(313)可相对于左大腿绑缚(311)侧向摆动；左大腿滑轮轴(316)沿自身转动轴线依次穿过一个左大腿止推垫片(315)、左大腿滑轮(314)、另一个左大腿止推垫片(315)并插入左大腿滑轮轴座(313)上轴孔，并通过匹配的螺钉径向锁紧；左大腿滑轮(314)位于左大腿支架(217)的长槽孔内滑动，两侧的左大腿止推垫片(315)夹逼限制左大腿支架(217)，使左大腿支架(217)可在两个左大腿止推垫片(315)限定的平面内相对转动和平动，左大腿绑缚组件(310)和左大腿支架(217)共同构成了被动的左大腿自由关节，使左大腿绑缚(311)可相对于左大腿支架(217)以左大腿转轴(312)轴线侧向摆动、以左大腿滑轮轴(316)自身轴线前后摆动和上下滑动，共三个自由度。

7.根据权利要求5所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

所述左大腿绑缚组件(310)包括左大腿绑缚(311)，左大腿支架(217)为伸缩套筒，左大腿绑缚(311)与左大腿支架(217)的下端通过转轴连接。

8.根据权利要求6所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

所述左大腿支架(217)包括第一弯折件、第二弯折件和连接板；

第一弯折件、第二弯折件均为L型结构；第一弯折件的一边与左直线轴承(216)连接，另一边与第二弯折件的一边拆卸连接，且二者之间的位置可相对调整，第二弯折件的另一边与连接板固连。

9.根据权利要求2所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

还包括电控组件，电控组件包括控制组件(401)、电池组(402)，控制组件(401)和电池组(402)固装于腰部基座(102)上，且控制组件(401)和电池组(402)位于腰部基座护罩(103)内；

所述控制组件(401)与左右两侧的扭矩传感器和伺服电机电连接，控制组件(401)根据扭矩传感器在左右摆动方向的力矩输出反馈信号，控制伺服电机驱动摆动组件(200)和大腿绑缚组件(300)在所述左右方向摆动，形成针对输出左右方向摆动的力矩的横向摆动力矩反馈控制。

10.根据权利要求9所述的一种用于横向行走康复的髋关节外骨骼，其特征在于：

所述电控组件还包括两个惯量测量传感器(403)，两个惯量测量传感器(403)分别设置在左大腿绑缚组件(310)和右大腿绑缚组件(320)上，控制组件(401)与惯量测量传感器(403)电连接，控制组件(401)可根惯量测量传感器(403)的信号判断穿戴者当前步态，进而确定参考输出力矩，通过所述横向摆动力矩反馈控制，控制伺服电机带动摆动组件(200)和大腿绑缚组件(300)相对腰部基座(102)在左右方向摆动。

Images