CN117103228A - 一种限位装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种限位装置，包括限位支撑体、限位滑杆、限位挡杆和限位滑动单元；所述限位支撑体一端与外部设备相连，另一端用于与限位滑杆的一端可滑动连接；所述限位滑杆可滑动的安装在限位支撑体上，其一端可滑动安装于限位支撑体上，另一端连接于外部设备；所述限位档杆和限位滑动单元用于限制所述限位滑杆在限位支撑体上的滑动范围。本申请所述的限位装置具有限位范围可调同时可以精准限位，限位定位稳固、结构操作简单、使用方便，应用范围广。

Description

一种限位装置

技术领域

本申请涉及调节控制领域，特别是涉及一种限位装置。

背景技术

随着机器控制技术的发展，现有很多行业产品中如机器人包括工业、消费类、医疗类机器人、外骨骼机器人等，对产品关节实现控制的功能越来越多。目前对于机械部件、机器人关节的控制限位的装置，其限位调节范围和功能都比较单一简单。

如目前应用于人体关节治疗、辅助康复的关节外骨骼，多为单轴单向旋转控制的外骨骼，但由于人体关节处经常需要灵活旋转，其旋转中心位置会发生变动，使得单旋转中心结构与人体关节旋转运动中心不对齐，极易破坏人体的自然生物力学特性，需要对外骨骼的屈曲、伸展运动和范围进行限位控制。如专利授权公告号为CN205905014U的中国专利公开了一种外骨骼机器人的大腿与小腿连接装置，包括小腿部驱动电机和腿部连接件，所述大腿部下端与小腿部上端通过小腿部驱动电机转轴以及腿部连接件连接，所述腿部连接件设有阻止小腿部与大腿部呈180度角时小腿部继续向前转动的限位机构，该限位机构为一凸起机构，该结构的限位机构只能对腿部连接件有一个角度范围的限制、调节，不能根据不同患者的需求以及同一患者不同阶段的需求调节外骨骼的角度和范围及对角度和范围进行限位限制调节，使用非常受限；同时该限位机构需要通过电源电机来控制达到腿部连接件对小腿伸展运动的限制、限位，结构复杂且无法根据使用者的需要对关节的活动范围如屈曲运动、伸展运动提供限位调节。

发明内容

本申请的目的在于提供一种限位装置，其结构操作简单，限位调节范围大。

为达到上述目的，本申请提供的技术方案如下：

本申请实施方案中提供一种限位装置，包括限位支撑体、限位滑杆、限位挡杆和限位滑动单元；所述限位支撑体一端与外部设备相连，另一端用于与限位滑杆的一端可滑动连接；所述限位滑杆可滑动的安装在限位支撑体上，其一端可滑动安装于限位支撑体上，另一端连接于外部设备；所述限位档杆和限位滑动单元用于限制所述限位滑杆在限位支撑体上的滑动范围。

其中，所述限位支撑体的另一端开设有开口，用于供限位滑杆插入并在限位支撑体上滑动；所述限位挡杆用于限位所述限位滑杆，其固定于限位滑杆位于限位支撑体内的一端并随限位滑杆滑动，所述限位滑动单元可移动的安装在限位支撑体上，用于阻挡限位挡杆。

其中，所述限位支撑体为一长方体状，其内部中空，中部设有与长边方向平行的滑槽，所述限位支撑体沿长边两侧设置多个对称的齿状突起，相邻两个齿状突起间设置齿槽，用于调整滑动限位装置进行限位角度的范围，所述限位滑杆从限位支撑体的一端嵌套在所述限位支撑体内部并能够在限位支撑体内部滑动，当限位滑杆在限位支撑体内部滑动时，所述限位挡杆在限位支撑体中部的滑槽随之移动。

其中，所述限位滑动单元包括限位固定块、弹簧固定柱、弹簧和限位滑动块；所述限位固定块包括顶端和按压端；按压端设有内凹弧面；限位固定块内部开设滑槽并贯通其顶端，供限位滑动块插入滑动使用；所述限位固定块外轮廓与限位支撑体上的齿槽相适配，使其可恰好卡入齿槽内部；所述限位固定块内部中空，其表面贯穿设有一开口；所述限位滑动块包括顶端和按压端；按压端设有内凹弧面；所述限位滑动块的顶端从限位固定块的顶端嵌套在限位固定块的内部；所述限位滑动块表面贯穿设有与限位固定块上开口大小相同的开口，当所述限位滑动块嵌套在限位固定块内部后，限位滑动块上的开口与限位固定块上的开口部分或完全重合；所述限位滑动块顶部开设有安装孔，所述弹簧固定柱通过该安装孔固定安装在限位滑动块上，所述弹簧嵌套在弹簧固定柱上，一端连接在限位滑动块上，另一端连接在限位固定块内部。

其中，所述弹簧的弹性为使限位滑动单元可在紧按弹簧时在限位支撑体上滑动，放松后固定于限位支撑体的齿槽内。

其中，所述限位滑动单元的数量设置为两个，使限位挡杆在两个限位滑动单元之间移动。

其中，还包括限位外壳，所述限位外壳固定在限位支撑体外部，所述限位外壳外表面设置有与限位支撑体上的齿状突起数量、位置一一对应的标记或刻度。

其中，所述限位滑动块的开口靠近限位滑动块顶端的一侧设有与限位支撑体的齿槽相适配的凸棱；所述限位固定块在其顶端靠近开口的位置设有与限位支撑体齿槽相适配的凸棱。

其中，当限位装置用于限位、调节关节屈曲、伸展范围时，其两个相邻齿槽之间所对应的外部调节关节的限位角度范围为3-5°

其中，所述限位滑动单元为适配所述限位支撑体的齿槽的可插拔的插销结构。

本申请实施方案中提供的限位装置，通过限位滑动单元在限位支撑体上的滑动范围不同，达到不同限位范围的调整，同时通过限位档杆和限位滑动单元的调节控制，可以方便有效的调节限位范围。

同时另一方，通过设置两个限位滑动单元更方便和更精准的对限位滑杆进行限位。

本申请的限位装置具有限位范围可调同时可以精准限位、限位定位稳固、结构操作简单、使用方便，应用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a为本申请实施方式中应用限位装置的连接件的部分结构分解示意图；

图1b为1a的连接件的另一角度看到的部分结构分解示意图；

图2为本申请实施方式中限位装置结构示意图；

图3为本申请实施方式中限位装置部分结构分解示意图；

图4为本申请实施方式中单个限位滑动单元结构示意图；

图5为本申请实施方式中单个限位滑动单元结构分解示意图；

图6为本申请实施方式中应用限位装置的连接件中的连续限位装置部分结构分解示意图；

图7为本申请实施方式中应用限位装置的连接件中的多个连续体模块部分分解示意图；

图8为本申请实施方式中应用限位装置的连接件中的连续限位装置结构示意图；

图9为本申请实施方式中应用限位装置的膝关节外骨骼结构示意图；

图10为本申请实施方式中应用限位装置的膝关节外骨骼部分结构分解示意图。

具体实施方式

为了使本申请实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本申请提供的一种限位装置，其包括限位支撑体、限位滑杆、限位挡杆和限位滑动单元；所述限位支撑体一端与外部设备相连，另一端用于与限位滑杆的一端可滑动连接；所述限位滑杆可滑动的安装在限位支撑体上，其一端可滑动安装于限位支撑体上，另一端连接于外部设备；所述限位档杆和限位滑动单元用于限制所述限位滑杆在限位支撑体上的滑动范围。

其中，所述限位支撑体的另一端开设有开口，用于供限位滑杆插入并在限位支撑体上滑动；所述限位挡杆用于限位所述限位滑杆，其固定于限位滑杆位于限位支撑体内的一端并随限位滑杆滑动，所述限位滑动单元可移动的安装在限位支撑体上，用于阻挡限位挡杆。

所述外部设备在本身实施方案包括上基座、下基座。

以下结合附图及本申请的限位装置应用于关节外骨骼的具体实施方式进行详细描述：

如图1a、1b所示，为应用本申请限位装置的关节外骨骼中的连接件的结构示意图，所述连接件包括上基座210、下基座220、弹性部件231和限位装置240。所述限位装置在本实施例中为滑动限位装置240。所述弹性部件231位于上基座210与下基座220之间，并可拆卸的固定连接在上基座210与下基座220上，用于提供连接件活动的灵活性的同时，提高连接件整体的刚度。通过改变弹性部件231的形状参数、组合方式能够改变连接件整体的刚度。在本申请实施方式中，所述弹性部件231为具有一定厚度的片状板簧，所述片状板簧的厚度为0.2mm～1.0mm，通过改变片状板簧的厚度能够改变所述连接件的刚度，片状板簧的厚度越大，所述连接件的刚度就越强，或通过多个片状板簧的叠加使用也能够增强连接件的刚度，从而提升使用者应用所述连接件的关节外骨骼的稳定性。所述上基座210与下基座220分别可拆卸的固定连接在片状板簧的两端。所述上基座210、下基座220的外端分别设有可适配所要连接外部部件的连接端，用于与不同的外部部件相连接。所述滑动限位装置240用于限制弹性部件弯曲的范围，所述滑动限位装置240位于所述弹性部件侧面，并与上基座210、下基座220可转动连接。

如图2和图3所示，所述滑动限位装置240包括限位滑杆241、限位支撑体242、限位挡杆243、限位外壳244和限位滑动单元250。

所述限位支撑体242用于支撑滑动限位装置240并连接其他部件，本申请实施方式中，所述限位支撑体242为一长方体状，其内部中空，中部设有与长边方向平行的滑槽，所述限位支撑体242沿长边两侧设置多个对称的齿状突起，相邻两个齿状突起间设置齿槽，用于调整滑动限位装置240进行限位角度的范围，所述齿状突起的数量越多，排布越密集，其能够调整的限位角度就越精确。本申请实施方式中，两个齿槽之间所对应连接件对关节的限位角度为3-5°。所述限位滑杆241从限位支撑体242的一端嵌套在所述限位支撑体242内部并能够在限位支撑体242内部滑动；进一步的，所述限位滑杆241在限位支撑体242内部沿限位支撑体242长边方向滑动。所述限位滑杆241首端和尾端分别设有一安装孔，所述限位挡杆243穿过限位滑杆241首端的安装孔固定在限位滑杆241首端，当限位滑杆241在限位支撑体242内部滑动时，所述限位挡杆243在限位支撑体242中部的滑槽随之移动。所述限位滑杆241的长度影响限位挡杆243能够在限位支撑体242内部滑动的范围，从而影响滑动限位装置240限制应用所述连接件的关节外骨骼的关节运动的角度的最大范围，在本申请实施方式中所述限位滑杆241的长度略大于限位支撑体242的长度，使限位挡杆243能够在限位支撑体242中部的全部滑槽范围内移动。

所述限位支撑体242远离限位滑杆241的一端端部设有一安装孔，所述限位支撑体242通过该安装孔可转动且可拆卸的安装在上基座210侧面或下基座220侧面，所述限位滑杆241尾端的安装孔可转动且可拆卸的安装在下基座220侧面或上基座210侧面。在本申请实施方式中，所述上基座210和下基座220的侧面设有突出安装槽，用于可旋转的安装所述限位支撑体242、限位滑杆241；进一步的，所述限位支撑体242通过一塞打螺钉穿过安装孔可转动且可拆卸的安装在下基座220侧面的安装槽内，所述限位滑杆241尾端通过一塞打螺钉穿过安装孔可转动且可拆卸的安装在上基座210侧面的安装槽内，使滑动限位装置240可绕塞打螺钉相对于上基座210及下基座220转动。

所述限位外壳244用于保护滑动限位装置240，并通过限位支撑体242远离限位滑杆241一端的安装孔固定在限位支撑体242外部。所述限位外壳244与限位支撑体242外表面轮廓相适配，其外表面设置与限位支撑体242上的齿状突起数量、位置一一对应的标记或刻度，方便使用者通过标记或刻度移动限位滑动单元250实现对应用该连接件的关节外骨骼所限制的关节的精准限位。

请参见图4和图5，所述限位滑动单元250可移动的安装在限位支撑体242上，所述限位滑动单元250包括限位固定块251、弹簧固定柱252、弹簧253和限位滑动块254。所述限位固定块251包括顶端和按压端；按压端设有内凹弧面，供人体方便按压操作；其内部开设滑槽并贯通其顶端，供限位滑动块254插入滑动使用。所述限位固定块251外轮廓与限位支撑体242上的齿槽相适配，使其能够恰好卡入齿槽内部，所述限位固定块251内部中空，其表面贯穿设有一开口，该开口的宽度略大于限位支撑体242的厚度，该开口的长度略大于所述限位支撑体242一侧的齿状突起顶点至对称侧的齿状突起顶点的距离。所述限位滑动块254包括顶端和按压端，按压端设有内凹弧面，供人体方便按压操作；所述限位滑动块254的顶端从限位固定块251的顶端嵌套在限位固定块251的内部，并可在限位固定块251内部滑动；所述限位滑动块254表面贯穿设有与限位固定块251上开口大小相同的开口，当所述限位滑动块254嵌套在限位固定块251内部后，限位滑动块254上的开口与限位固定块251上的开口部分或完全重合。

所述限位滑动块254顶部开设有安装孔，所述弹簧固定柱252通过该安装孔固定安装在限位滑动块上，所述弹簧253嵌套在弹簧固定柱252上，一端连接在限位滑动块254上，另一端连接在限位固定块251内部。

所述弹簧的弹性为初始状态时，弹簧253支撑限位滑动块254与限位固定块251，使二者重合的开口部分的长度为限位支撑体242一侧齿槽底边至对称侧齿槽底边的距离；通过限位固定块251、限位滑动块254上的按压端紧按限位固定块251和限位滑动块254以压缩弹簧253，使二者重合的开口部分的长度略大于所述限位支撑体242一侧的齿状突起顶点至对称侧的齿状突起顶点的距离，即二者开口部分完全重合，从而使限位滑动单元250可在紧按弹簧时在限位支撑体242上滑动，放松后固定于限位支撑体242的齿槽内。进一步的，所述限位滑动块254上的开口靠近限位滑动块254顶端的一侧设有与限位支撑体242的齿槽相适配的凸棱(未标号)，所述限位固定块251在其顶端靠近开口的位置设有与限位支撑体242齿槽相适配的凸棱，使限位滑动单元250能够更牢固地固定在限位支撑体242的齿槽内。

所述限位滑动单元的数量设置为两个，用于阻挡限位挡杆243，使限位挡杆243只能够在两个限位滑动单元250之间移动，请同时参阅图5,为应用本申请限位装置的外骨骼的连接件结构分解示意图，当人体穿戴带本申请所述的限位装置的连接件的关节外骨骼进行屈曲或伸展运动时，由于限位挡杆243只能在两个限位滑动单元250之间滑动，从而使关节在屈曲或伸展运动到限位滑动单元250限制的角度范围边界时，限位挡杆243无法继续滑动，导致与其连接的限位滑杆241无法继续滑动，从而使与限位滑杆241和限位支撑体242连接的上基座和下基座无法带动关节外骨骼继续向内弯曲或向外伸展，达到限制使用者关节屈曲或伸展运动的角度范围的效果。

在本申请另一实施方式中，所述限位滑动单元250为适配所述限位支撑体242的齿槽的可插拔的插销结构，使用者可通过手动插拔，将限位滑动单元250固定于限位支撑体242的齿槽内，使限位挡杆243只能够在两个限位滑动单元250之间移动，从而达到限制使用者关节屈曲或伸展运动的角度范围的效果。

本申请所述的滑动限位装置240具有双向限位的功能，可对应用带本申请限位装置的连接件的关节外骨骼的穿戴者的关节运动角度提供准确限制，并可通过限位滑动单元250改变限制范围，从而适应不同人群对不同关节的限位需求；当两个限位滑动单元250之间的距离最大时，即限位滑动单元250分别位于限位支撑体242最顶部的齿槽和最底部的齿槽内，所述限位滑杆241及限位挡杆243能够移动的范围最大，此时滑动限位装置240对关节运动范围的限制最小；当两个限位滑动单元250将限位滑杆241固定在最端部相邻的两个齿槽之间时，此时滑动限位装置240将关节固定在屈曲运动角度的最大值或伸展运动的最小值。在本申请实施方式中，由于限位滑杆241安装在上基座210，限位支撑体242远离限位滑杆241的端部安装在下基座220，当两个限位滑动单元250将限位滑杆241固定在最顶部相邻的两个齿槽之间时，滑动限位装置240将关节固定在伸展运动的最小值0°；当两个限位滑动单元250将限位滑杆241固定在最底部相邻的两个齿槽之间时，与限位滑杆241尾端连接的上基座底部与限位支撑体242顶部接触，滑动限位装置240将关节固定在屈曲运动的最大值100°。

本申请实施方案中，通过调节两个限位滑动单元250来调节限位滑杆241的滑动范围从而达到调节弹性部件231的弯曲角度范围和伸展范围，从而达到调节、限制相应关节的屈曲运动和伸展运动的范围；同时本申请实施方案中还可以通过调节设置两个限位滑动单元250在某两个相邻的齿槽位置固定，以达到调节关节在某一特定屈曲角度、伸展角度上的限位、定位，满足不同用户的需求。

进一步的，如图6所示，所述连接件还包括连续限位装置230，所述连续限位装置包括所述的弹性部件231和多个连续体模块232，所述多个连续体模块232相互断开并连续排列的设置在弹性部件231的一侧，所述多个连续体模块232用于限制弹性部件231沿设置多个连续体一侧弯曲的角度范围，为应用的关节伸展运动提供安全限位。连续限位装置230可沿弹性部件的一侧弯曲或弹性弯曲，当向另一侧恢复时受到多个连续体模块的相互干扰限制，其恢复角度受到限制。本申请实施例中连续限位装置230使得本申请实施方案中的连接件的具有可变旋转中心特性，支持关节大角度屈曲，不影响穿戴者自然行走时的关节活动；同时连续体模块的相互制约，达到关节伸展角度的限位，确保了用户使用时的安全。

在本申请实施方式中，所述弹性部件231为片状板簧，其上设有多个安装孔，所述多个连续体模块232通过片状板簧的安装孔依次固定在片状板簧上，所述的弹性部件231如片状板簧在设置了多个连续体模块232后具有一定的弯曲弧度，所述的多个连续体模块232固定安装在弹性部件231的曲面外侧，进一步的，在应用本申请所述连接件的关节外骨骼中，所述多个连续体模块232朝向人体外侧。

请参见图7，在进一步实施方式中，所述连续体模块232两侧还包括结构对称的限位板233。所述限位板233呈翼状结构固定在连续体模块232的两侧且部分高于连续体模块232的上表面和/或下表面，用于限制连接件整体的扭转运动。所述限位板233上截面与下截面分别设置对应的凸起和凹槽，使多个连续体模块232在紧密接触时，其上的限位板自上而下或自下而上能够相互卡接，且位于连续限位装置230端部的连续体模块的限位板还与上基座或下基座外侧卡接，从而使连续体模块232能够自上向下或自下向上依次叠加后限制连接件整体在其他方向的扭转运动，从而提升应用连接件的关节外骨骼的运动稳定性。

如图8所示，在使用带有本申请限位装置的连接件的关节外骨骼时，所述连接件可随人体关节旋转运动而改变其旋转中心，所述连接件的旋转中心为上基座100与下基座300沿弹性部件231方向延长线的交点Q，随着人体关节角度的变化，所述连续限位装置230上的弹性部件231形状也发生改变，从而带动旋转中心的变化，使旋转中心位于连接件内部或外部。

本申请所述的限位装置及其应用的连接件能够应用于各种有限位需求的关节外骨骼中，如腰部、肘部、膝部等，下面对应用本申请限位装置及其连接件的一种膝关节外骨骼进行具体描述。

如图9和图10所示，本申请实施方式提供了一种应用本申请所述的限位装置及其连接件的膝关节外骨骼，包括大腿支撑部100、膝关节旋转限位装置200和小腿支撑部300。其中，所述的膝关节旋转装置200即为本申请所述的连接件。所述大腿支撑部100用于定位支撑人体大腿靠近膝盖的位置，所述小腿支撑部300用于定位支撑人体小腿靠近膝盖的位置，所述膝关节旋转限位装置200用于限制人体膝盖运动的角度范围及大小腿的屈曲和伸展运动范围。所述膝关节旋转限位装置200设置在大腿支撑部100和小腿支撑部300之间，分别与大腿支撑部100和小腿支撑部300固定连接，使用时，所述膝关节旋转限位装置200位于人体膝盖部位的左侧或右侧，进一步的，所述膝关节旋转限位装置200的数量为两个，使用时分别位于人体膝盖部位的左右两侧。所述大腿支撑部100包括结构对称的左大腿支撑部和右大腿支撑部，所述小腿支撑部300包括结构对称的左小腿支撑部和右小腿支撑部。

本申请应用上述限位装置及其连接件的膝关节外骨骼实施例中，对于膝关节旋转限位装置200与上述申请实施例中的限位装置及其连接件相同的结构、功能的说明描述在此不再累述。

所述的膝关节旋转限位装置200包括上基座210、下基座220、连续限位装置230和滑动限位装置240，所述上基座210与所述大腿支撑部100可移动调节地固定连接，所述下基座220与所述小腿支撑部300可移动调节地固定连接，所述连续限位装置230两端分别与上基座210和下基座220固定连接或可拆卸的固定连接，所述滑动限位装置240两端分别与上基座210和下基座220可旋转连接。

本申请实施方式中，所述限位支撑体242上两个齿槽之间所对应膝关节旋转限位装置对膝关节的限位角度为3°。所述限位滑杆241的长度略大于限位支撑体242的长度。

所述限位滑动单元的数量设置为两个，用于阻挡限位挡杆243，使限位挡杆243只能够在两个限位滑动单元250之间移动，当人体穿戴本申请所述的膝关节外骨骼进行屈曲或伸展运动时，由于限位挡杆243只能在两个限位滑动单元250之间滑动，从而使膝关节在屈曲或伸展运动到限位滑动单元250限制的角度范围边界时，限位挡杆243无法继续滑动，导致与其连接的限位滑杆241无法继续滑动，从而使与限位滑杆241和限位支撑体242连接的上基座和下基座无法带动膝关节外骨骼继续向内弯曲或向外伸展，达到限制使用者屈曲或伸展运动的角度范围的效果。

所述的滑动限位装置240具有双向限位的功能，可对穿戴者的膝关节运动角度提供准确限制，并可通过限位滑动单元250改变限制范围，从而适应不同人群对膝关节的限位需求；当两个限位滑动单元250之间的距离最大时，即限位滑动单元250分别位于限位支撑体242最顶部的齿槽和最底部的齿槽内，所述限位滑杆241及限位挡杆243能够移动的范围最大，此时滑动限位装置240对膝关节运动范围的限制最小；当两个限位滑动单元250将限位滑杆241固定在最端部相邻的两个齿槽之间时，此时滑动限位装置240将膝关节固定在屈曲运动以膝关节处为原点，其大腿向原点方向的延长线与小腿间的夹角的最大值或伸展运动以膝关节处为原点，其大腿向原点方向的延长线与小腿间的夹角的最小值。在本申请实施方式中，由于限位滑杆241安装在上基座210，限位支撑体242远离限位滑杆241的端部安装在下基座220，当两个限位滑动单元250将限位滑杆241固定在最顶部相邻的两个齿槽之间时，滑动限位装置240将膝关节固定在伸展运动以膝关节处为原点，其大腿向原点方向的延长线与小腿间的夹角的最小值0°；当两个限位滑动单元250将限位滑杆241固定在最底部相邻的两个齿槽之间时，与限位滑杆241尾端连接的上基座底部与限位支撑体242顶部接触，滑动限位装置240将膝关节固定在屈曲运动以膝关节处为原点，其大腿向原点方向的延长线与小腿间的夹角的最大值100°。

所述连续限位装置230使得本申请实施方案中的膝关节外骨骼具有可变旋转中心特性，支持关节大角度屈曲，不影响穿戴者自然行走时的膝关节活动；同时连续体模块的相互制约，达到对膝关节伸展角度的限位，确保了用户使用时的安全。

在本申请实施方式中，所述上基座210远离连续限位装置230的一侧设有一定长度的U形滑槽，其侧壁开有若干安装孔，所述大腿支撑部100端部靠近上基座210一侧对应设置一定长度的n形滑槽，其侧壁开有与U形滑槽侧壁安装孔数量、位置对应的限位孔，所述大腿支撑部100端部的n形滑槽的限位孔的长度大于上基座U形槽的安装孔的长度。上基座210的U形滑槽与大腿支撑部100的n形滑槽相互插接并能够在槽内相对移动，上基座210与大腿支撑部100通过一螺栓可调节地固定连接，所述螺栓同时穿过上基座U形滑槽侧壁的安装孔和大腿支撑部n形滑槽侧壁的限位孔将上基座210固定在大腿支撑部100端部，通过调整螺栓在限位孔长度范围内的固定位置来调整上基座210的固定位置，从而调节膝关节旋转限位装置200整体的位置。

所述下基座220远离连续限位装置230的一侧设有一定长度的n形滑槽，其侧壁开有若干安装孔，所述小腿支撑部300端部靠近下基座220一侧对应设置一定长度的U形滑槽，其侧壁开有与n形滑槽侧壁安装孔数量、位置对应的限位孔，所述小腿支撑部300端部的U形滑槽的限位孔的长度大于下基座n形槽的安装孔的长度。下基座220的n形滑槽与小腿支撑部300的U形滑槽相互插接并能够在槽内相对移动，下基座220与小腿支撑部300通过一螺栓可调节地固定连接，所述螺栓同时穿过下基座n形滑槽侧壁的安装孔和小腿支撑部300U形滑槽侧壁的限位孔将下基座220固定在小腿支撑部300端部，通过调整螺栓在限位孔长度范围内的固定位置来调整下基座220的固定位置，从而调节膝关节旋转限位装置200整体在人体下肢的安装位置。

如前面实施例所述，所述连续限位装置230包括弹性部件231和多个连续体模块232，所述弹性部件231用于连接其他部件，并为所述可变旋转中心的连接装置整体提供一定的刚度。具体的连续限位装置230的结构、功能在此不再重复累述。

所述弹性部件231用于连接膝关节旋转限位装置200上的部件，在提供膝关节伸曲的灵活性的同时提高膝关节旋转限位装置200的刚度，通过改变弹性部件231的形状参数、组合方式能够改变膝关节旋转限位装置200的刚度。本申请实施方式中，所述弹性部件231为具有一定厚度的片状板簧，所述片状板簧的厚度为0.2mm～1.0mm，通过改变片状板簧的厚度能够改变膝关节旋转限位装置200的刚度，片状板簧的厚度越大，膝关节旋转限位装置200的刚度就越强，或通过多个片状板簧的叠加使用也能够增强膝关节旋转限位装置200的刚度，从而提升使用者膝关节的稳定性。所述片状板簧上设有多个安装孔，所述多个连续体模块232通过片状板簧的安装孔依次固定在片状板簧上，所述片状板簧两端通过安装孔分别可拆卸的固定连接在上基座210和下基座220上，本申请实施方式中均使用螺栓进行固定连接。本申请一实施方式中，所述的弹性部件231如片状板簧在设置了多个连续体模块232后具有一定的弯曲弧度，所述的多个连续体模块232固定安装在弹性部件231的曲面外侧，进一步的，所述多个连续体模块232朝向人体外侧。所述多个连续体模块232沿片状板簧的纵向依次固定在片状板簧上，用于单向限制弹性部件231的一侧弯曲角度范围，当限制弹性部件231沿设置多个连续体模块232一侧弯曲的角度范围达到最大限制时，所述多个连续体模块232之间紧密接触，此时所述滑动限位装置240其中一个限位滑动单元250位于限位支撑体242最顶部的齿槽内，所述限位挡杆243滑动到限位支撑体242最顶部。

当人体正常笔直站立时，以膝关节处为原点，其大腿向原点方向的延长线与小腿间的夹角约为0°，所述多个连续体模块232用于单向限制人体膝关节伸展的角度范围，以膝关节处为原点，使人体大腿向原点方向的延长线与小腿间的夹角最小不小于0°。所述滑动限位装置可双向限制人体膝关节运动的角度范围，使以膝关节处为原点，人体大腿向原点方向的延长线与小腿间的夹角最大范围可以在0°～100°范围内运动。所述连续体模块232的材质具有一定的强度，使其受到挤压时不会发生形变。所述连续体模块232为一六面体，其安装端上开设有安装孔，用于固定安装在弹性部件231上。进一步的，连续体模块232安装端上下两侧设置凹平面或倒角槽，使得安装端上下面的高度或厚度小于连续体模块232的本体高度或厚度，一是能够使连续体模块232更加贴合与弹性部件231的连接处，同时可以在弹性部件231弯曲时连续体模块之间干扰小不限制弹性部件弯曲范围。本申请实施方式中所述连续体模块232与弹性部件通过螺栓固定连接。所述多个连续体模块232沿片状板簧的纵向依次固定在片状板簧上，由于每个连续体模块232的安装端固定在片状板簧上，当使用时，使用者膝盖做出屈曲动作时，片状板簧随之向内弯曲，固定在其上的每个连续体模块232之间距离增大，使用者的膝关节屈曲角度不会受到限制；当使用者膝盖伸展时，片状板簧会向伸展方向进行弯曲，当膝盖伸展到一定的角度时，片状板簧上的每个连续体模块232之间将会紧密接触，由于其材质受到挤压时不会发生形变，从而使片状板簧无法继续向伸展方向弯曲，进而限制人体膝关节伸展的角度范围。所述每个连续体模块232侧面上边与下边朝连续体模块232安装端方向的夹角为a为0°即连续体模块侧面上边与下边平行，连续体模块的数量为10个，膝关节旋转限位装置200限制人体膝关节伸展的角度范围为以膝关节处为原点，大腿向原点方向的延长线与小腿之间的夹角大于等于0°。

在进一步实施方式中，所述连续体模块232上的限位板233及所述限位板233上截面与下截面对应的凸起和凹槽，使多个连续体模块232在紧密接触时，其上的限位板自上而下或自下而上能够相互卡接，且位于连续限位装置230端部的连续体模块的限位板还与上基座或下基座外侧卡接，从而使连续体模块232能够自上向下或自下向上依次叠加后限制膝关节旋转限位装置整体在其他方向的扭转运动，从而提升膝关节旋转限位装置的运动稳定性。

在使用本申请所述的膝关节外骨骼时，所述膝关节旋转限位装置200可随人体膝关节旋转运动而改变其旋转中心，所述膝关节旋转限位装置200的旋转中心为上基座100与下基座300沿弹性部件231方向延长线的交点Q，随着人体膝关节角度的变化，所述连续限位装置230上的弹性部件231形状也发生改变，从而带动旋转中心的变化，使旋转中心位于膝关节旋转限位装置内部或外部。

在进一步的实施方式中，所述大腿支撑部100和小腿支撑部300上分别设置若干安装孔，所述大腿支撑部100包括大腿支架101和大腿绑带102，所述大腿支架101自大腿支撑部100向大腿前方或后方延伸形成一支撑板，其左右两侧分别自左大腿支撑部和右大腿支撑部延伸而出，所述大腿绑带102两端通过大腿支撑部100上的安装孔固定在大腿支撑部100上并位于大腿后方或前方；使用时，所述大腿支架101位于人体大腿的前方或后方，用于为人体大腿提供支撑点，所述大腿绑带102位于人体大腿的后方或前方，用于将膝关节外骨骼固定在大腿部分。所述小腿支撑部300包括小腿支架301和小腿绑带302，所述小腿支架301自小腿支撑部300向小腿前方或后方延伸形成一支撑板，其左右两侧分别自左小腿支撑部和右小腿支撑部延伸而出，所述小腿绑带302两端通过小腿支撑部300上的安装孔固定在小腿支撑部300上并位于小腿后方或前方；使用时，所述小腿支架301位于人体小腿前方或后方，用于为人体小腿提供支撑点，所述小腿绑带302位于人体小腿的后方或前方，用于将膝关节外骨骼固定在小腿部分。进一步的，所述大腿绑带102和小腿绑带302为可自由调节长度的束缚带，在本申请实施方式中，所述大腿绑带102和小腿绑带302为可自由调节长度的弹力带，使用时，所述大腿支架101位于人体大腿的后方，所述大腿绑带102位于人体大腿前方，所述小腿支架301位于人体小腿后方，所述小腿绑带302位于人体小腿前方。

进一步的，所述大腿支架101和小腿支架301分别设置若干用于减轻大腿支架101和小腿支架301重量的减重孔，使大腿支架101和小腿支架301在具有能够支撑大腿和小腿的刚度的同时减少膝关节外骨骼整体的重量。所述大腿支架101具有一定的弯曲度，其弯曲度定义如下：所述大腿支架101整体适配大腿轮廓向大腿外侧弯曲，所述大腿支架101上边缘自两端点向中点处形成逐渐向下的圆弧，所述大腿支架101下边缘自两端点向中点处形成逐渐向上的圆弧；所述小腿支架301具有一定的弯曲度，其弯曲度定义如下：所述小腿支架301整体适配小腿轮廓向小腿外侧弯曲，所述小腿支架301上边缘自两端点向中点处形成逐渐向下的圆弧，所述小腿支架301下边缘自两端点向中点处形成逐渐向上的圆弧。使用时，所述大腿支架101和小腿支架301分别贴合于人体的大腿和小腿部位，其弯曲度的设置更加符合人体工程学结构设计，在进行蹲起等弯曲动作时能够更加流畅，提高了膝关节外骨骼整体的穿戴舒适性。

在本申请的另一实施例中，所述大腿支撑部100包括大腿绑带，所述大腿绑带两端通过大腿支撑部100上的安装孔固定在大腿支撑部100上，使用时，所述大腿绑带缠绕在大腿部位，用于将膝关节外骨骼固定在大腿部分；所述小腿支撑部300包括小腿绑带，所述小腿绑带两端通过小腿支撑部300上的安装孔固定在小腿支撑部300上，使用时，所述小腿绑带缠绕在小腿部位，用于将膝关节外骨骼固定在小腿部分。

本申请所述的膝关节外骨骼可根据使用者而适配合适的尺寸，使用者在穿戴本申请所述的膝关节外骨骼时将大腿绑带绑于大腿处，将小腿绑带绑于小腿处，即穿戴完毕，此时大腿支架位于大腿后方支撑大腿，小腿支架位于小腿后方支撑小腿，膝关节旋转限位装置位于人体膝盖侧面，穿戴者能够在坐姿、站姿等状态下轻松完成穿脱，且支持膝关节大角度屈曲，不影响穿戴者自然行走时的关节活动，并能够双向限位，能够对使用者膝关节的屈曲运动、伸展运动以及活动范围提供限制，且能根据使用者的需求自行调整限制膝关节的活动范围，需要时，还能够将使用者的膝关节准确限制在所需的角度。

本申请提供的限位装置，能够对应用该限位装置的连接件及其关节外骨骼设备的使用者的关节的活动范围如屈曲运动、伸展运动的角度提供不同角度、范围的调整、限制、定位，且能根据使用者的需求自行调整限制关节的活动范围，需要时，还能够将使用者的关节准确限制在所需的角度。

本申请提供的限位装置通过调节限位滑动单元250在限位支撑体242上的位置，可对所连接设备做不同的角度范围限制，可以适用不同类型的关节的旋转及弯曲角度的精准控制和限制需求。

另外，应用所述限位装置的膝关节外骨骼中的膝关节旋转限位装置200位于人体膝盖侧面，能够支持膝关节大角度屈曲，不影响穿戴者自然行走时下关节的自然活动。

另外，应用所述限位装置的膝关节外骨骼中的膝关节旋转限位装置200可移动调节地固定在大腿支撑部和小腿支撑部之间，使得用户能够调整膝关节旋转限位装置整体的位置，从而改变膝关节旋转限位装置在人体膝关节附近的固定位置，从而能够适应不同的人群以及不同患病阶段的患者。

本申请提供的限位装置具有限位范围可调同时可以精准限位，限位定位稳固、结构操作简单、使用方便，应用范围广。对应用其的连接件及关节外骨骼、膝关节外骨骼，具有可变旋转中心及按需调节限位的功能，能够适应人体膝关节的自然运动，对膝关节的屈曲运动、伸展运动以及活动范围提供不同范围的限制定位，增强膝关节的刚度及稳定性，极大的满足偏瘫患者、膝关节置换术后患者以及老年人等的康复使用需要。

本申请的限位装置可以应用于不同行业产品，包括机械、医疗设备、机器人、外骨骼等器件、部件或关节的限位调节。

以上对本申请所提供的限位装置及其应用的关节外骨骼及膝关节外骨骼进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本申请实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种限位装置，其特征在于，包括限位支撑体、限位滑杆、限位挡杆和限位滑动单元；所述限位支撑体一端与外部设备相连，另一端用于与限位滑杆的一端可滑动连接；所述限位滑杆可滑动的安装在限位支撑体上，其一端可滑动安装于限位支撑体上，另一端连接于外部设备；所述限位档杆和限位滑动单元用于限制所述限位滑杆在限位支撑体上的滑动范围。

2.如权利要求1所述的限位装置，其特征在于，所述限位支撑体的另一端开设有开口，用于供限位滑杆插入并在限位支撑体上滑动；所述限位挡杆用于限位所述限位滑杆，其固定于限位滑杆位于限位支撑体内的一端并随限位滑杆滑动，所述限位滑动单元可移动的安装在限位支撑体上，用于阻挡限位挡杆。

3.如权利要求2所述的限位装置，其特征在于，所述限位支撑体为一长方体状，其内部中空，中部设有与长边方向平行的滑槽，所述限位支撑体沿长边两侧设置多个对称的齿状突起，相邻两个齿状突起间设置齿槽，用于调整滑动限位装置进行限位角度的范围，所述限位滑杆从限位支撑体的一端嵌套在所述限位支撑体内部并能够在限位支撑体内部滑动，当限位滑杆在限位支撑体内部滑动时，所述限位挡杆在限位支撑体中部的滑槽随之移动。

4.如权利要求3所述的限位装置，其特征在于，所述限位滑动单元包括限位固定块、弹簧固定柱、弹簧和限位滑动块；所述限位固定块包括顶端和按压端；按压端设有内凹弧面；限位固定块内部开设滑槽并贯通其顶端，供限位滑动块插入滑动使用；所述限位固定块外轮廓与限位支撑体上的齿槽相适配，使其可恰好卡入齿槽内部；所述限位固定块内部中空，其表面贯穿设有一开口；所述限位滑动块包括顶端和按压端；按压端设有内凹弧面；所述限位滑动块的顶端从限位固定块的顶端嵌套在限位固定块的内部；所述限位滑动块表面贯穿设有与限位固定块上开口大小相同的开口，当所述限位滑动块嵌套在限位固定块内部后，限位滑动块上的开口与限位固定块上的开口部分或完全重合；所述限位滑动块顶部开设有安装孔，所述弹簧固定柱通过该安装孔固定安装在限位滑动块上，所述弹簧嵌套在弹簧固定柱上，一端连接在限位滑动块上，另一端连接在限位固定块内部。

5.如权利要求4所述的限位装置，其特征在于，所述弹簧的弹性为使限位滑动单元可在紧按弹簧时在限位支撑体上滑动，放松后固定于限位支撑体的齿槽内。

6.如权利要求5所述的限位装置，其特征在于，所述限位滑动单元的数量设置为两个，使限位挡杆在两个限位滑动单元之间移动。

7.如权利要求6所述的限位装置，其特征在于，还包括限位外壳，所述限位外壳固定在限位支撑体外部，所述限位外壳外表面设置有与限位支撑体上的齿状突起数量、位置一一对应的标记或刻度。

8.如权利要求7所述的限位装置，其特征在于，所述限位滑动块的开口靠近限位滑动块顶端的一侧设有与限位支撑体的齿槽相适配的凸棱；所述限位固定块在其顶端靠近开口的位置设有与限位支撑体齿槽相适配的凸棱。

9.如权利要求8所述的限位装置，其特征在于，当限位装置用于限位、调节关节屈曲、伸展范围时，其两个相邻齿槽之间所对应的外部调节关节的限位角度范围为3-5°

10.如权利要求3所述的限位装置，其特征在于，所述限位滑动单元为适配所述限位支撑体的齿槽的可插拔的插销结构。