CN207139796U - 髋关节助力机构及下肢外骨骼 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种髋关节助力机构及下肢外骨骼，涉及医疗器械技术领域，该髋关节助力机构包括弹性件、能够绕水平轴转动的圆盘以及连接圆盘和弹性件的连接件；连接件的一端固接在圆盘上，连接件的另一端固接在弹性件上；圆盘转动能够驱动弹性件往复伸缩变形，解决了现有技术中存在的残疾人或者是老年人下蹲后起立动作费劲以及现有助力装置不能很好地帮助残疾人或者是老年人下蹲后起立的技术问题，该髋关节助力机构具有能够帮助残疾人或者是老年人下蹲后起立且更加省力的技术效果。

Description

髋关节助力机构及下肢外骨骼

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，尤其是涉及一种髋关节助力机构及下肢外骨骼。

背景技术

现如今，对于截瘫者，例如：疾病、交通事故、工伤事故、运动创伤等原因造成的，佩戴适合的外骨骼可以帮助他们恢复一定的生活自理和工作能力，使其重新回归社会，享受生活。同样地，对于行动不便的老年人，如：下肢无力，佩戴适合的外骨骼或者是助力装置可以在一定程度上缓解老年人行走不便的难题。

以下肢外骨骼为例，良好的下肢外骨骼或者是下肢助力装置需具备功能好、穿用舒适方便、轻便耐用等特点，以方便残疾人或者是老年人的使用。现有的下肢外骨骼或者是助力装置，采用驱动机构驱动，以尽可能地帮助残疾人或者是老年人完成行走动作。

然而，对于残疾人或者是老年人来说，下蹲后起立是比较费劲、困难的，因而，针对该问题如何设计一种下肢外骨骼或者是助力装置，帮助残疾人或者是老年人下蹲后起立更加省力是很有必要的。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种髋关节助力机构，以解决现有技术中存在的残疾人或者是老年人下蹲后起立动作费劲以及现有助力装置不能很好地帮助残疾人或者是老年人下蹲后起立困难的技术问题。

本实用新型提供的髋关节助力机构，包括弹性件、能够绕其水平轴转动的圆盘以及连接所述圆盘和所述弹性件的连接件。

所述连接件的一端固接在所述圆盘上，所述连接件的另一端固接在所述弹性件上。

所述圆盘转动能够驱动所述弹性件往复伸缩变形。

进一步地，所述弹性件的上端设有用于将其固定的固定挡板，所述弹性件的下端连固定接有活动挡板。

所述连接件背离所述圆盘的一端与所述活动挡板固定连接。

进一步地，所述连接件为钢丝绳。

所述钢丝绳包括固定端和自由端，所述钢丝绳的固定端固接在所述圆盘上，所述钢丝绳的自由端与所述活动挡板固定连接；所述圆盘的外周侧设有用于盛放所述钢丝绳的凹槽。

进一步地，所述圆盘上设有卡接所述钢丝绳的第一限位件，所述第一限位件上设有用于穿设所述钢丝绳的卡槽。

进一步地，所述钢丝绳的自由端设有外螺纹，所述外螺纹上套设有螺母，所述螺母抵接所述活动挡板，所述弹性件位于所述固定挡板和所述活动挡板之间。

进一步地，所述弹性件为螺旋形弹簧。

进一步地，所述弹性件的外周侧套设有上、下开口的套筒，所述固定挡板固接在所述套筒的上开口处。

所述固定挡板上设有用于穿设所述钢丝绳的通孔，所述通孔的孔径大于所述钢丝绳的外径。

所述活动挡板的外径小于所述套筒的内径。

本实用新型提供的髋关节助力机构的有益效果：

本实用新型的髋关节助力机构，在具体使用时，将圆盘与髋关节固定板连接，髋关节固定板固定连接在人体的腰部位置，弹性件的一端与大腿固定板固定连接，大腿固定板固定连接在人体的大腿位置，髋关节固定板和大腿固定板枢接；当人体下蹲时，主要依靠人体自身重力，髋关节固定板连同圆盘会在人体髋关节的带动下逆时针(顺时针)转动，大腿固定板顺时针(逆时针)转动，此过程中使得弹性件被压缩发生变形，储存一定的弹性势能；当人体起立时，弹性件储存的弹性势能将会被释放出来，从而给予人体髋关节向上的支撑作用力，该向上的支撑作用力可以缓解残疾人或者是老年人下蹲后起立的部分身体负重，对于残疾人或者是老年人下蹲后起立起到一定的帮助作用，从而使残疾人或者是老年人下蹲后起立更加省力。

加上，与现有技术中助力机构完全依靠电机或其他动力源提供动力相比，该髋关节助力机构在充分利用重力作用的基础上，通过增设弹性件，可有效降低关节的输出扭矩，进而可降低关节驱动机构的扭矩需求，还具有减少能耗的作用。

本实用新型的第二目的在于提供一种下肢外骨骼，以解决现有技术中存在的残疾人或者是老年人下蹲后起立动作费劲以及现有下肢外骨骼不能很好地帮助残疾人或者是老年人下蹲后起立困难的技术问题。

本实用新型提供的下肢外骨骼包括上述的髋关节助力机构。

进一步地，该下肢外骨骼包括用于固定连接在人体腰部的髋关节固定板和用于固定连接在人体大腿部的大腿固定板。

所述圆盘固定连接在所述髋关节固定板上，所述髋关节固定板枢接在所述大腿固定板上。

所述套筒固接在所述大腿固定板上。

进一步地，所述髋关节固定板和所述大腿固定板通过轴承连接；所述大腿固定板连接有用于驱动其转动的转轴，所述转轴和所述轴承同轴设置。

本实用新型提供的下肢外骨骼的有益效果：

本实用新型的下肢外骨骼能够产生上述髋关节助力机构的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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实用新型的一些实施方式，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1为本实用新型实施例一提供的髋关节助力机构的结构示意图，其中，套筒未示出；

图2为本实用新型实施例一提供的髋关节助力机构的结构示意图；

图3为图1中所示的圆盘及其部分连接部件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例二提供的下肢外骨骼的立体结构示意图；

图5为图4中所示的下肢外骨骼的局部放大结构示意图；

图6为图5中所示的圆盘及大腿固定板连接的主视结构示意图；其中，位于圆盘中心位置的编码器未示出。

图标：1－圆盘；2－固定挡板；3－活动挡板；4－钢丝绳；5－螺旋形弹簧；6－套筒；7－髋关节固定板；8－大腿固定板；9－转轴；11－凹槽；12－第一限位件；13－第二限位件。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

本实施例一是一种髋关节助力机构，参照图1和图2所示，包括弹性件、能够绕水平轴转动的圆盘1以及连接圆盘1和弹性件的连接件；连接件的一端固接在圆盘1上，连接件的另一端固接在弹性件上；圆盘1转动能够驱动弹性件往复伸缩变形。

需要说明的是，人体下蹲过程中，在人体重力作用下，使得弹性件发生压缩变形，在人体由下蹲到起立过程中，弹性件逐渐由压缩状态转换为拉伸状态，弹性件重复上述过程发生压缩、拉伸变形。

本实施例的髋关节助力机构，在具体使用时，将圆盘1与髋关节固定板7连接，髋关节固定板7固定连接在人体的腰部位置，弹性件的一端与大腿固定板8固定连接，大腿固定板8固定连接在人体的大腿位置，髋关节固定板7和大腿固定板8枢接；当人体下蹲时，由于人体自身重力，髋关节固定板7连同圆盘1会在人体髋关节的带动下逆时针(顺时针)转动，大腿固定板8顺时针(逆时针)转动，此过程中使得弹性件被压缩发生变形，储存一定的弹性势能；当人体起立时，弹性件储存的弹性势能将会被释放出来，从而给予人体髋关节向上的支撑作用力，该向上的支撑作用力可以缓解残疾人或者是老年人下蹲后起立的部分身体负重，对于残疾人或者是老年人下蹲后起立起到一定的帮助作用，从而使残疾人或者是老年人下蹲后起立更加省力。

加上，与现有技术中助力机构完全依靠电机或其他动力源提供动力相比，该髋关节助力机构在充分利用重力作用的基础上，通过增设弹性件，可有效降低关节的输出扭矩，进而可降低关节驱动机构的扭矩需求，还具有减少能耗的作用。

本实施例中，请继续参照图2所示，弹性件的上端设有用于将其固定的固定挡板2，弹性件的下端固定连接有活动挡板3；连接件背离圆盘1的一端与活动挡板3固定连接。圆盘1转动能够驱动弹性件往复伸缩变形，由于弹性件的下端与活动挡板3固定连接，因而活动挡板3随着弹性件的伸缩变形实现往复运动。

本实施例中，连接件选用钢丝绳4，钢丝绳4的外径可设置为2mm及以上。

其中，该连接件的选用不仅限于钢丝绳4。

当连接件选用钢丝绳4，具体地，参照图3所示，钢丝绳4包括固定端和自由端，钢丝绳4的固定端固接在圆盘1上，钢丝绳4的自由端与活动挡板3固定连接；圆盘1的外周侧设有用于盛放钢丝绳4的凹槽11。

需要说明的是：

1、钢丝绳4的固定端固接在圆盘1上的一种具体固定方式为：可以将钢丝绳4的固定端做成圆环状，在圆盘1固定钢丝绳4的地方设置(其中，该处的设置方式可以为圆盘1与螺纹杆采用焊接方式，或者是圆盘1与螺纹杆采用一体成型)一个与该圆环配合的螺纹杆，并通过螺母将钢丝绳4的固定端锁紧在圆盘1上，该固定方式使得钢丝绳4的固定端牢固性好，同时还便于钢丝绳4以及圆盘1的拆装、更换等等。

2、钢丝绳4的固定端固接在圆盘1上的另一种具体固定方式为：钢丝绳4的固定端直接焊接在圆盘1上，该种方式结构简单、加工方便、稳固性能增强。

3、其中，凹槽11的设置相当于是钢丝绳4在圆盘1上运动轨道，以保证钢丝绳4能够与圆盘1发生相对转动或静止于圆盘1上的凹槽11内，同时也使得钢丝绳4与圆盘1之间的相对转动更加平稳、协调，提高本髋关节助力机构的可靠性和使用效果。

请继续参照图3所示，在上述实施例的基础之上，圆盘1上设有卡接钢丝绳4的第一限位件12，第一限位件12上设有用于穿设钢丝绳4的卡槽。

其中，钢丝绳4的固定端与圆盘1的连接端为第一连接端，第一限位件12与所述圆盘1的连接端为第二连接端，作为一种优选的方式，第一连接端和第二连接端的连接线近似为水平线，使得钢丝绳4很好地能够与圆盘1发生相对转动或静止于圆盘1上的凹槽11内。

需要说明的是：

1、上述的第一限位件12以及其上设置有用于穿设钢丝绳4的卡槽，该设计是为了进一步限制钢丝绳4能够与圆盘1发生相对转动或静止于圆盘1上的凹槽11内，进一步提高了钢丝绳4与圆盘1之间相对转动的平稳性、协调性以及提高了本髋关节助力机构的可靠性、使用效果。

参照图3所示，位于钢丝绳4固定端和第一限位件12的中间位置还设有第二限位件13。

其中，第二限位件13上也同样设有用于穿设钢丝绳4的卡槽，第二限位件13的作用与上述介绍的第一限位件12一致，在此不再赘述。

其中，上述的第一限位件12和第二限位件13可固定连接在圆盘1上。

2、上述提到的第一连接端和第二连接端的连接线为水平线(位于第一连接端和第二连接端之间的钢丝绳4在圆盘1上的弧长为半圆)，该设计的好处是，避免钢丝绳4在与圆盘1发生相对转动时，从凹槽11中脱离出来，也是为了进一步限制钢丝绳4能够与圆盘1发生相对转动或静止于圆盘1上的凹槽11内。

本实施例中，钢丝绳4的自由端设有外螺纹，外螺纹上套设有螺母，螺母抵接活动挡板3，钢丝绳4的自由端通过螺母与活动挡板3固定，弹性件位于固定挡板2和活动挡板3之间。

具体地，本实施例中的弹性件可选用螺旋形弹簧5。其中，钢丝绳4由上至下依次穿设固定挡板2、螺旋形弹簧5的中间位置、活动挡板3。

需要说明的是，可根据使用者的不同，合理地选择符合一定体重范围使用需求的螺旋形弹簧5，保证螺旋形弹簧5满足一定的刚性要求。

参照图2所示，螺旋形弹簧5的外周侧套设有上、下开口的套筒6，固定挡板2固接在套筒6的上开口处；固定挡板2上设有用于穿设钢丝绳4的通孔，通孔的孔径大于钢丝绳4的外径；活动挡板3的外径小于套筒6的内径。

其中，该套筒6对螺旋形弹簧5以及使用者起到一定的保护作用，避免螺旋形弹簧5等可能摩擦人体皮肤造成的伤害以及在使用中可能给使用者带来其他不便的问题。

实施例二

本实施例二是一种下肢外骨骼，参照图4所示，包括上述实施例一的髋关节助力机构，且具有上述髋关节助力机构的有益效果，在此不再赘述。

参照图4和图5所示，具体地，本实施例中的下肢外骨骼包括用于固定连接在人体腰部的髋关节固定板7和用于固定连接在人体大腿部的大腿固定板8；其中，圆盘1固定连接在髋关节固定板7上，髋关节固定板7枢接在大腿固定板8上；套筒6固定连接在大腿固定板8上。

参照图6所示，髋关节固定板7和大腿固定板8通过轴承连接(髋关节固定板7和大腿固定板8可以相对转动)；大腿固定板8连接有用于驱动其转动的转轴9，转轴9和轴承同轴设置。

需要说明的是，由于本下肢外骨骼加设了上述的髋关节助力机构，在人体行走时，该助力机构能够分担一部分驱动力，因而相对于完全采用电机提供驱动力来说，本下肢外骨骼可在一定程度上降低电机的输出功率，起到节能的目的，其成本也相应降低。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种髋关节助力机构，其特征在于，包括弹性件、能够绕水平轴转动的圆盘(1)以及连接所述圆盘(1)和所述弹性件的连接件；

所述连接件的一端固接在所述圆盘(1)上，所述连接件的另一端固接在所述弹性件上；

所述圆盘(1)转动能够驱动所述弹性件往复伸缩变形。

2.根据权利要求1所述的髋关节助力机构，其特征在于，所述弹性件的上端设有用于将其固定的固定挡板(2)，所述弹性件的下端固定连接有活动挡板(3)；

所述连接件背离所述圆盘(1)的一端与所述活动挡板(3)固定连接。

3.根据权利要求2所述的髋关节助力机构，其特征在于，所述连接件为钢丝绳(4)；

所述钢丝绳(4)包括固定端和自由端，所述钢丝绳(4)的固定端固接在所述圆盘(1)上，所述钢丝绳(4)的自由端与所述活动挡板(3)固定连接；

所述圆盘(1)的外周侧设有用于盛放所述钢丝绳(4)的凹槽(11)。

4.根据权利要求3所述的髋关节助力机构，其特征在于，所述圆盘(1)上设有卡接所述钢丝绳(4)的第一限位件(12)，所述第一限位件(12)上设有用于穿设所述钢丝绳(4)的卡槽。

5.根据权利要求4所述的髋关节助力机构，其特征在于，所述钢丝绳(4)的自由端设有外螺纹，所述外螺纹上套设有螺母，所述螺母抵接所述活动挡板(3)，所述弹性件位于所述固定挡板(2)和所述活动挡板(3)之间。

6.根据权利要求5所述的髋关节助力机构，其特征在于，所述弹性件为螺旋形弹簧(5)。

7.根据权利要求6所述的髋关节助力机构，其特征在于，所述螺旋形弹簧(5)的外周侧套设有上、下开口的套筒(6)，所述固定挡板(2)固接在所述套筒(6)的上开口处；

所述固定挡板(2)上设有用于穿设所述钢丝绳(4)的通孔，所述通孔的孔径大于所述钢丝绳(4)的外径；

所述活动挡板(3)的外径小于所述套筒(6)的内径。

8.一种下肢外骨骼，其特征在于，包括上述权利要求1－7任一项所述的髋关节助力机构。

9.根据权利要求8所述的下肢外骨骼，其特征在于，包括用于固定连接在人体腰部的髋关节固定板(7)和用于固定连接在人体大腿部的大腿固定板(8)；

所述圆盘(1)固定连接在所述髋关节固定板(7)上，所述髋关节固定板(7)枢接在所述大腿固定板(8)上。

10.根据权利要求9所述的下肢外骨骼，其特征在于，所述髋关节固定板(7)和所述大腿固定板(8)通过轴承连接；

所述大腿固定板(8)连接有用于驱动其转动的转轴(9)，所述转轴(9)和所述轴承同轴设置。