CN208681577U - 一种外骨骼助力行走装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种外骨骼助力行走装置，它包括上部装具、中部动力装置以及下部行走支撑装置。本实用新型结构简单，使用方便、运动可靠，操作方便，安全性高，人机协作易控制，单台电机就能实现多种行走动作，没电时还能采用手动操作，可方便上下楼梯、爬山、长时间行走、负重等，既能减轻正常人行走负担还能帮助腿脚不便的人行走自如。

Description

一种外骨骼助力行走装置

技术领域：

本实用新型涉及一种助力行走装置，具体地说就是一种外骨骼助力行走装置。

背景技术：

人类直立行走解放了双手，促进了大脑进化提高了智力水平，但同时也带来不利影响，人的整个体重都由双腿承担，对腿部造成很大负担，如果保养不当常年累月会对膝盖、胯部等的关节造成伤害甚至影响正常行走，如经常登山、爬楼梯、负重行走等活动都会增加腿部关节损伤，还有些人腿部有障碍不能正常行走，这些都极大影响了一些人的正常生活。

目前，市场上也有一些帮助行走的产品，如常用的拐杖可帮助减轻腿部的一部分负担，但需要人手握住支撑在地面上来转移部分体重，然后与腿交替行走，增加了手臂的负担，行走慢还很不方便。而轮椅虽减轻了腿部负担，但腿部得不到锻炼不利于恢复腿部功能，有时离开轮椅还需要别人搀扶，有些地方轮椅还不方便通行。

现在国内外科研机构也研制了一些可穿戴的机械行走机构，但结构复杂穿戴笨重，拆装不便，价格过高一般人负担不起。

实用新型内容：

本实用新型就是为了克服现有技术中的不足，提供一种外骨骼助力行走装置。

本实用新型提供以下技术方案：

一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：它包括上部装具，所述上部装具包括背带，背带两端均与中部动力装置连接，在背带上还连接有收纳袋，在收纳袋内设有控制模块和蓄电池组；

所述的中部动力装置包括与背带一端相连的基板，在基板上设有电动机，在电动机一侧的基板的上设一对对称分布的轴承座，在每个轴承座上分别穿设有一个转轴，所述的两根转轴通过差速器连接配合，所述的电动机通过皮带与差速器一侧的传动轮形成传动配合，所述电动机通过导线与收纳袋内的控制模块和蓄电池组形成连接配合；

在基板两侧分别连接有一个移动板，在移动板上设有与支撑连杆连接的连接座，在每个移动板上还设有第二齿轮，所述的第一齿轮和第二齿轮形成传动配合，在第一齿轮上设有第一销轴，在第一销轴上设有至少一个第一挂环，在第二齿轮上设有第二销轴，在第二销轴上设有至少一个第二挂环；

在移动板上向下方延伸出延伸板，在延伸板上铰接有行走支撑装置，所述的行走支撑装置包括与延伸板铰接的大腿支撑架，在大腿支撑架上铰接有小腿支撑架，大腿支撑架上设有第二提拉孔，大腿支撑架上还设有与大腿形成捆扎配合的大腿扎带，在小腿支撑架的上端端部设有阻挡部，在阻挡部上设有第三提拉孔，在小腿支撑架上设有与小腿形成捆扎配合的小腿扎带；

在第二提拉孔上连接有第一大腿牵引绳，第一大腿牵引绳的一端与第二销轴上的第二挂环连接，在第三提拉孔上连接有第二小腿牵引绳，第二小腿牵引绳的一端与第一销轴上的第一挂环连接。

在上述技术方案的基础上，还可以有以下进一步的技术方案：

在基板和移动板外侧设有罩壳，在罩壳两侧的底部设有与第一齿轮、第二齿轮相对应的长条孔，所述的延伸板从长条孔中伸出罩壳。

在第二齿轮一侧的移动板上还设有第三齿轮，所述第二齿轮与第三齿轮形成传动配合，在所述第三齿轮上设有插孔，在插孔内插设有手柄。

所述第一销轴与第二销轴为相对分布，即第一销轴处于第一齿轮纵向的底部时，第二销轴正好运动到第二齿轮纵向的顶部的位置。

在第一齿轮、第二齿轮下方的移动板上设有第一穿线轴、第二穿线轴、第三穿线轴以及第四穿线轴，在每根穿线轴上均设有至少一个穿线环。

在小腿支撑架下端通过弹簧连接有脚部支撑架。

在基板和移动板下端还连接有一条短裤，所述的短裤正面的腿部与裆部为敞开式，腿部和裆部的布片上均有对应配合的尼龙搭扣。

所述的上部装具还包括：肩架，在肩架两端设有套环，在肩架还设有下端与中部动力装置连接的后背支撑杆，在每个套环上还设有下端与中部动力装置连接的支撑连杆。

实用新型优点：

本实用新型结构简单，使用方便、运动可靠，操作方便，安全性高，人机协作易控制，单台电机就能实现多种行走动作，没电时还能采用手动操作，可方便上下楼梯、爬山、长时间行走、负重等，既能减轻正常人行走负担还能帮助腿脚不便的人行走自如。

附图说明：

图1是本实用新型使用时的示意图；

图2是本实用新型中动力装置的结构示意图；

图3是动力装置中转轴的结构示意图；

图4是本实用新型中上部装具的结构示意图。

具体实施方式：

如图1-4所示，一种外骨骼助力行走装置，它包括上部装具1、中部动力装置2以及下部行走支撑装置3。

所述的上部装具包括背带1g，在背带1g上还连接有收纳袋1h，在收纳袋1h内设有控制模块和蓄电池组，在收纳袋1h一侧设有腰带1j，在收纳袋1h另一侧设有与腰带1j对应配合的锁扣1k。背带1g的另一端设有图中未显示的锁扣头。在穿戴时位于背部的背带1g为X形，上部搭在肩部，所述收纳袋1h位于胸前，所述锁扣头位于收纳袋1h下方，以便与后文提到的卡扣座1d连接配合。

所述的上部装具还包括横搭在后肩膀上的肩架1a，在肩架1a设有与后颈部相对应弧形缺口1c，在肩架1a两端分别设有套环1b，每个套环1b分为上下两个可拆分半圆组成，两个半圆采用套管插接的方式相互连接。肩架1a两侧为可伸缩套管结构其上设有对应配合的锁紧螺钉，使用时根据使用者的肩宽调节好肩架1a的长度并用锁紧螺钉固定，然后把套环上下卡在腋下即可将肩架固定在后肩膀上。

在每个套环1b的下半圆上均设有向下伸出的支撑连杆1e，在肩架1a上设有向下伸出的后背支撑杆1f，所述的支撑连杆1e与后背支撑杆1f均为伸缩套管结构，在套管上设有锁紧螺钉1o。可以根据使用者的身高将支撑连杆1e与后背支撑杆1f的伸缩套管拉升到合适位置，而后再通过锁紧螺钉固定。

所述的后背支撑杆1f、支撑连杆1e的下端以及背带1g的一端均与中部动力装置2连接。所述的中部动力装置2包括与后背支撑杆1f下端和背带1g一端相连的基板2a，在基板2a上设有电动机2b，在电动机2b一侧的基板2a的上设一对对称分布的轴承座2c，在每个轴承座2c上分别穿设有一个转轴2d，且两根转轴2d为同轴分布但间隔一定距离，两根转轴2d通过差速器连接配合。

所述的转轴2d为伸缩轴结构，它包括一级转轴6和二级转轴7，在一级转轴6一端设有同轴分布的一级孔6a和二级孔6b，所述一级孔6a和二级孔6b相互连通，一级孔6a的直径小于二级孔6b的直径，所述一级孔6a的横截面为三角形或矩形或五边形或六边形等多边形，且所述一级孔6a和二级孔6b的横截面形状可以相同也可以不同。所述的一级转轴6穿设有在轴承座2c上。

在二级转轴7一端设有与一级孔6a对应配合的插杆7a，插杆7a的长度大于一级孔6a长度，插杆7a的一端插入一级孔6a其端部经一级孔6a伸入二级孔6b内，并与设置在二级孔6b内的设有卡块7b连接配合，通过卡块7b避免一级转轴6和二级转轴7的脱离。所述卡块7b的横截面与二级孔6b的横截面相对应。通过上述的结构使得转轴2d具备了伸缩的功能，以便使得转轴2d可以适应下文中提到的调整移动板与基板相对位置，进而适应不同腰围的使用者。

所述的差速器包括，在每根转轴2d的一级转轴6的另一端设有一个伞齿轮2e，在每个伞齿轮2e后方的转轴2d上通过轴承套设有传动轮2g，在两个传动轮2g之间跨设有一对对称分布的齿轮架2h，在每个齿轮架2h上均设有一个与两个伞齿轮2e对应配合的行星齿轮2j。

所述的电动机2b通过皮带与任意一个传动轮2g形成传动配合，这样的结构与汽车差速器的结构类似，当一侧的转轴2d不旋转时，电动机的动力依然会经齿轮架、行星齿轮传导到另一侧的转轴2d使其保持旋转，从而使单侧腿部能够完成从抬起到落下一个完整循环动作，保证了使用者两腿正常迈步交替行走。

所述的电动机为伺服电机，其通过导线与收纳袋内的控制模块和蓄电池组形成连接配合，通过蓄电池组为电动机进行供电，通过控制模块控制电动机运转。

在基板2a两侧通过螺钉分别连接有一个L形的移动板2k，所述移动板2k上设有一组调节孔，通过在对应的调节孔内穿设有螺钉，可以调整移动板2k与基板2a相对位置，从而可以适应不同腰围的使用者。在移动板2k上设有与支撑连杆1e连接的连接座2u。在每个连接座2u的一侧的移动板2k还设有与所述背带1g下端的锁扣头对应配合连接的卡扣座1d。

在每个移动板2k上均设有一个与对应转轴2d配合的轴承座2l，所述的轴承座2l套设在轴承座2c与第一齿轮2s之间的二级转轴7的轴上。在基板2a上设有第一齿轮2s，第一齿轮2s与所述转轴2d的二级转轴7的另一端连接配合。在每个移动板2k上还设有第二齿轮2n和第三齿轮2m，所述的第一齿轮2s、第二齿轮2n和第三齿轮2m依次形成传动配合。

在基板2a和移动板2k外侧设有罩壳2v，通过罩壳2v将上述各种齿轮、电动机、转轴、轴承座、齿轮架罩在其中。在所述的罩壳2v上还设有与移动板2k和基板2a连接处相对应的伸缩套壳2z，以便使罩壳可以适应移动板与基板相对位置的调整。在罩壳2v两侧的底部设有与第一齿轮2s、第二齿轮2n和第三齿轮2m相对应的长条孔2y。

在所述第三齿轮2m上设有同轴分布的插孔，在插孔内插设有Z形手柄2x，所述的插孔与手柄2x通过花键形成插接配合。在罩壳2v上设有与手柄2x对应配合的通孔，以便手柄2x的一端通过通孔插接到第三齿轮2m上，而后使用者能通摇动手柄2x带动第三齿轮2m旋转，进而带动第一齿轮2s和第二齿轮2n旋转，以便在电动机不工作时依然能带动第一齿轮2s和第二齿轮2n旋转。

在第一齿轮2s上设有第一销轴2q，所述第一销轴分布在第一齿轮2s的圆周上，在第一销轴2q上设有一对间隔分布的第一挂环2w。在第二齿轮2n上设有第二销轴2r，所述第二销轴分布在第二齿轮2n的圆周上，在第二销轴2r上设有一对间隔分布的第二挂环2t。所述第一销轴2q与第二销轴2r为相对分布，即第一销轴2q位于第一齿轮2s纵向的底部时，第二销轴2r正好位于第二齿轮2n纵向的顶部位置。

在第一齿轮2s、第二齿轮2n和第三齿轮2m下方的移动板2k上还设有第一穿线轴4、第二穿线轴4a、第三穿线轴4b以及第四穿线轴4c，在每根穿线轴上均设有一对沿穿线轴轴向分布的穿线环。

在长条孔2y一侧的移动板2k上向罩壳2v的下方延伸出延伸板2i，在延伸板2i上铰接有行走支撑装置3。所述的行走支撑装置3包括大腿支撑架3a和小腿支撑架3b，所述的大腿支撑架3a为L形，它包括短杆部与长杆部，在短杆部与长杆部连接的折角处通过铰接销将大腿支撑架3a铰接在延伸板2i上。在短杆部的端部设有第一提拉孔3c，在长杆部的下端部铰接有小腿支撑架3b，在长杆部的中部一侧设有第二提拉孔3d，在长杆部的中部另一侧设有第一引导孔3e，在短杆部与长杆部连接的折角处的内侧设有第二引导孔3f。在长杆部上设有一对与大腿形成捆扎配合的大腿扎带3g，通过扎带3g可以将大腿支撑架3a固定在大腿外侧。

在小腿支撑架3b的上端端部设有与大腿支撑架3a形成限位配合的阻挡部3h，在阻挡部3h的端部设有第三提拉孔3j，在小腿支撑架3b的中部设有第四提拉孔3k，在小腿支撑架3b上设有一对与小腿形成捆扎配合的小腿扎带3l。以便将小腿支撑架3b固定在小腿外侧。

所述的大腿支撑架3a和小腿支撑架3b均为可伸缩套管结构，这样可根据不同使用者腿长进行调节长短，达到合适位置用锁紧螺丝固定即可。

在第四提拉孔3k上连接有第一小腿牵引绳3m，第一小腿牵引绳3m的一端依次穿过第一引导孔3e、第二引导孔3f以及第三穿线轴4b上的一个穿线环，再穿过长条孔2y后，与第二齿轮2n上的第二销轴2r上的一个第二挂环2t连接。在第二提拉孔3d上连接有第一大腿牵引绳3n，第一大腿牵引绳3n的一端依次第一穿线轴4上的穿线环、第三穿线轴4b上的另一个穿线环，再穿过长条孔2y后，与第二齿轮2n上的第二销轴2r上的另一个第二挂环2t连接。通过第二齿轮2n的转动牵拉第一大腿牵引绳3n与第一小腿牵引绳3m。

在第一提拉孔3c上连接有第二大腿牵引绳3v，第二大腿牵引绳3v的一端穿过第四穿线轴4c上的一个穿线环，再穿过长条孔2y后与第一齿轮2s上的第一销轴2q上的一个第一挂环2w连接。在第三提拉孔3j上连接有第二小腿牵引绳3x，第二小腿牵引绳3x的一端穿过第二穿线轴4a上的一个穿线环后，再穿过第四穿线轴4c上的另一个穿线环，最后穿过长条孔2y后与第一齿轮2s上的第一销轴2q上的另一个第一挂环2w连接。通过第一齿轮2s的转动牵拉第二大腿牵引绳3v与第二小腿牵引绳3x。

在上述的第一至第四提拉孔一侧均置有调节牵引绳长短的紧绳器7，牵引绳的一端穿过提拉孔后，固定在紧绳器7的转轴之上，通过转动紧绳器的转轴以便牵引绳松紧调节。所述的紧绳器为现有的手扳棘轮式紧绳器，其结构这里不再赘叙。

由于前文提到第一销轴2q与第二销轴2r为相对分布。因此，在第二齿轮2n旋转并带动第二销轴2r向齿轮纵向的顶部移动，这时第二销轴2r会向上拉动第一大腿牵引绳3n和第一小腿牵引绳3m可拉动大腿抬起，同时小腿带动脚部也离开地面。而与此同时第一齿轮2s旋转带动第一销轴2q向齿轮纵向的底部移动，这时第一销轴2q向下释放第二大腿牵引绳3v与第二小腿牵引绳3x，这时辅助大腿抬起；当在第二齿轮2n旋转并带动第二销轴2r从齿轮纵向的顶部向下移动时，这时第二销轴2r向下释放第一大腿牵引绳3n与第一小腿牵引绳3m，而与此同时第一齿轮2s旋转带动第一销轴2q从齿轮纵向的底部向上移动，这时第一销轴2q向上拉动第二大腿牵引绳3v与第二小腿牵引绳3x，辅助大腿落下，这时阻挡部3h也会与大腿支撑架3a的下端部接触对小腿支撑架3b形成限位，使得小腿与大腿成一定直线，而后在使用者重心的作用下带动脚部落到地面上。

在小腿支撑架3b下端通过弹簧3r连接有脚部支撑架3t，所述的脚部支撑架3t与地面接触点不少于1个点，一般为为三爪状，卡在脚背上，其中俩爪位于脚背外侧，一爪位于脚背内侧以便保证站立的平稳，而弹簧既能缓冲地面对脚部冲击力还能提高脚部弹性。

在基板和移动板下端内侧还连接有短裤5，所述的短裤5正面的腿部与裆部为敞开式，腿部和裆部的布片上均有对应配合的尼龙搭扣。使用者穿着时，先将裆部布片拉起，并固定在中部动力装置2前部，而后在将腿部布片与裆部布片粘接在一起即可，这样可进一步固定中部动力装置2。

当使用者将本行走装置穿着在身上后，先将重心转移到一侧腿部，而后启动电动机，由于重心压在一侧腿部，使得一侧的大腿支撑架和小腿支撑架无法运动，进而使得中部动力装置中差速器该侧的伞齿轮固定不动，电动机的动力会经齿轮架以及行星齿轮传导到另一侧的伞齿轮及第一齿轮上使其旋转并带动另一侧的第二齿轮一同旋转，从而带动另一侧腿部的大腿支撑架辅助大腿抬起，而后小腿支撑架带动小腿迈出，当另一侧脚部接触地面后，使用者身体前倾并将重心移动到另一侧腿部，这时中部动力装置中差速器该侧的伞齿轮就会固定不动。而后中部动力装置中一侧的伞齿轮及第一齿轮就会开始传动带动该侧的大腿支撑架与小腿支撑架运动，辅助大腿抬起和落下，从而辅助双腿交替行走。

当电动机不能正常工作时，可采取手动模式，通交替摇动身体两侧的手柄2x带动第三齿轮2m旋转，进而带动第一齿轮2s和第二齿轮2n旋转，这样就能带动腿部正常行走。

当不需要负重时，上部装具的肩架1a、支撑连杆1e及后背支撑杆1f可省略不安装。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：它包括上部装具（1），所述上部装具（1）包括背带（1g），背带（1g）两端均与中部动力装置连接，在背带（1g）上还连接有收纳袋（1h），在收纳袋（1h）内设有控制模块和蓄电池组；

所述的中部动力装置（2）包括与背带（1g）一端相连的基板（2a），在基板（2a）上设有电动机（2b），在电动机（2b）一侧的基板（2a）的上设一对对称分布的轴承座（2c），在每个轴承座（2c）上分别穿设有一个转轴（2d），在每根转轴（2d）上均连接有第一齿轮（2s），所述的两根转轴（2d）通过差速器连接配合，所述的电动机（2b）通过皮带与差速器一侧的传动轮（2g）形成传动配合，所述电动机（2b）通过导线与收纳袋（1h）内的控制模块和蓄电池组形成连接配合；

在基板（2a）两侧分别连接有一个移动板（2k），在移动板（2k）上设有与支撑连杆（1e）连接的连接座（2u），在每个移动板（2k）上还设有第二齿轮（2n），所述的第一齿轮（2s）和第二齿轮（2n）形成传动配合，在第一齿轮（2s）上设有第一销轴（2q），在第一销轴（2q）上设有至少一个第一挂环（2w），在第二齿轮（2n）上设有第二销轴（2r），在第二销轴（2r）上设有至少一个第二挂环（2t）；

在移动板（2k）上向下方延伸出延伸板（2i），在延伸板（2i）上铰接有行走支撑装置（3），所述的行走支撑装置（3）包括与延伸板（2i）铰接的大腿支撑架（3a），在大腿支撑架（3a）上铰接有小腿支撑架（3b），大腿支撑架（3a）上设有第二提拉孔（3d），大腿支撑架（3a）上还设有与大腿形成捆扎配合的大腿扎带（3g），在小腿支撑架（3b）的上端端部设有阻挡部（3h），在阻挡部（3h）上设有第三提拉孔（3j），在小腿支撑架（3b）上设有与小腿形成捆扎配合的小腿扎带（3l）；

在第二提拉孔（3d）上连接有第一大腿牵引绳（3n），第一大腿牵引绳（3n）的一端与第二销轴（2r）上的第二挂环（2t）连接，在第三提拉孔（3j）上连接有第二小腿牵引绳（3x），第二小腿牵引绳（3x）的一端与第一销轴（2q）上的第一挂环（2w）连接。

2.根据权利要求1中所述的一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：在基板（2a）和移动板（2k）外侧设有罩壳（2v），在罩壳（2v）两侧的底部设有与第一齿轮（2s）、第二齿轮（2n）相对应的长条孔（2y），所述的延伸板（2i）从长条孔（2y）中伸出罩壳（2v）。

3.根据权利要求1中所述的一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：在第二齿轮（2n）一侧的移动板（2k）上还设有第三齿轮（2m），所述第二齿轮（2n）与第三齿轮（2m）形成传动配合，在所述第三齿轮（2m）上设有插孔，在插孔内插设有手柄（2x）。

4.根据权利要求1中所述的一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：所述第一销轴（2q）与第二销轴（2r）为相对分布，即第一销轴（2q）处于第一齿轮（2s）纵向的底部时，第二销轴（2r）正好运动到第二齿轮（2n）纵向的顶部的位置。

5.根据权利要求1中所述的一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：在第一齿轮（2s）、第二齿轮（2n）下方的移动板（2k）上设有第一穿线轴（4）、第二穿线轴（4a）、第三穿线轴（4b）以及第四穿线轴（4c），在每根穿线轴上均设有至少一个穿线环。

6.根据权利要求1中所述的一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：在小腿支撑架（3b）下端通过弹簧（3r）连接有脚部支撑架（3t）。

7.根据权利要求1中所述的一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：在基板（2a）和移动板（2k）下端还连接有短裤（5），所述的短裤（5）正面的腿部与裆部为敞开式，腿部和裆部的布片上均有对应配合的尼龙搭扣。

8.根据权利要求1中所述的一种外骨骼助力行走装置，其特征在于：所述的上部装具（1）还包括：肩架（1a），在肩架（1a）两端设有套环（1b），在肩架（1a）还设有下端与中部动力装置（2）连接的后背支撑杆（1f），在每个套环（1b）上还设有下端与中部动力装置（2）连接的支撑连杆（1e）。