CN209004599U - 快速接线装置、外骨骼驱动装置和下肢助力外骨骼系统 - Google Patents
快速接线装置、外骨骼驱动装置和下肢助力外骨骼系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种快速接线装置以及包含所述快速接线装置的外骨骼驱动装置和下肢助力外骨骼系统。所述快速接线装置包括第一内线、第二内线、第一外壳、第二外壳、第一滑块和第二滑块,所述第一外壳和所述第二外壳具有互锁结构,所述第一外壳底面和所述第二外壳底面分别具有接线通道,所述第一内线和所述第二内线分别从所述快速接线装置主体外部经所述接线通道延伸至所述快速接线装置主体内部,所述第一滑块和所述第二滑块分别设置于所述第一内线和所述第二内线在所述快速接线装置主体内部的部分。本实用新型提供的快速接线装置便于穿戴,可更换不同长度的内线和外管应用于不同驱动部位,同时集成了急停的功能,提升了安全性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种快速接线装置、外骨骼驱动装置和下肢助力外骨骼系统。
背景技术
现有外骨骼装置所采用的驱动方式主要有两种,分别是液压驱动和电机驱动。由于采用这两种驱动方式的外骨骼装置体积和质量都较大,且需要坚硬厚重的结构以支撑人体重量以及其他额外负重,人机匹配度差,导致与人配合时并不能灵活地应用于生活的各个场景。为了提升外骨骼装置的人机匹配程度,也出现了基于柔性驱动元件的外骨骼装置,例如中国专利授权公告号为第“CN105030487 B”号,名称为“一种气动人工肌肉驱动的仿生柔性穿戴式下肢外骨骼服”的专利,该专利揭示了以气动人工肌肉作为驱动元件,通过向气动人工肌肉充气,增大内部气压使其缩短,模拟肌肉收缩在人体下肢的相应部位产生助力,但该专利揭示的气动人工肌肉驱动的仿生柔性穿戴式下肢外骨骼服的穿戴不够方便。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种快速接线装置、包含所述快速接线装置的外骨骼驱动装置和下肢助力外骨骼系统,解决现有技术中存在的穿戴不便的问题。
本实用新型提供一种快速接线装置,包括第一内线、第二内线、第一外壳、第二外壳、第一滑块和第二滑块,所述第一外壳和所述第二外壳接合围成所述快速接线装置的主体,所述第一外壳和所述第二外壳分别具有接线通道,所述第一内线和所述第二内线分别从所述快速接线装置主体外部经所述接线通道延伸至所述快速接线装置主体内部,所述第一滑块和所述第二滑块分别设置于所述第一内线和所述第二内线在所述快速接线装置主体内部的部分;所述第一外壳设有第一滑道,所述第二外壳设有第二滑道,所述第一滑块和所述第二滑块分别嵌在所述第一滑道和所述第二滑道内,所述第一滑块和所述第二滑块分别在所述第一滑道和所述第二滑道内滑动;所述第一滑块具有第一接合部,所述第二滑块具有第二接合部,所述第一接合部和所述第二接合部具有相互啮合状态和相互分离状态;当所述第一外壳和所述第二外壳接合时,所述第一外壳内侧与所述第二外壳内侧相互靠近,所述第一接合部和所述第二接合部相互啮合;当所述第一外壳和所述第二外壳分开时,所述第一接合部和所述第二接合部相互分离。
本实用新型还提供一种外骨骼驱动装置,包含外管、所述内线、驱动组件和所述快速接线装置,所述驱动组件穿戴在使用者身体上,所述驱动组件牵引所述内线辅助使用者助力关节活动,所述驱动组件包含至少一个驱动元件,所述外管套在所述内线外,所述内线能够相对于所述外管发生轴向相对位移,所述外管和所述内线与所述驱动组件连接;所述外骨骼驱动装置还包括固定部和驱动部,所述固定部穿戴在所述助力关节固定端,所述驱动部穿戴在所述助力关节自由端,所述外管与所述固定部连接,所述内线具有从所述外管一端延伸出来的延伸部,所述内线的延伸部与所述驱动部连接;其中,所述驱动组件与所述驱动部之间的所述内线通过所述快速接线装置连接,所述外管与所述快速接线装置的所述接线通道连接。
本实用新型还提供一种下肢助力外骨骼系统,包含实时控制模块、外骨骼驱动装置、步态检测装置、穿戴装置及能量输出装置,所述实时控制模块及所述能量输出装置通过所述穿戴装置穿戴于使用者身体上,所述步态检测装置通过所述穿戴装置穿戴于使用者大腿、小腿或鞋上;
所述步态检测装置检测使用者瞬时运动参数信号并将所述使用者瞬时运动参数信号输入所述实时控制模块;
所述实时控制模块与所述能量输出装置连接,所述能量输出装置输出驱动能量,所述实时控制模块根据输入的所述使用者瞬时运动参数信号控制所述能量输出装置输出及停止输出所述驱动能量的时间;
所述外骨骼驱动装置包含外管、所述内线、驱动组件和所述快速接线装置,所述驱动组件通过所述穿戴装置穿戴在使用者身体上助力关节弯曲处以外的位置,所述驱动组件牵引所述内线辅助使用者助力关节活动,所述驱动组件包含至少一个驱动元件,所述外管套在所述内线外,所述内线能够相对于所述外管发生轴向相对位移,所述外管和所述内线与所述驱动组件连接;所述外骨骼驱动装置还包括固定部和驱动部,所述固定部通过所述穿戴装置穿戴在所述助力关节固定端,所述驱动部通过所述穿戴装置穿戴在所述助力关节自由端,所述外管与所述固定部连接,所述内线具有从所述外管一端延伸出来的延伸部,所述内线的延伸部与所述驱动部连接,所述驱动组件与所述驱动部之间的所述内线通过所述快速接线装置连接,所述外管与所述快速接线装置的所述接线通道连接;
所述能量输出装置与所述外骨骼驱动装置之间连接有能量传输通路,所述驱动能量经所述能量传输通路传递至所述外骨骼驱动装置,所述驱动能量作用于所述外骨骼驱动装置使所述固定部与所述驱动部相互靠近,从而使所述髋关节、膝关节或踝关节发生屈曲或前伸。
本实用新型相较于现有技术的有益效果是:所述第一滑块和所述第二滑块分别在所述第一滑道和所述第二滑道内滑动;所述第一滑块具有第一接合部,所述第二滑块具有第二接合部,所述第一接合部和所述第二接合部具有相互啮合状态和相互分离状态;当所述第一外壳和所述第二外壳接合时,所述第一外壳内侧与所述第二外壳内侧相互靠近,所述第一接合部和所述第二接合部相互啮合;当所述第一外壳和所述第二外壳分开时,所述第一接合部和所述第二接合部相互分离,从而方便穿戴与拆卸。
进一步的,所述第一接合部为凸出于所述第一滑道向所述第二滑块方向突出的凸起,所述第二接合部为凸出于所述第二滑道向所述第一滑块方向突出的凸起,保证所述第一内线和所述第二内线稳固连接。
进一步的,所述第一外壳内侧设有第一插接件,所述第一滑道位于所述第一插接件上;所述第一外壳与所述第一插接件间具有支撑件,所述支撑件在支撑方向可发生弹性形变,所述支撑件一端抵靠所述第一外壳底面内壁,所述支撑件另一端抵靠所述第一插接件外侧,所述第一外壳通过所述支撑件向所述第一插接件传递支持力,使所述第一接合部和所述第二接合部维持相互啮合状态;所述第一外壳底面具有孔,所述第一插接件具有卡合结构,所述卡合结构从所述孔向外延伸,所述卡合结构根部具有凹陷部,外力使所述支撑件长度缩短、所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁至所述凹陷部卡合在所述孔边缘上,使所述第一接合部和所述第二接合部维持相互分离状态,实现急停开关的功能,紧急需要时断开所述第一内线和所述第二内线之间的动力传递,提升安全性。
进一步的,所述第一插接件外侧还具有提拉部,朝向所述孔外方向的外力施加于所述提拉部使所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁,方便操作连接和分离所述第一接合部和所述第二接合部。
进一步的,所述第二外壳具有槽孔,所述第一插接件内侧具有按压块,所述按压块穿过所述槽孔向所述快速接线装置主体外延伸,朝向所述槽孔内方向的外力施加于所述按压块使所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁,方便操作连接和分离所述第一接合部和所述第二接合部。
进一步的,所述第一外壳具有限位孔,所述限位孔内有限位杆,所述第一滑块连接所述限位杆一端,所述限位杆另一端从所述限位孔向外延伸出所述第一外壳,所述限位杆与所述第一滑块以所述第一内线为轴在所述限位孔内转动,方便操作连接和分离所述第一接合部和所述第二接合部,其中所述限位孔限制所述限位杆在0-90度范围内转动。
进一步的,所述限位杆与所述第一滑块连接的一端为圆弧形,所述圆弧形内侧连接于所述第一滑块,所述圆弧形外侧具有齿;所述快速接线装置还包括齿条,所述齿条上具有齿,所述齿条穿过所述第一外壳向所述快速接线装置主体内部延伸与所述圆弧形的齿啮合,覆盖有齿的所述齿条的长度不小于所述圆弧形0-90度范围内的弧长,所述齿条沿延伸方向移动并带动所述圆弧形转动,从而实现急停开关的功能,提升安全性。
进一步的,所述第一滑块连接有限位杆,所述限位杆与所述第一滑块连接的一端为圆弧形,所述圆弧形内侧连接于所述第一滑块,所述圆弧形外侧具有齿;所述快速接线装置还包括齿条,所述齿条上具有齿,所述齿条穿过所述第一外壳向所述快速接线装置主体内部延伸与所述圆弧形的齿啮合,覆盖有齿的所述齿条的长度不小于所述圆弧形0-90度范围内的弧长,所述齿条沿所述延伸的方向运动并带动所述圆弧形转动。从而实现急停开关的功能,提升安全性。
进一步的,所述快速接线装置还包括第三内线、第四内线、第三滑块和第四滑块,所述第三内线和所述第四内线分别从所述快速接线装置主体外部经所述接线通道延伸至所述快速接线装置主体内部,所述第三滑块和所述第四滑块分别设置于所述第三内线和所述第四内线在所述快速接线装置主体内部的部分;所述第一插接件和所述第二插接件上还分别具有第三滑道和第四滑道,所述第三滑道和所述第四滑道分别沿所述第一插接件和所述第二插接件纵向延伸,所述第三滑块和所述第四滑块分别嵌在所述第三滑道和所述第四滑道内,所述第三滑块和所述第四滑块分别在所述第三滑道和所述第四滑道内滑动;所述第三滑块具有第三接合部,所述第四滑块具有第四接合部,所述第三接合部和所述第四接合部具有相互啮合状态和相互分离状态;当所述第一外壳和所述第二外壳接合时,所述第一插接件内侧与所述第二插接件内侧相互靠近,所述第三滑块和所述第四滑块相互啮合;当所述第一外壳和所述第二外壳分开时,所述第三滑块和所述第四滑块相互分离。一个快速接线装置可以快速连接和分离多组内线,可更换不同长度的内线和外管应用于不同驱动部位,且能将多组内线集成在一起,方便内线的连接分离和穿戴。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例,下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍,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1为快速接线装置爆炸示意图;
图2为快速接线装置限位杆和齿条外部示意图;
图3为齿条平面示意图;
图4a为齿条上拉使滑块处于啮合状态示意图;
图4b为齿条下压使滑块处于分离状态示意图;
图5为下肢助力外骨骼系统立体示意图;
图6为外骨骼驱动装置和腰部固定部示意图;
图7为大腿部固定部和驱动部示意图;
图8为小腿部固定部和驱动部示意图;
图9为鞋部固定部和驱动部示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中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作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。
本实用新型所述连接的方式包括固定连接、通过柔性或半柔性管或线连接、依靠摩擦力接触连接、插拔连接、无线连接或其它现有技术包含的连接方式,所述固定连接的方式包括铰接、缠绕连接、螺栓、销钉连接、魔术贴、弹性卡扣或其它现有技术包含的固定连接方式。
本实用新型所述使用者身体包括助力关节、助力关节的固定端和助力关节的自由端,助力关节为使用者身体上至少部分借助外部能量完成屈曲或前伸的关节,所述助力关节屈曲或前伸时,所述助力关节的固定端相对于所述助力关节固定,所述助力关节的自由端相对于所述助力关节活动。
本实用新型提供一种快速接线装置,所述快速接线装置包括第一内线、第二内线、第一外壳、第二外壳、第一滑块和第二滑块,所述第一外壳和所述第二外壳接合围成所述快速接线装置的主体,所述第一外壳和所述第二外壳分别具有接线通道,所述第一内线和所述第二内线分别从所述快速接线装置主体外部经所述接线通道延伸至所述快速接线装置主体内部,所述第一滑块和所述第二滑块分别设置于所述第一内线和所述第二内线在所述快速接线装置主体内部的部分。所述第一外壳设有第一滑道,所述第二外壳设有第二滑道,所述第一滑块和所述第二滑块分别嵌在所述第一滑道和所述第二滑道内,所述第一滑块和所述第二滑块分别在所述第一滑道和所述第二滑道内滑动。所述第一滑块具有第一接合部,所述第二滑块具有第二接合部,所述第一接合部和所述第二接合部具有相互啮合状态和相互分离状态。当所述第一外壳和所述第二外壳接合时,所述第一外壳内侧与所述第二外壳内侧相互靠近,所述第一接合部和所述第二接合部相互啮合。当所述第一外壳和所述第二外壳分开时,所述第一接合部和所述第二接合部相互分离。
本实用新型一些实施例中,所述第一外壳内侧设有第一插接件,所述第一滑道位于所述第一插接件上,如图1所示,快速接线装置7包括第一内线351、第二内线352、第一外壳71、第二外壳72、第一滑块73和第二滑块74。第一内线351和第二内线352为两根独立的内线,第一外壳71和第二外壳72接合围成快速接线装置7的主体,第一外壳71和第二外壳72分别具有第一侧面711、第二侧面721和第一底面712、第二底面722,第一底面712和第二底面722分别具有接线通道713和接线通道723,第一内线351和第二内线352分别从快速接线装置7主体外部经接线通道713和接线通道723延伸至快速接线装置7主体内部,第一外管361和第二外管362分别与接线通道713和接线通道723连接。第一滑块73和第二滑块74分别设置于第一内线351和第二内线352在快速接线装置7主体内部的部分。第一外壳71内侧设有第一插接件714,第二外壳72内侧设有第二插接件724,第一插接件714和第二插接件724分别沿第一外壳71和第二外壳72纵向延伸,第一插接件714和第二插接件724外侧分别朝向第一外壳71和第二外壳72,第一插接件714和第二插接件724上分别具有第一滑道7141和第二滑道7241,第一滑道7141和第二滑道7241分别沿第一插接件714和第二插接件724纵向延伸,第一滑块73和第二滑块74分别嵌在第一滑道7141和第二滑道7241内,第一滑块73和第二滑块74分别在第一滑道 7141和第二滑道7241内滑动。第一滑块73具有第一接合部731,第二滑块74 具有第二接合部741,第一接合部731和第二接合部741具有相互啮合状态和相互分离状态。当第一外壳71和第二外壳72接合时,第一插接件714和第二插接件724内侧相互靠近,第一接合部731和第二接合部741相互啮合。当第一外壳71和第二外壳72分开时,第一接合部731和第二接合部741相互分离,第一内线351和第二内线352也相互分离,从而方便穿戴分别与第一内线351 和第二内线352相连的助力外骨骼系统其它部分。
本实用新型一些实施例中,所述第一接合部为凸出于所述第一滑道向所述第二滑块方向突出的凸起,所述第二接合部为凸出于所述第二滑道向所述第一滑块方向突出的凸起。如图1所示,第一接合部731为凸出于第一滑道7141向第二滑块74方向突出的凸起,第二接合部741为凸出于第二滑道7241向第一滑块73方向突出的凸起。第一接合部731和第二接合部741的形状不限于凸起,还可以是倒钩或其它可以使第一滑块73和第二滑块74相互啮合的结构,保证所述第一内线和所述第二内线稳固连接。
本实用新型一些实施例中,所述第一外壳与所述第一插接件间具有支撑件,例如弹簧,所述支撑件在支撑方向上可发生弹性形变,所述支撑件一端抵靠所述第一外壳底面内壁,所述支撑件另一端抵靠所述第一插接件外侧,所述第一外壳通过所述支撑件向所述第一插接件传递支持力,使所述第一接合部和所述第二接合部维持相互啮合状态;所述第一外壳底面具有孔,所述第一插接件具有卡合结构,所述卡合结构从所述孔向外延伸,所述卡合结构根部具有凹陷部,外力使所述支撑件长度缩短、所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁至所述凹陷部卡合在所述孔边缘上,使所述第一接合部和所述第二接合部维持相互分离状态。如图1所示,第一外壳71与第一插接件714间具有支撑件7142,支撑件7142在支撑方向可发生弹性形变,支撑件7142一端抵靠所述第一底面 712内壁,支撑件7142另一端抵靠第一插接件714外侧,第一外壳71通过支撑件7142向第一插接件714传递支持力,使第一接合部731和第二接合部741维持相互啮合状态。第一底面712具有孔7121,第一插接件714具有卡合结构7143,卡合结构7143从孔7121向外延伸,卡合结构7143根部具有凹陷部7144,外力使支撑件7142长度缩短,第一插接件714外侧靠近第一底面712内壁至凹陷部 7144卡合在孔7121边缘上,使第一接合部731和第二接合部741维持相互分离状态。第一接合部731和第二接合部741能够从相互啮合变为相互分离状态,可以实现急停开关的功能,紧急需要时断开第一内线351和第二内线352之间的动力传递,提升安全性。
本实用新型一些实施例中,所述第一插接件外侧还具有提拉部,朝向所述孔外方向的外力施加于所述提拉部,使所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁。如图1所示,第一插接件714外侧还具有提拉部7145,朝向孔7121 外方向的外力施加于提拉部7145使所述第一插接件714外侧靠近第一底面712 内壁,方便连接和分离所述第一接合部和所述第二接合部。
本实用新型一些实施例中,所述第二外壳具有槽孔,所述第一插接件内侧具有按压块,所述按压块穿过所述槽孔向所述快速接线装置主体外延伸,朝向所述槽孔内方向的外力施加于所述按压块使所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁。如图1所示,第二外壳72具有槽孔7242,第一插接件714内侧具有按压块7146,按压块7146穿过槽孔7242向快速接线装置7主体外延伸,朝向槽孔7242内方向的外力施加于按压块7146使第一插接件714外侧靠近第一底面712内壁。
本实用新型一些实施例中,所述第一外壳具有限位孔,所述限位孔内有限位杆,所述第一滑块连接所述限位杆一端,所述限位杆另一端从所述限位孔向外延伸出所述第一外壳,所述限位杆与所述第一滑块以所述第一内线为轴在所述限位孔内转动,所述限位孔限制所述限位杆在0-90度范围内转动。如图2和图3所示,第一外壳71具有限位孔715,限位孔715内有限位杆716,第一滑块73连接限位杆716一端,限位杆716另一端从限位孔715向外延伸出第一外壳71,通过拨动限位杆716使限位杆716与第一滑块73以第一内线351为轴在限位孔715内转动,从而实现所述第一滑块与所述第二滑块的啮合和分离,进而实现急停开关的功能,提升安全性,其中限位孔715限制限位杆716在0-90 度范围内转动。
本实用新型一些实施例中,所述限位杆与所述第一滑块连接的一端为圆弧形,所述圆弧形内侧连接于所述第一滑块,所述圆弧形外侧具有齿;所述快速接线装置还包括齿条,所述齿条上具有齿,所述齿条穿过所述第一外壳向所述快速接线装置主体内部延伸与所述圆弧形的齿啮合,覆盖有齿的所述齿条的长度不小于所述圆弧形0-90度范围内的弧长,所述齿条沿延伸方向移动并带动所述圆弧形转动。如图2、图3、图4a和图4b一些实施例中,限位杆716与第一滑块73连接的一端为圆弧形,所述圆弧形内侧连接于第一滑块73,所述圆弧形外侧具有齿。此外,快速接线装置7还包括齿条75,齿条75上具有齿,齿条 75穿过第一外壳71向快速接线装置7主体内部延伸与所述圆弧形的齿啮合,覆盖有齿的齿条75的长度不小于所述圆弧形0-90度范围内的弧长,通过提起和按下齿条75使齿条75沿延伸方向移动并带动所述圆弧形转动,从而实现所述第一滑块与所述第二滑块的啮合和分离,进而实现急停开关的功能,提升安全性。
所述快速接线装置内的内线和滑块数量不仅限如图1所示中的第一内线 351、第二内线352、第一滑块73和第二滑块74一组,一些实施例中,所述快速接线装置还包括第三内线、第四内线、第三滑块和第四滑块,所述第三内线、所述第四内线、所述第三滑块和所述第四滑块与第一内线351、第二内线352、第一滑块73和第二滑块74的连接和分离的结构和方法相同。一个快速接线装置可以快速连接和分离多组所述内线,可更换不同长度的所述内线和所述外管应用于不同驱动部位,且能将多组所述内线集成在一起,方便所述内线的连接分离和穿戴。
本实用新型还提供一种外骨骼驱动装置,包含外管、所述内线、驱动组件和所述快速接线装置,所述驱动组件穿戴在使用者身体上,所述驱动组件牵引所述内线辅助使用者助力关节活动,所述驱动组件包含至少一个驱动元件,所述外管套在所述内线外,所述内线能够相对于所述外管发生轴向相对位移,所述外管和所述内线与所述驱动组件连接;所述外骨骼驱动装置还包括固定部和驱动部,所述固定部穿戴在所述助力关节固定端,所述驱动部穿戴在所述助力关节自由端,所述外管与所述固定部连接,所述内线具有从所述外管一端延伸出来的延伸部,所述内线的延伸部与所述驱动部连接;其中,所述驱动组件与所述驱动部之间的所述内线通过所述快速接线装置连接,所述外管与所述快速接线装置的所述接线通道连接。
本实用新型还提供一种下肢助力外骨骼系统,包含能量输出装置、实时控制模块、所述外骨骼驱动装置、检测装置及穿戴装置。所述实时控制模块、所述检测装置、所述能量输出装置及所述外骨骼驱动装置通过所述穿戴装置穿戴于使用者身体上。所述检测装置检测使用者瞬时运动参数信号并将所述使用者瞬时运动参数信号输入所述实时控制模块。所述实时控制模块与所述能量输出装置连接,所述能量输出装置输出驱动能量,所述实时控制模块根据输入的所述使用者瞬时运动参数信号控制所述能量输出装置输出及停止输出所述驱动能量的时间。所述外骨骼驱动装置包含外管、所述内线、驱动组件、固定部、驱动部和所述快速接线装置。所述能量输出装置与所述外骨骼驱动装置之间连接有能量传输部件,所述驱动能量经所述能量传输部件传递至所述外骨骼驱动装置,所述驱动能量作用于所述外骨骼驱动装置使所述固定部与所述驱动部相互靠近,从而使所述助力关节发生屈曲或前伸。所述能量传输部件根据传输的能量形式不同而异,可以为气管或电线。
所述助力外骨骼系统用于辅助使用者下肢运动,例如辅助使用者髋关节、膝关节及踝关节中至少一个发生屈曲或前伸,此时所述助力外骨骼系统为下肢助力外骨骼系统,所述检测装置为步态检测装置,所述实时控制模块及所述能量输出装置通过所述穿戴装置穿戴于使用者躯干上,所述步态检测装置通过所述穿戴装置穿戴于使用者大腿、小腿或鞋上。
本实用新型一些实施例中,所述实时控制模块、所述能量输出装置及所述外骨骼驱动装置分别与所述穿戴装置固定连接,并穿戴于使用者身体上多个部位;如图5所示,能量输出装置1和实时控制模块2穿戴在使用者背部,外骨骼驱动装置3穿戴在使用者腰部。
如图5所示,一些实施例中,穿戴装置5为背部绑带,实时控制模块2固定于背部绑带后侧中央,能量输出装置1固定于实时控制模块2上端,穿戴者通过穿戴背部绑带将能量输出装置1和实时控制模块2背负于自身背部;一些实施例中,穿戴装置5为腰部绑带,穿戴者将腰部绑带穿戴在自身腰部,外骨骼驱动装置3固定于腰部绑带后侧。
本实用新型一些实施例中,所述驱动组件包含一个驱动元件,所述驱动元件一端与所述穿戴装置相对固定,另一端与所述内线连接,所述驱动元件牵引所述内线相对于所述外管轴向运动,牵引所述助力关节驱动部,实现辅助助力关节运动的功能。
另一些实施例中,所述驱动组件包含杠杆和至少二个驱动元件,所述杠杆为线性杆或定滑轮。所述杠杆包括第一端、第二端和固定点,所述固定点在所述第一端和所述第二端之间,所述固定点与所述驱动组件的穿戴部位相对固定,至少一个所述驱动元件产生的驱动力方向与所述杠杆第一端位移方向夹角大于等于0度小于90度,至少一个所述驱动元件产生的驱动力方向与所述杠杆第一端位移方向夹角小于等于180度大于90度,所述第一端与所述第二端位移方向相反,所述内线连接于所述杠杆上除所述固定点以外的部分,所述驱动组件牵引所述内线的位移方向与所述杠杆第一端或第二端位移方向夹角大于等于0度小于90度。
所述外骨骼驱动装置的所述固定部和所述驱动部的结构可以固定连接所述外管或所述内线,例如所述固定部和所述驱动部具有凹槽,所述外管或所述内线嵌在所述凹槽中固定连接。一些实施例中,所述助力关节为髋关节或踝关节,如图6和图7所示,腰部的四个固定部381分别左右对称地固定于腰部绑带5 前后两侧,第一外管361、第二外管362连接外骨骼驱动装置3和固定部381,大腿部的驱动部382固定于大腿部绑带5上端,第一内线351一端连接固定部 381,另一端连接驱动部382。如图8和图9所示,小腿部的固定部381固定于小腿部绑带5下端,鞋部的驱动部382固定于鞋5后端,第二外管362与固定部381连接,第二内线352从第二外管362延伸出连接于驱动部382。
所述检测装置检测使用者瞬时运动参数信号并将所述使用者瞬时运动参数信号通过有线或者无线的方式发送到所述实时控制模块的输入端口。一些实施例中,所述检测装置融合了惯性测量单元、表面肌电检测单元和压电传感器单元,检测的瞬时运动参数信号包括大腿或小腿在行走过程中的角度、加速度、相关肌肉的肌电信号和压力变化的瞬时运动参数,所述压力包括鞋底压力或人机作用力,所述人机作用力指使用者大腿、小腿或身体其它部位与所述部位上穿戴装置间的压力。一些实施例中,所述检测装置为固定在鞋底部的两个或两个以上压力传感器,压力传感器阵列分布,检测行走过程中瞬时的脚底压力信号,通过脚底压力的变化判断行走过程中的瞬时步态并对未来步态进行合理预测。如图7-9所示,一些实施例中,大腿部传感器4固定于大腿部穿戴装置5 外侧中部。另一些实施例中,小腿部传感器4固定于小腿部穿戴装置5内侧中部。另一些实施例中,脚部穿戴装置5底部融合了至少两个传感器4,也可以为多个压力传感器阵列组成,检测行走过程中瞬时的脚底压力信号。
本实用新型一些实施例中,所述外骨骼驱动装置还包含传感器,所述传感器检测所述外骨骼驱动装置内的工作状态作为反馈信号通过有线或者无线的方式发送到所述实时控制模块,所述实时控制模块根据输入的所述反馈信号控制所述能量输出装置输出及停止输出所述驱动能量的时间,结合所述检测装置和所述外骨骼驱动装置两方面的反馈信号,所述实时控制模块能够更精准、更切合实际情况的控制所述驱动能量的输出。
本实用新型一些实施例中,所述实时控制模块包含伺服阀,所述伺服阀设置于所述能量传输部件上,所述实时控制模块通过控制所述伺服阀控制输入所述外骨骼驱动装置的所述驱动能量的大小,更精准的控制所述驱动能量的输出。
所述能量输出装置以及输出的能量可以为多种形式。一些实施例中,所述能量输出装置为电能输出装置,可以为需要电能的所述外骨骼驱动装置直接提供电能,另一些实施例中,所述能量输出装置还包含高压气泵,电能输出装置提供电能驱动所述高压气泵产生高压气体。此外,所述电能输出装置还可以具有太阳能板,电能可通过光照补充,能量补充更加方便。一些实施例中,所述能量输出装置包含高压储气瓶。
上面对本实用新型的各种实施方式的描述以描述的目的提供给本领域技术人员。其不旨在是穷举的、或者不旨在将本实用新型限制于单个公开的实施方式。如上所述,本实用新型的各种替代和变化对于上述技术所属领域技术人员而言将是显而易见的。因此,虽然已经具体讨论了一些另选的实施方式,但是其它实施方式将是显而易见的,或者本领域技术人员相对容易得出。本实用新型旨在包括在此已经讨论过的本实用新型的所有替代、修改、和变化,以及落在上述申请的精神和范围内的其它实施方式。
虽然通过实施方式描绘了本实用新型,本领域普通技术人员知道,本实用新型有许多变形和变化而不脱离本实用新型的精神,希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本实用新型的精神。
Claims (11)
1.快速接线装置,其特征在于,包括第一内线、第二内线、第一外壳、第二外壳、第一滑块和第二滑块,所述第一外壳和所述第二外壳接合围成所述快速接线装置的主体,所述第一外壳和所述第二外壳分别具有接线通道,所述第一内线和所述第二内线分别从所述快速接线装置主体外部经所述接线通道延伸至所述快速接线装置主体内部,所述第一滑块和所述第二滑块分别设置于所述第一内线和所述第二内线在所述快速接线装置主体内部的部分;所述第一外壳设有第一滑道,所述第二外壳设有第二滑道,所述第一滑块和所述第二滑块分别嵌在所述第一滑道和所述第二滑道内,所述第一滑块和所述第二滑块分别在所述第一滑道和所述第二滑道内滑动;所述第一滑块具有第一接合部,所述第二滑块具有第二接合部,所述第一接合部和所述第二接合部具有相互啮合状态和相互分离状态;当所述第一外壳和所述第二外壳接合时,所述第一外壳内侧与所述第二外壳内侧相互靠近,所述第一接合部和所述第二接合部相互啮合;当所述第一外壳和所述第二外壳分开时,所述第一接合部和所述第二接合部相互分离。
2.如权利要求1所述快速接线装置,其特征在于,所述第一接合部为凸出于所述第一滑道向所述第二滑块方向突出的凸起,所述第二接合部为凸出于所述第二滑道向所述第一滑块方向突出的凸起。
3.如权利要求1所述快速接线装置,其特征在于,所述第一外壳内侧设有第一插接件,所述第一滑道位于所述第一插接件上;所述第一外壳与所述第一插接件间具有支撑件,所述支撑件在支撑方向可发生弹性形变,所述支撑件一端抵靠所述第一外壳底面内壁,所述支撑件另一端抵靠所述第一插接件外侧,所述第一外壳通过所述支撑件向所述第一插接件传递支持力,使所述第一接合部和所述第二接合部维持相互啮合状态;所述第一外壳底面具有孔,所述第一插接件具有卡合结构,所述卡合结构从所述孔向外延伸,所述卡合结构根部具有凹陷部,外力使所述支撑件长度缩短、所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁至所述凹陷部卡合在所述孔边缘上,使所述第一接合部和所述第二接合部维持相互分离状态。
4.如权利要求3所述快速接线装置,其特征在于,所述第一插接件外侧还具有提拉部,朝向所述孔外方向的外力施加于所述提拉部使所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁。
5.如权利要求3所述快速接线装置,其特征在于,所述第二外壳具有槽孔,所述第一插接件内侧具有按压块,所述按压块穿过所述槽孔向所述快速接线装置主体外延伸,朝向所述槽孔内方向的外力施加于所述按压块使所述第一插接件外侧靠近所述第一外壳底面内壁。
6.如权利要求1所述快速接线装置,其特征在于,所述第一外壳具有限位孔,所述限位孔内有限位杆,所述第一滑块连接所述限位杆一端,所述限位杆另一端从所述限位孔向外延伸出所述第一外壳,所述限位杆与所述第一滑块以所述第一内线为轴在所述限位孔内转动,所述限位孔限制所述限位杆在0-90度范围内转动。
7.如权利要求6所述快速接线装置,其特征在于,所述限位杆与所述第一滑块连接的一端为圆弧形,所述圆弧形内侧连接于所述第一滑块,所述圆弧形外侧具有齿;所述快速接线装置还包括齿条,所述齿条上具有齿,所述齿条穿过所述第一外壳向所述快速接线装置主体内部延伸与所述圆弧形的齿啮合,覆盖有齿的所述齿条的长度不小于所述圆弧形0-90度范围内的弧长,所述齿条沿延伸方向移动并带动所述圆弧形转动。
8.如权利要求1所述快速接线装置,其特征在于,所述第一滑块连接有限位杆,所述限位杆与所述第一滑块连接的一端为圆弧形,所述圆弧形内侧连接于所述第一滑块,所述圆弧形外侧具有齿;所述快速接线装置还包括齿条,所述齿条上具有齿,所述齿条穿过所述第一外壳向所述快速接线装置主体内部延伸与所述圆弧形的齿啮合,覆盖有齿的所述齿条的长度不小于所述圆弧形0-90度范围内的弧长,所述齿条沿所述延伸的方向运动并带动所述圆弧形转动。
9.如权利要求1所述快速接线装置,其特征在于,所述快速接线装置还包括第三内线、第四内线、第三滑块和第四滑块,所述第三内线和所述第四内线分别从所述快速接线装置主体外部经所述接线通道延伸至所述快速接线装置主体内部,所述第三滑块和所述第四滑块分别设置于所述第三内线和所述第四内线在所述快速接线装置主体内部的部分;所述第一外壳和所述第二外壳分别还具有第三滑道和第四滑道,所述第三滑块和所述第四滑块分别嵌在所述第三滑道和所述第四滑道内,所述第三滑块和所述第四滑块分别在所述第三滑道和所述第四滑道内滑动;所述第三滑块具有第三接合部,所述第四滑块具有第四接合部,所述第三接合部和所述第四接合部具有相互啮合状态和相互分离状态;当所述第一外壳和所述第二外壳接合时,所述第一外壳内侧与所述第二外壳内侧相互靠近,所述第三滑块和所述第四滑块相互啮合;当所述第一外壳和所述第二外壳分开时,所述第三滑块和所述第四滑块相互分离。
10.一种外骨骼驱动装置,其特征在于,包含外管、所述内线、驱动组件以及如权利要求1-9中任意一项所述的快速接线装置,所述驱动组件穿戴在使用者身体上,所述驱动组件牵引所述内线辅助使用者助力关节活动,所述驱动组件包含至少一个驱动元件,所述外管套在所述内线外,所述内线能够相对于所述外管发生轴向相对位移,所述外管和所述内线与所述驱动组件连接;所述外骨骼驱动装置还包括固定部和驱动部,所述固定部穿戴在所述助力关节固定端,所述驱动部穿戴在所述助力关节自由端,所述外管与所述固定部连接,所述内线具有从所述外管一端延伸出来的延伸部,所述内线的延伸部与所述驱动部连接;其中,所述驱动组件与所述驱动部之间的所述内线通过所述快速接线装置连接,所述外管与所述快速接线装置的所述接线通道连接。
11.一种下肢助力外骨骼系统,其特征在于,包含实时控制模块、步态检测装置、穿戴装置、能量输出装置以及如权利要求10所述的外骨骼驱动装置,所述实时控制模块及所述能量输出装置通过所述穿戴装置穿戴于使用者身体上,所述步态检测装置通过所述穿戴装置穿戴于使用者大腿、小腿或鞋上;
所述步态检测装置检测使用者瞬时运动参数信号并将所述使用者瞬时运动参数信号输入所述实时控制模块;
所述实时控制模块与所述能量输出装置连接,所述能量输出装置输出驱动能量,所述实时控制模块根据输入的所述使用者瞬时运动参数信号控制所述能量输出装置输出及停止输出所述驱动能量的时间;
所述外骨骼驱动装置包含外管、所述内线、驱动组件和所述快速接线装置,所述驱动组件通过所述穿戴装置穿戴在使用者身体上助力关节弯曲处以外的位置,所述驱动组件牵引所述内线辅助使用者助力关节活动,所述驱动组件包含至少一个驱动元件,所述外管套在所述内线外,所述内线能够相对于所述外管发生轴向相对位移,所述外管和所述内线与所述驱动组件连接;所述外骨骼驱动装置还包括固定部和驱动部,所述固定部通过所述穿戴装置穿戴在所述助力关节固定端,所述驱动部通过所述穿戴装置穿戴在所述助力关节自由端,所述外管与所述固定部连接,所述内线具有从所述外管一端延伸出来的延伸部,所述内线的延伸部与所述驱动部连接,所述驱动组件与所述驱动部之间的所述内线通过所述快速接线装置连接,所述外管与所述快速接线装置的所述接线通道连接;
所述能量输出装置与所述外骨骼驱动装置之间连接有能量传输通路,所述驱动能量经所述能量传输通路传递至所述外骨骼驱动装置,所述驱动能量作用于所述外骨骼驱动装置使所述固定部与所述驱动部相互靠近,从而使所述髋关节、膝关节或踝关节发生屈曲或前伸。
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