CN209361247U - 一种腰部助力装置 - Google Patents

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曹建国
唐术锋
郭子瑞
李俊
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Abstract

本实用新型公开了一种腰部助力装置,涉及康复助老助残设备领域,包括腰部装置和两个髋关节装置,腰部装置包括髋关节内收/外展机构、腰部绑带和髋关节内/外旋机构,分别用于实现髋关节内收/外展运动和髋关节内/外旋运动的模拟;髋关节装置设置于腰部装置两端,包括髋关节法兰、髋关节谐波减速模组、缓冲盘、缓冲扭簧和髋关节摆臂,髋关节装置用于提供助力动力。该装置能为人体腰部提供助力,同时具备髋关节内收/外展和髋关节内/外旋动作的自由度,其助力过程更贴合于人体实际运动过程,增强使用的舒适性。

Description

一种腰部助力装置
技术领域
本实用新型涉及康复助老助残设备领域,具体为一种腰部助力装置。
背景技术
腰部是人体最重要的连接部位,人的多数活动都需要腰部进行支撑,是人体的运动核心,久坐、久站、下蹲以及提扛重物等都会对人体腰部造成损伤。随着社会的发展,人们的社会分工已然细化,不同岗位的工作形式固化,如职场人士通常在需要久坐的工作环境中工作,接待、执勤类工作又需要人久站,而重体力劳动者经常需要提扛重物,这都导致人极易出现腰部损伤。如果年轻时不做好腰部保护,随着年纪增长,腰部毛病将逐渐显现,严重的将直接影响其行动能力,降低生活品质。
此外,世界范围内,有着大量不同程度的下肢运动障碍患者,由于下肢运动能力受损,其生活质量在较大程度上受到影响。而现有的下肢助力设备或假肢仅通过腿部关节助力实现其运动辅助,而作为行走运动核心的腰部确未考虑。
本申请提供一种腰部助力装置,旨在为助老、助残及康复治疗领域提供一种可行的解决方案,并有效的解决了现有下肢助力设备或假肢存在的不足。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种腰部助力装置,同时具备髋关节内收/外展和髋关节内/外旋动作的自由度,能模拟腰部实际运动时的动作状态,可以为人体行走时提供腰部助力,恢复其行动能力,亦可与现有技术中的下肢助力设备或假肢连接并配合使用,达到更好的助力效果。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种腰部助力装置,包括腰部装置和两个髋关节装置,所述腰部装置包括髋关节内收/外展机构、腰部绑带和髋关节内/外旋机构;
所述髋关节内收/外展机构包括腰部连接杆、髋关节内收/外展轴和两个髋关节内收/外展转动杆,所述腰部连接杆的两端分别通过所述髋关节内收/外展轴与两个所述髋关节内收/外展转动杆的一端铰接,所述腰部连接杆的一侧面连接有垫板;
所述髋关节内/外旋机构包括调节板、固定块、转动块、髋关节内/外旋轴和L型连接块,所述髋关节内收/外展转动杆远离腰部连接杆的一端加工有调节用长孔,所述调节板与所述髋关节内收/外展转动杆连接,所述固定块与所述调节板连接,所述固定块通过所述髋关节内/外旋轴与所述转动块的一端铰接,所述转动块的另一端与所述L型连接块连接,所述L型连接块远离所述转动块的一端设置有绑带穿孔,所述腰部绑带的中部与所述垫板远离所述腰部连接杆的一侧面连接,其两端穿过所述L型连接块的绑带穿孔;
所述髋关节装置包括髋关节法兰、髋关节谐波减速模组、缓冲盘、缓冲扭簧和髋关节摆臂,所述L型连接块上加工有调节用长孔,所述髋关节法兰上设有连接板,所述连接板与所述L型连接块连接,所述髋关节法兰的法兰圈与所述髋关节谐波减速模组连接,所述髋关节谐波减速模组的输出轴与所述缓冲盘的一端连接,所述缓冲盘的另一端与所述髋关节摆臂的一端传动连接,所述缓冲扭簧的两端分别与所述缓冲盘与髋关节摆臂连接。
进一步的,所述腰部连接杆和髋关节内收/外展轴之间设置有轴承a,所述髋关节内收/外展轴上套接有用于定位的套筒,其两端设置有端盖a,所述端盖a与所述腰部连接杆连接。
进一步的,所述髋关节内/外旋轴与所述固定块之间设置有轴承b,所述髋关节内/外旋轴上套接有用于定位的轴套,所述髋关节内/外旋轴的两端均设置有端盖b,所述端盖b与所述固定块连接。
进一步的,所述缓冲盘的中部设置有连接轴,所述连接轴穿过所述髋关节摆臂并于其端部连接有薄壁轴承端盖,所述连接轴与所述髋关节摆臂之间设置有薄壁轴承,还包括限位保护壳和若干轴承定位螺钉,所述薄壁轴承通过所述薄壁轴承端盖和轴承定位螺钉定位,所述限位保护壳与所述髋关节谐波减速模组连接,所述限位保护壳用于对所述髋关节摆臂的转动角度进行限位。
进一步的,还包括背负装置,所述背负装置包括背部挡板、承重托板和电控箱,所述腰部连接杆远离垫板的侧面与所述背部挡板连接,所述背部挡板与承重托板连接,所述电控箱设置于所述承重托板上,所述髋关节谐波减速模组与所述电控箱电联。
进一步的,还包括腿部绑缚装置,所述腿部绑缚装置包括尼龙块、盖板、两个绑带和两个绑带连接柱,所述尼龙块的两侧均连接有所述绑带连接柱,所述绑带连接柱与所述绑带的一端连接,所述盖板与所述尼龙块连接,所述尼龙块与所述髋关节摆臂连接。
本实用新型的有益效果是:
1.设置髋关节内收/外展机构和髋关节内/外旋机构,提供了部分旋转自由度,模拟人体运动时髋关节内收/外展运动和髋关节内/外旋运动过程,更贴合人体骨骼实际运动过程,增强使用的舒适性;
2.髋关节装置设置缓冲扭簧,既实现了关节驱动的柔性启动,又可缓冲由于控制误差带来的瞬时刚性冲击;
3.髋关节装置采用谐波减速模组作为动力装置,能为患者提供助力;其集成的旋转编码器,可用于髋关节运动信息的实时检测;
4.通过设置长孔实现可调节,使得该助力设备可满足不同用户的使用需求,适用性强。
附图说明
图1为本实用新型一种腰部助力装置的结构示意图;
图2为图1的结构分解示意图;
图3为腰部装置的结构示意图;
图4为髋关节内收/外展机构的结构分解示意图;
图5为髋关节内/外旋机构的结构分解示意图;
图6为背负装置的结构分解示意图;
图7为髋关节装置的结构示意图;
图8为图7的结构分解示意图;
图9为腿部绑缚装置的结构分解示意图。
具体实施方式
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语‘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,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。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申请中的具体含义。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本实用新型技术方案作进一步详细的说明,但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
如图1至图9所示,一种腰部助力装置,包括腰部装置2和两个髋关节装置3。
该腰部装置2包括髋关节内收/外展机构21、腰部绑带23和两个髋关节内/外旋机构22。
髋关节内收/外展机构21包括腰部连接杆211、髋关节内收/外展轴213和两个髋关节内收/外展转动杆217。腰部连接杆211的两端均通过髋关节内收/外展轴213与一个髋关节内收/外展转动杆217的一端铰接。髋关节内收/外展转动杆217可绕髋关节内收/外展轴213在一定角度范围内转动。具体实施时,髋关节内收/外展转动杆217与腰部连接杆211设计了特殊的结构形状,在转动时存在两个极限位置,在极限位置髋关节内收/外展转动杆217与腰部连接杆211硬接触,以实现该助力设备髋关节内收/外展运动的限位。
进一步的,腰部连接杆211和髋关节内收/外展轴213之间设置有轴承a215,以减小转动时的阻力,同时减少磨损,增加使用寿命。髋关节内收/外展轴213上套接有套筒214,其两端设置有端盖a216,端盖a216与腰部连接杆211连接,套筒214和端盖a216用于对轴承a215进行定位。腰部连接杆211的一个侧面连接有垫板212,垫板212用于消除端盖a216的端面与腰部连接杆211的高度差,以提升用户穿戴时的舒适度。
髋关节内/外旋机构22包括调节板221、固定块222、转动块223、髋关节内/外旋轴224和L型连接块228。髋关节内收/外展转动杆217远离腰部连接杆211的一端加工有调节用长孔,调节板221与髋关节内收/外展转动杆217连接,通过连接在上述长孔的不同位置,可实现腰部左右宽度尺寸的调节。固定块222与调节板221连接,固定块222通过髋关节内/外旋轴224与转动块223的一端铰接,转动块223的另一端与L型连接块228连接。转动块223可绕髋关节内/外旋轴224在一定角度范围内转动。具体实施时,固定块222与转动块223设计了特殊的结构形状,在转动时存在两个极限位置,在极限位置固定块222与转动块223硬接触,以实现该助力设备髋关节内/外旋运动的限位。
进一步的,髋关节内/外旋轴224与固定块222之间设置有轴承b225,以减小转动时的阻力,同时减少磨损,增加使用寿命。髋关节内/外旋轴224上套接有轴套226,髋关节内/外旋轴224的两端均设置有端盖b227,端盖b227与固定块222连接,轴套226和端盖b227均用于对轴承b225进行定位。
设置髋关节内收/外展机构21和髋关节内/外旋机构22,提供了髋关节内收/外展和髋关节内/外旋两个方向的部分旋转自由度,模拟人体运动时髋关节内收/外展运动和髋关节内/外旋运动过程,更贴合人体骨骼实际运动过程,增强使用的舒适性。
进一步的,L型连接块228远离转动块223的一端设置有绑带穿孔,腰部绑带23的中间与垫板212连接,其两端分别穿过两个L型连接块228的绑带穿孔。使用时,将使用者的腰部与上述腰部助力装置的腰部装置2绑缚在一起,穿戴方便。
髋关节装置3包括髋关节法兰31、髋关节谐波减速模组32、缓冲盘33、缓冲扭簧34和髋关节摆臂36。
L型连接块228上加工有调节用长孔,髋关节法兰31上设有连接板,连接板与L型连接块228连接,通过调节其在长孔上的连接位置,可实现该助力设备穿戴时腰部前后方向的尺寸调整,以适应不同穿戴者的腰部尺寸。
髋关节法兰31的法兰圈与髋关节谐波减速模组32连接,髋关节谐波减速模组32为现有设备,具体实施时选用KAH系列的中空轴旋转执行器,其内部集成了电机、旋转编码器和谐波减速器,髋关节谐波减速模组32的输出轴与缓冲盘33的一端连接,以提供驱动动力。缓冲盘33的另一端与髋关节摆臂36的一端传动连接,具体为缓冲盘33与髋关节摆臂36的相对侧面上设置有刚性齿,缓冲盘33与髋关节摆臂36相互扣合设置,通过刚性齿进行传动。髋关节谐波减速模组32的输出轴带动缓冲盘33转动,继而带动髋关节摆臂36转动,实现该腰部助力装置髋关节伸/屈运动,具备助力功能。同时,该髋关节谐波减速模组32内部集成的旋转编码器亦可对该腰部助力装置髋关节伸/屈运动过程中的角度进行实时检测。
缓冲盘33与髋关节摆臂36之间设置有缓冲扭簧34,缓冲扭簧34的两端分别与缓冲盘33与髋关节摆臂36连接,一方面可实现关节运动的柔性启动,另一方面可用于缓冲由于控制误差可能产生的瞬时刚性冲击。
进一步的,缓冲盘33的中部设置有连接轴,连接轴穿过髋关节摆臂36并于其端部连接有薄壁轴承端盖37,缓冲盘33与髋关节摆臂36通过该连接轴连接。连接轴与髋关节摆臂36之间设置有薄壁轴承35,以减小转动时的阻力,同时减少磨损,增加使用寿命。薄壁轴承35的一侧设置有若干轴承定位螺钉38,薄壁轴承35通过薄壁轴承端盖37和轴承定位螺钉38定位。髋关节谐波减速模组32端部连接有限位保护壳39,限位保护壳39采用特定的形状结构,用于对髋关节摆臂36的转动角度进行限位。
进一步的,该腰部助力装置还包括背负装置1,背负装置1包括背部挡板11、承重托板12和电控箱13,腰部连接杆211远离腰部绑带23的侧面与背部挡板11连接,背部挡板11与承重托板12连接,电控箱13设置于承重托板12上。髋关节谐波减速模组32与电控箱13电联,通过电控箱13对髋关节谐波减速模组32的动作进行控制。
进一步的,该腰部助力装置还包括腿部绑缚装置4,腿部绑缚装置4包括尼龙块41、盖板43、两个绑带44和两个绑带连接柱42,尼龙块41的两侧均连接有绑带连接柱42,绑带连接柱42与绑带44的一端连接,盖板43与尼龙块41连接,尼龙块41与髋关节摆臂36连接。使用时,将人体大腿部位与所述腰部助力装置的髋关节装置3绑缚在一起,完成穿戴。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围,则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种腰部助力装置,其特征在于,包括腰部装置(2)和两个髋关节装置(3),所述腰部装置(2)包括髋关节内收/外展机构(21)、腰部绑带(23)和髋关节内/外旋机构(22);
所述髋关节内收/外展机构(21)包括腰部连接杆(211)、髋关节内收/外展轴(213)和两个髋关节内收/外展转动杆(217),所述腰部连接杆(211)的两端分别通过所述髋关节内收/外展轴(213)与两个所述髋关节内收/外展转动杆(217)的一端铰接,所述腰部连接杆(211)的一侧面连接有垫板(212);
所述髋关节内/外旋机构(22)包括调节板(221)、固定块(222)、转动块(223)、髋关节内/外旋轴(224)和L型连接块(228),所述髋关节内收/外展转动杆(217)远离腰部连接杆(211)的一端加工有调节用长孔,所述调节板(221)与所述髋关节内收/外展转动杆(217)连接,所述固定块(222)与所述调节板(221)连接,所述固定块(222)通过所述髋关节内/外旋轴(224)与所述转动块(223)的一端铰接,所述转动块(223)的另一端与所述L型连接块(228)连接,所述L型连接块(228)远离所述转动块(223)的一端设置有绑带穿孔,所述腰部绑带(23)的中部与所述垫板(212)远离所述腰部连接杆(211)的一侧面连接,其两端穿过所述L型连接块(228)的绑带穿孔;
所述髋关节装置(3)包括髋关节法兰(31)、髋关节谐波减速模组(32)、缓冲盘(33)、缓冲扭簧(34)和髋关节摆臂(36),所述L型连接块(228)上加工有调节用长孔,所述髋关节法兰(31)上设有连接板,所述连接板与所述L型连接块(228)连接,所述髋关节法兰(31)的法兰圈与所述髋关节谐波减速模组(32)连接,所述髋关节谐波减速模组(32)的输出轴与所述缓冲盘(33)的一端连接,所述缓冲盘(33)的另一端与所述髋关节摆臂(36)的一端传动连接,所述缓冲扭簧(34)的两端分别与所述缓冲盘(33)与髋关节摆臂(36)连接。
2.根据权利要求1所述的一种腰部助力装置,其特征在于,所述腰部连接杆(211)和髋关节内收/外展轴(213)之间设置有轴承a(215),所述髋关节内收/外展轴(213)上套接有用于定位的套筒(214),其两端设置有端盖a(216),所述端盖a(216)与所述腰部连接杆(211)连接。
3.根据权利要求1所述的一种腰部助力装置,其特征在于,所述髋关节内/外旋轴(224)与所述固定块(222)之间设置有轴承b(225),所述髋关节内/外旋轴(224)上套接有用于定位的轴套(226),所述髋关节内/外旋轴(224)的两端均设置有端盖b(227),所述端盖b(227)与所述固定块(222)连接。
4.根据权利要求1所述的一种腰部助力装置,其特征在于,所述缓冲盘(33)的中部设置有连接轴,所述连接轴穿过所述髋关节摆臂(36)并于其端部连接有薄壁轴承端盖(37),所述连接轴与所述髋关节摆臂(36)之间设置有薄壁轴承(35),还包括限位保护壳(39)和若干轴承定位螺钉(38),所述薄壁轴承(35)通过所述薄壁轴承端盖(37)和轴承定位螺钉(38)定位,所述限位保护壳(39)与所述髋关节谐波减速模组(32)连接,所述限位保护壳(39)用于对所述髋关节摆臂(36)的转动角度进行限位。
5.根据权利要求1所述的一种腰部助力装置,其特征在于,还包括背负装置(1),所述背负装置(1)包括背部挡板(11)、承重托板(12)和电控箱(13),所述腰部连接杆(211)远离垫板(212)的侧面与所述背部挡板(11)连接,所述背部挡板(11)与承重托板(12)连接,所述电控箱(13)设置于所述承重托板(12)上,所述髋关节谐波减速模组(32)与所述电控箱(13)电联。
6.根据权利要求1所述的一种腰部助力装置,其特征在于,还包括腿部绑缚装置(4),所述腿部绑缚装置包括尼龙块(41)、盖板(43)、两个绑带(44)和两个绑带连接柱(42),所述尼龙块(41)的两侧均连接有所述绑带连接柱(42),所述绑带连接柱(42)与所述绑带(44)的一端连接,所述盖板(43)与所述尼龙块(41)连接,所述尼龙块(41)与所述髋关节摆臂(36)连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110900568A (zh) * 2019-11-07 2020-03-24 北京精密机电控制设备研究所 一种腰部助力外骨骼机器人

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