CN211214244U - 一种行走辅助设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种行走辅助设备,包括上肢支撑装置、动力装置、梯型支撑装置、后驱装置、底盘装置、前舵装置。充分考虑下肢失能患者步进过程中肩关节和骨盆的运动状态,及腋下和胯下所需支撑力,基于人体工学做机械结构设计,通过双后驱电机提供前行驱动力,由舵轮电机控制转向,使用户可获得灵活自主的前行和转身辅助。直线电机提供腋下支撑助力,转动电机控制骨盆左右平动,保证前行过程中骨盆和躯干的仿生运动。可调高度的机械结构适合不同身高的用户使用,可折叠的设计极大的降低了设备的空间占用,友好的使用体验、轻量化的自重与低廉的加工成本,可填补国内领域空白,利于家庭化使用和推广。
Description
技术领域
本实用新型涉及人体运动辅助设备领域,尤其涉及一种行走辅助设备。
背景技术
我国老龄化问题日益严重的社会背景下,由于脊髓损伤或脑卒中等导致的运动功能障碍患者数量庞大,能够自主自由地行走是下肢运动功能患者的迫切需求之一,尤其在无人看护的家庭环境中,助行机器人的作用尤为重要,可为患者提供仿生智能的行走辅助方案。
目前,国内运动辅助设备多见于康复外骨骼辅助设备领域,尚处于研究与初步制备阶段。普遍存在功能不够仿生,人机交互体验一般,设备造价高并且不够简洁轻量,或控制方法复杂,功能单一等,严重阻碍了运动辅助设备的产品化普及。因此,按照对标健康人体运动状态中的人体各肢段运动学特征,依据仿生学和人体工学原理,设计机械结构简单、造价低、使用方便、轻量化的多功能的行走辅助设备,在技术领域和市场需求方面都具有重要意义。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种依据人体仿生学原理设计的移动式人体行走辅助设备,通过符合人体工学的机械结构设计,以及智能化的电机控制原理,使设备运行噪音低、人机交互体验感良好,可供有助行需求的使用者实现自主自由的步态行走。地面双后驱电机可提供强劲的前行驱动力,前置的舵轮电机可控制机器人助行过程中左右转向,使其能够灵活及时的响应使用者的前行和转身需求,实现自由的辅助行走。直线电机控制下的双腋下支撑助力,以及骨盆后方通过转动电机及齿轮齿条啮合控制的骨盆左右平动助力,使人体在向前自由行走的同时,可实现躯干主体的行走仿生运动,坐板的设计又可进一步减轻上身对下肢的负荷,使本实用新型的仿生运动助行机器人更适用于下肢功能障碍患者在室内或室外平地上行走使用,配合安全带束缚使用,可有效防止使用者在行走过程中发生前后跌倒或竖直瘫倒,真正可实现灵活的辅助行走和安全防护。机械结构设计中动力传动装置、梯型支撑装置和底盘装置的相铰位置都可实现手动调整角度和卡固功能,使设备在使用前可根据用户身高进行调整结构尺寸,用后可折叠放置。
为达到上述目的,本实用新型通过如下技术方案予以实现:
一种行走辅助设备包括:上肢支撑装置1、动力装置2、梯型支撑装置3、后驱装置4、底盘装置5、前舵装置6,所述上肢支撑装置1底端固连安装在动力装置2的上表面平台位置,向上在使用者的左右腋下位置对人体提供支撑作用,动力装置2铆接固定在梯型支撑装置3上侧,梯型支撑装置3下侧的左右两端分别铆接固定在后驱装置4的左右两端,可通过手动调节铆接位置改变梯型支撑装置3相对于地面的倾斜角度,所述底盘装置5后侧两端分别固定在驱装置4的左右两端,前侧两端呈U型汇交于前舵装置6内并固定,形成稳定的底盘支撑结构,并通过后驱装置4的前后滚动驱动和前舵装置6的转向驱动,实现本实用新型的一种行走辅助设备在水平地面上的自由移动。
所述的上肢支撑装置1包括左右两个肩座101、Y形撑杆102、直线电机推杆103、直线电机104。所述左右两个肩座101分别固定在Y形撑杆102两个上端位,放置于人体左右侧腋下,提供向上的支撑作用,所述Y形撑杆102下端栓接固定在直线电机推杆103上端,直线电机104向下固定在动力装置2前端上表面,通过调节直线电机推杆103上下升降,驱动肩座101可按照健康人体步行过程中腋窝处的运动轨迹进行运动,为使用者提供必要的支撑助力。
所述的动力装置2包括机座外壳201、上销钉202、滑块203、螺母204、螺栓205、电机206、销键207、齿轮208、滑动外壳209、腰带210、内限位板211、外限位板212、弹簧213、连接滑块 214、卡扣215、坐板216,所述机座外壳201后侧铆接固定在梯型支撑装置3上侧,滑块203放置于机座外壳201上表面的滑道内,滑动外壳209嵌套在机座外壳201外,上销钉202向下穿过滑动外壳209上表面所开圆孔后固定在滑块203上,螺栓205向上穿过机座外壳201下表面所开长孔,再穿过滑动外壳209下表面所开圆孔后与螺母204螺纹固定,从而确保了滑动外壳209仅可在机座外壳201的限位下实现左右滑动,而不发生前后脱位,所述电机206固定在机座外壳201内部底面,齿轮208通过销键207固定在电机206的主轴上,并与滑动外壳209内部的顶面的齿条啮合,通过对电机206转动伺服控制,带动滑动外壳209按照健康人体步行过程中髋关节左右摆动的运动轨迹进行左右运动,所述腰带210的两端固定在滑动外壳209的两侧的卡位处,并通过卡扣215绑缚到人体腰部,为人体提供防护,所述的连接滑块214向后穿过外限位板212中间长槽后嵌于内限位板211的轨道槽内,可实现上下滑动,连接滑块 214后端上下两侧各安装弹簧213,内限位板211、外限位板212向后重叠固定在滑动外壳209前侧面进行封装,连接滑块 214向前与坐板216后端固定,从而使坐板216可在竖直方向上做有阻尼的上下滑动。
所述的梯型支撑装置3包括卡轴301、卡环302、紧固轴303、限位片304、横杆305、主撑片306、第一卡位钉 307,所述紧固轴303穿过机座外壳201焊接于两个限位片304内侧,为机座外壳201提供转轴约束,卡轴301穿过左右两片限位片304和机座外壳201的对应开孔后,用卡环302卡死,通过选取不同开孔组合,可调整机座外壳201的水平角度并固定,左右两片限位片304分别向下焊接固定在两个主撑片306顶端,两个主撑片306中部通过横杆305进行固定连接,所述第一卡位钉 307从内向外穿过主撑片306下端处的开孔后,固定到后驱装置4的对应开孔中。
所述的后驱装置4包括后驱电机封壳401、后横梁402、后驱电机403、后轮404,所述后横梁402两端穿过左右两个主撑片306下端所开圆孔后,再分别与后驱电机封壳401固连,左右两个后驱电机403的转轴分别固连后轮404,再一体封装固定在所对应的后驱电机封壳401内,提供向前运动的驱动力。
所述的底盘装置5包括半圆直管501、第二卡位钉502、半圆弯管503、电池组504、电池组盖505。所述两条半圆直管501后端正交固连在后驱电机封壳401外面上,前端通过第二卡位钉502选择不同穿孔后,再与半圆弯管503进行固连,实现长度调整和固定的功能,所述电池组504从下嵌入半圆弯管503内部,并通过电池组盖505进行封装。
所述的前舵装置6包括舵轮电机封壳601、舵轮电机602、连接件603、舵轮604,所述舵轮电机封壳601左右两侧分别与左右两条半圆弯管503的前端面固连,舵轮电机602向上封装在舵轮电机封壳601内部,舵轮电机602转轴向下栓接固定连接件603,进而控制舵轮604实施转向。
本实用新型的有益效果在于:充分考虑下肢失能患者步态行进过程中肩关节的运动状态和腋下所需支撑力,做了符合人体工学的机械结构设计,保证了人体行走过程中的仿生学运动特征,使用户能够自主自由的灵活行走,可实现前行和转身功能。灵活可调的机械结构使本实用新型的机器人适合不同身高的用户使用,并在使用后可调整结构折叠放置,极大的降低了设备的空间占用,友好的使用体验、轻量化的自重与低廉的加工成本,填补了领域空白,利于家庭化使用的普及和推广。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。
图1 本实用新型的一种行走辅助设备的轴测图。
图2 本实用新型的上肢支撑装置的结构爆炸图。
图3 本实用新型的动力装置的结构爆炸图。
图4 本实用新型的梯型支撑装置的结构爆炸图。
图5 本实用新型的后驱装置的结构爆炸图。
图6 本实用新型的底盘装置的结构爆炸图。
图7 本实用新型的前舵装置的结构爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型的详细内容及其具体实施方式。
参见图1,本实用新型所述的一种行走辅助设备包括:上肢支撑装置1、动力装置2、梯型支撑装置3、后驱装置4、底盘装置5、前舵装置6,所述上肢支撑装置1底端固连安装在动力装置2的上表面平台位置,向上在使用者的左右腋下位置对人体提供支撑作用,动力装置2铆接固定在梯型支撑装置3上侧,梯型支撑装置3下侧的左右两端分别铆接固定在后驱装置4的左右两端,可通过手动调节铆接位置改变梯型支撑装置3相对于地面的倾斜角度,所述底盘装置5后侧两端分别固定在驱装置4的左右两端,前侧两端呈U型汇交于前舵装置6内并固定,形成稳定的底盘支撑结构,并通过后驱装置4的前后滚动驱动和前舵装置6的转向驱动,实现本实用新型的一种行走辅助设备在水平地面上的自由移动。
参见图2,本实用新型所述的上肢支撑装置1包括左右两个肩座101、Y形撑杆102、直线电机推杆103、直线电机104。所述左右两个肩座101分别固定在Y形撑杆102两个上端位,放置于人体左右侧腋下,提供向上的支撑作用,所述Y形撑杆102下端栓接固定在直线电机推杆103上端,直线电机104向下固定在动力装置2前端上表面,通过调节直线电机推杆103上下升降,驱动肩座101可按照健康人体步行过程中腋窝处的运动轨迹进行运动,为使用者提供必要的支撑助力。
参见图3,本实用新型所述的动力装置2包括机座外壳201、上销钉202、滑块203、螺母204、螺栓205、电机206、销键207、齿轮208、滑动外壳209、腰带210、内限位板211、外限位板212、弹簧213、连接滑块 214、卡扣215、坐板216,所述机座外壳201后侧铆接固定在梯型支撑装置3上侧,滑块203放置于机座外壳201上表面的滑道内,滑动外壳209嵌套在机座外壳201外,上销钉202向下穿过滑动外壳209上表面所开圆孔后固定在滑块203上,螺栓205向上穿过机座外壳201下表面所开长孔,再穿过滑动外壳209下表面所开圆孔后与螺母204螺纹固定,从而确保了滑动外壳209仅可在机座外壳201的限位下实现左右滑动,而不发生前后脱位,所述电机206固定在机座外壳201内部底面,齿轮208通过销键207固定在电机206的主轴上,并与滑动外壳209内部的顶面的齿条啮合,通过对电机206转动伺服控制,带动滑动外壳209按照健康人体步行过程中髋关节左右摆动的运动轨迹进行左右运动,所述腰带210的两端固定在滑动外壳209的两侧的卡位处,并通过卡扣215绑缚到人体腰部,为人体提供防护,所述的连接滑块 214向后穿过外限位板212中间长槽后嵌于内限位板211的轨道槽内,可实现上下滑动,连接滑块 214后端上下两侧各安装弹簧213,内限位板211、外限位板212向后重叠固定在滑动外壳209前侧面进行封装,连接滑块 214向前与坐板216后端固定,从而使坐板216可在竖直方向上做有阻尼的上下滑动。
参见图4,本实用新型所述的梯型支撑装置3包括卡轴301、卡环302、紧固轴303、限位片304、横杆305、主撑片306、第一卡位钉 307,所述紧固轴303穿过机座外壳201焊接于两个限位片304内侧,为机座外壳201提供转轴约束,卡轴301穿过左右两片限位片304和机座外壳201的对应开孔后,通过卡环302卡死,通过选取不同开孔,可调整机座外壳201的水平角度并固定,左右两片限位片304分别向下焊接固定在两个主撑片306顶端,两个主撑片306中部通过横杆305进行固定连接,所述第一卡位钉 307从内向外穿过主撑片306下端处的开孔后,固定到后驱装置4的对应开孔中。
参见图5,本实用新型所述的后驱装置4包括后驱电机封壳401、后横梁402、后驱电机403、后轮404,所述后横梁402两端穿过左右两个主撑片306下端所开圆孔后,再分别与后驱电机封壳401固连,左右两个后驱电机403的转轴分别固连后轮404,再一体封装固定在所对应的后驱电机封壳401内,提供向前运动的驱动力。
参见图6,本实用新型所述的底盘装置5包括半圆直管501、第二卡位钉502、半圆弯管503、电池组504、电池组盖505。所述两条半圆直管501后端正交固连在后驱电机封壳401外面上,前端通过第二卡位钉502选择不同穿孔后,再与半圆弯管503进行固连,实现长度调整和固定的功能,所述电池组504从下嵌入半圆弯管503内部,并通过电池组盖505进行封装。
参见图7,本实用新型所述的前舵装置6包括舵轮电机封壳601、舵轮电机602、连接件603、舵轮604,所述舵轮电机封壳601左右两侧分别与左右两条半圆弯管503的前端面固连,舵轮电机602向上封装在舵轮电机封壳601内部,舵轮电机602转轴向下栓接固定连接件603,进而控制舵轮604实施转向。
作为一种优选实例,当用户使用本实用新型的一种行走辅助设备时,首先根据自体身高调整第一卡位钉 307和卡轴301穿过不同通孔,以调整梯型支撑装置3的水平角度和动力装置2的水平角度后进行卡固,得到适合用户身高的上肢支撑装置1中肩座101的高度和合适的坐板216高度,用户坐在坐板216并扣紧卡扣215,开机进行辅助行走。两台后驱电机403和一台舵轮电机602被控制按照用户行走意图进行前进或者转身运动,同时电机206转动带动齿轮208并啮合齿条,使滑动外壳209开始左右平动,进而坐板216也左右平动,最终使得用户在向前行走的过程中,骨盆通过坐板216的驱动发生对标健康人体运动的左右摆动和向前移动,并且直线电机104也被控制按照用户行走过程中肩点的仿生学运动轨迹上下驱动肩座101,使用户在行走过程中通过腋窝处向上助力,减轻下负荷,实现减负灵活行走。
以上所述仅为本实用新型的优选实例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡对本实用新型所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种行走辅助设备,其特征在于:包括上肢支撑装置(1)、动力装置(2)、梯型支撑装置(3)、后驱装置(4)、底盘装置(5)、前舵装置(6),所述上肢支撑装置(1)底端固连安装在动力装置(2)的上表面平台位置,向上在使用者的左右腋下位置对人体提供支撑作用,动力装置(2)铆接固定在梯型支撑装置(3)上侧,梯型支撑装置(3)下侧的左右两端分别铆接固定在后驱装置(4)的左右两端,可通过手动调节铆接位置改变梯型支撑装置(3)相对于地面的倾斜角度,所述底盘装置(5)后侧两端分别固定在驱装置(4)的左右两端,前侧两端呈U型汇交于前舵装置(6)内并固定,形成稳定的底盘支撑结构,并通过后驱装置(4)的前后滚动驱动和前舵装置(6)的转向驱动,实现辅助设备在水平地面上的自由移动。
2.根据权利要求1所述的一种行走辅助设备,其特征在于:所述的上肢支撑装置(1)包括左右两个肩座(101)、Y形撑杆(102)、直线电机推杆(103)、直线电机(104),所述左右两个肩座(101)分别固定在Y形撑杆(102)两个上端位,放置于人体左右侧腋下,提供向上的支撑作用,所述Y形撑杆(102)下端栓接固定在直线电机推杆(103)上端,直线电机(104)向下固定在动力装置(2)前端上表面,通过调节直线电机推杆(103)上下升降,驱动肩座(101)可按照健康人体步行过程中腋窝处的运动轨迹进行运动,为使用者提供必要的支撑助力。
3.根据权利要求1所述的一种行走辅助设备,其特征在于:所述的动力装置(2)包括机座外壳(201)、上销钉(202)、滑块(203)、螺母(204)、螺栓(205)、电机(206)、销键(207)、齿轮(208)、滑动外壳(209)、腰带(210)、内限位板(211)、外限位板(212)、弹簧(213)、连接滑块(214)、卡扣(215)、坐板(216),所述机座外壳(201)后侧铆接固定在梯型支撑装置(3)上侧,滑块(203)放置于机座外壳(201)上表面的滑道内,滑动外壳(209)嵌套在机座外壳(201)外,上销钉(202)向下穿过滑动外壳(209)上表面所开圆孔后固定在滑块(203)上,螺栓(205)向上穿过机座外壳(201)下表面所开长孔,再穿过滑动外壳(209)下表面所开圆孔后与螺母(204)螺纹固定,从而确保了滑动外壳(209)仅可在机座外壳(201)的限位下实现左右滑动,而不发生前后脱位,所述电机(206)固定在机座外壳(201)内部底面,齿轮(208)通过销键(207)固定在电机(206)的主轴上,并与滑动外壳(209)内部的顶面的齿条啮合,通过对电机(206)转动伺服控制,带动滑动外壳(209)按照健康人体步行过程中髋关节左右摆动的运动轨迹进行左右运动,所述腰带(210)的两端固定在滑动外壳(209)的两侧的卡位处,并通过卡扣(215)绑缚到人体腰部,为人体提供防护,所述的连接滑块(214)向后穿过外限位板(212)中间长槽后嵌于内限位板(211)的轨道槽内,可实现上下滑动,连接滑块(214)后端上下两侧各安装弹簧(213),内限位板(211)、外限位板(212)向后重叠固定在滑动外壳(209)前侧面进行封装,连接滑块(214)向前与坐板(216)后端固定,从而使坐板(216)可在竖直方向上做有阻尼的上下滑动。
4.根据权利要求3所述的一种行走辅助设备,其特征在于:所述的梯型支撑装置(3)包括卡轴(301)、卡环(302)、紧固轴(303)、限位片(304)、横杆(305)、主撑片(306)、第一卡位钉(307),所述紧固轴(303)穿过机座外壳(201)焊接于两个限位片(304)内侧,为机座外壳(201)提供转轴约束,卡轴(301)穿过左右两片限位片(304)和机座外壳(201)的对应开孔后,用卡环(302)卡死,通过选取不同开孔组合,可调整机座外壳(201)的水平角度并固定,左右两片限位片(304)分别向下焊接固定在两个主撑片(306)顶端,两个主撑片(306)中部通过横杆(305)进行固定连接,所述第一卡位钉(307)从内向外穿过主撑片(306)下端处的开孔后,固定到后驱装置(4)的对应开孔中。
5.根据权利要求4所述的一种行走辅助设备,其特征在于:所述的后驱装置(4)包括后驱电机封壳(401)、后横梁(402)、后驱电机(403)、后轮(404),所述后横梁(402)两端穿过左右两个主撑片(306)下端所开圆孔后,再分别与后驱电机封壳(401)固连,左右两个后驱电机(403)的转轴分别固连后轮(404),再一体封装固定在所对应的后驱电机封壳(401)内,提供向前运动的驱动力。
6.根据权利要求5所述的一种行走辅助设备,其特征在于:所述的底盘装置(5)包括半圆直管(501)、第二卡位钉(502)、半圆弯管(503)、电池组(504)、电池组盖(505),所述两条半圆直管(501)后端正交固连在后驱电机封壳(401)外面上,前端通过第二卡位钉(502)选择不同穿孔后,再与半圆弯管(503)进行固连,实现长度调整和固定的功能,所述电池组(504)从下嵌入半圆弯管(503)内部,并通过电池组盖(505)进行封装。
7.根据权利要求1所述的一种行走辅助设备,其特征在于:所述的前舵装置(6)包括舵轮电机封壳(601)、舵轮电机(602)、连接件(603)、舵轮(604),所述舵轮电机封壳(601)左右两侧分别与左右两条半圆弯管(503)的前端面固连,舵轮电机(602)向上封装在舵轮电机封壳(601)内部,舵轮电机(602)转轴向下栓接固定连接件(603),进而控制舵轮(604)实施转向。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |