CN211634189U - 一种弹簧式弹力可调的康复助力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，包括大腿外壳、小腿外壳、关节转动副、大腿加强板、拉索固定座、拉索线、拉索线管、小腿加强板、拉索助力腔、助力弹簧、弹簧调节器、锁紧带和锁紧扣、脚底板吊带、脚底板。本实用新型未使用额外的助力驱动系统，如电机驱动系统或液压驱动系统等，助力装置结构更加简单，重量更轻；未使用相关传感装置，复杂环境使用中也无畏信号的干扰；未使用相关电源装置，避免触电危险；属纯机械式结构，使用简单，维护方便，通用性强，简单调节后即可适合他人。

Description

一种弹簧式弹力可调的康复助力装置

技术领域

本实用新型属于残疾人或老年人康复助力技术领域，尤其涉及一种弹簧式弹力可调的康复助力装置。

背景技术

人体助力装置的设计理念最早源于美国，该技术是融合驱动、传感、控制、信息、融合、移动计算等，为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。早期由于其技术的复杂性及应用领域狭窄，助力装置主要在军事领域开展研究，通常被称为“外骨骼助力机器人”。但在军事应用中的工作延续性、尺寸、重量、反应速度等，还远远达不到“万能士兵”的要求，因此外骨骼机器人依旧处于不断发展中。后来随着相关技术的不断公开，助力装置便从军事领域拓展到民用、医疗等领域，医疗领域中主要的两个方向就是老龄助力及残疾康复。目前很多高校及企业都在研发相关助力康复装置，但大部分都偏向于驱动型，利用电机、液压系统等去提供动力，并融合复杂的控制反馈监测等系统。导致助力装置成本、体积、重量等居高不下，不易融入需求者的正常生活中。

实用新型内容

本实用新型针对以上现状提出了一种不含驱动及信号控制等复杂系统的结构简单、轻质的弹簧式弹力可调的康复助力装置，为其使用者提供便利。

一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，包括大腿外壳、小腿外壳、关节转动副、大腿加强板、拉索固定座壹、拉索线、拉索固定座贰、拉索线管、小腿加强板、拉索助力腔、助力弹簧、弹簧调节器、大腿锁紧带、小腿锁紧带壹、小腿锁紧带贰、小腿锁紧带叁、锁紧扣、脚底板吊带、脚底板；

所述大腿加强板位于大腿外壳的外壁上，所述拉索固定座壹固定连接至大腿加强板上，所述拉索线上端连接至拉索固定座壹；

所述关节转动副设置于大腿外壳和小腿外壳之间，大腿外壳与小腿外壳通过关节转动副可旋转地连接；

所述小腿加强板固定于小腿外壳上；所述拉索固定座贰和拉索助力腔固定设置于所述小腿加强板上；所述拉索线管用于限制拉索线的路径，拉索线管的顶端固定于拉索固定座贰上；所述拉索助力腔设置空腔，所述助力弹簧和弹簧调节器设置于拉索助力腔内部的空腔中，所述拉索助力腔为所述助力弹簧和弹簧调节器提供工作空间，所述拉索助力腔上端留有小孔，在允许所述拉索线穿过的同时阻挡拉索线管的尾端穿入拉索助力腔中，所述拉索助力腔下端为开放的通孔，用于所述弹簧调节进行弹力调节；

所述大腿锁紧带、小腿锁紧带壹、小腿锁紧带贰、小腿锁紧带叁分别和锁紧扣配合用于调节锁紧；

所述脚底板通过所述的脚底板吊带与所述的小腿外壳连接；所述脚底板穿戴于使用者的脚部之下，小腿外壳、脚底板吊带和脚底板依次连接，整体起到竖向拉紧的作用。

所述拉索线管与所述拉索线配套使用，既能保护所述拉索线又能控制所述拉索线的拉伸运动轨迹。

所述大腿加强板是在所述的大腿外壳生产制造过程中局部增厚的区域，为保证与所述拉索固定座壹连接后的强度；所述小腿加强板是在所述的小腿外壳生产制造过程中局部增厚的区域，为保证与所述拉索固定座贰连接后的强度。

优选的，所述大腿加强板设置于大腿外壳的上表面，所述小腿加强板和拉索助力腔位于小腿外壳的前表面。

优选的，所述康复助力装置还包括导向轮，所述导向轮设置于小腿加强板的顶部，所述导向轮用于支撑所述拉索线，在人体下蹲时避免拉索线拉伤所述小腿外壳。

优选的，所述拉索线为金属制品，包含编制式的细型钢索，即钢丝芯的拉线，具有高强拉伸模量，在助力装置中传递拉力，所述拉索线依次穿过所述导向轮、拉索固定座贰、拉索线管以及拉索助力腔内部的所述助力弹簧，拉索线的末端连接至弹簧调节器。

优选的，所述小腿加强板倾斜设置于小腿外壳上，倾斜角度在1-10°范围内，所述拉索线管沿小腿加强板的方向固定设置，所述导向轮设置于小腿加强板顶端的中间位置，导向轮与拉索线管配合作用使得拉索线的轨迹并非在穿戴者膝盖正中心，而是稍偏的位置，在穿戴者膝盖弯曲时，拉索线轨迹偏移，错开膝盖关节，避免划伤膝盖。

优选地，所述弹簧调节器包括调节器螺母和调节器螺钉，所述调节器螺母通过螺纹结构与调节器螺钉配合连接，所述调节器螺母安置于所述助力弹簧下端，所述拉索线末端固定连接至弹簧调节器的调节器螺钉上，通过左右旋转调节器螺钉改变调节器螺母和调节器螺钉之间的距离实现调节弹簧的弹力；所述助力弹簧安置于所述拉索助力腔内，当拉索线拉紧时，拉动调节器螺钉上升，压缩助力弹簧使助力弹簧的上端顶在所述拉索助力腔的顶壁上。

所述大腿锁紧带设置于大腿外壳内侧，所述小腿锁紧带壹、小腿锁紧带贰和小腿锁紧带设置于小腿外壳后侧，所述锁紧扣安装固定于所述大腿外壳和所述小腿外壳上，采用按压的方式锁紧，所述大腿锁紧带、小腿锁紧带和锁紧扣配合、用于调节锁紧，所述大腿锁紧带和小腿锁紧带分别穿过相应位置的锁紧扣，穿戴好本装置后，在合适的位置分别按下锁紧扣，使助力装置与使用者腿部舒适结合。

所述大腿外壳、小腿外壳与关节转动副共同组成康复助力装置的整体骨架。

所述拉索固定座壹、拉索线、导向轮、拉索固定座贰、拉索线管、拉索助力腔、助力弹簧与弹簧调节器共同组成康复助力装置的助力系统。

优选的，所述脚底板吊带为尼龙弹力带或者其他具有弹力的材质制作，可起到微调的作用，不仅增加了穿戴者的舒适度，也使得本康复助力装置适用于梯形近似的多个穿戴者。

优选的，所述大腿外壳和小腿外壳分别为弧面结构，配合使用者的大腿股弯曲面穿戴。

所述关节转动副用于连接所述大腿外壳与所述小腿外壳，通过螺栓-法兰-所述的大腿外壳连接处-轴承-所述的小腿外壳连接处-法兰-螺栓的连接方式，行成一个转动副。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型未使用额外的助力驱动系统，如电机驱动系统或液压驱动系统等，助力装置结构更加简单，重量更轻；

(2)本实用新型未使用相关传感装置，复杂环境使用中也无畏信号的干扰；

(3)本实用新型未使用相关电源装置，避免触电危险；

(4)本实用新型属纯机械式结构，使用简单，维护方便，通过更换弹簧及调节弹簧调节器，再结合脚底板吊带的弹性，可适用于身材相近的其他人。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施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为本实用新型提供的一种弹簧式可调的康复助力装置部分弯曲状态右视结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种弹簧式可调的康复助力装置部分弯曲状态左视结构示意图；

图3为本实用新型提供的一种弹簧式可调的康复助力装置的关节处结构示意图；

图4为图3的部分放大图；

图5为本实用新型提供的一种弹簧式可调的康复助力装置的拉索助力腔内部助力系统结构示意图；

图6为图5的部分放大图；

图7为本实用新型提供的一种弹簧式可调的康复助力装置直立状态各视角结构示意图，a为穿戴状态示意图，b为主视图，c为右侧视图，d为后视图，e为左侧视图。

其中，1-大腿加强板，2-拉索固定座壹，3-拉索线，4-关节转动副，5-导向轮，6-拉索固定座贰，7-小腿加强板，8-拉索线管，9-大腿外壳，10-大腿锁紧带，11-拉索助力腔，12-小腿外壳，13-小腿锁紧带壹，14-小腿锁紧带贰，15-小腿锁紧带叁，16-脚底板吊带，17-脚底板，18-穿戴者脚部，19-锁紧扣。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本实施例中，使用的拉索线为双和拉索-1.5mm，锁紧扣为威尔斯TDSJ-30mm。

一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，如图1和图2所示，包括大腿外壳9、小腿外壳12、关节转动副4、大腿加强板1、拉索固定座壹2、拉索线3、导向轮5、拉索固定座贰6、拉索线管8、小腿加强板7、拉索助力腔11、助力弹簧20、弹簧调节器21、大腿锁紧带10、小腿锁紧带壹13、小腿锁紧带贰14、小腿锁紧带叁15、锁紧扣19、脚底板吊带16、脚底板17；

所述大腿加强板1位于大腿外壳9的外壁上，所述拉索固定座壹2固定连接至大腿加强板1上，所述拉索线3上端连接至拉索固定座壹2；所述拉索固定座壹2与大腿加强板1之间的固定方式可以为粘接或其他固定方式；

所述关节转动副4设置于大腿外壳9和小腿外壳12之间，大腿外壳9与小腿外壳12通过关节转动副4可旋转地连接；

如图3、图4和图5所示，所述小腿加强板7固定于小腿外壳12上；所述所述导向轮5、拉索固定座贰6和拉索助力腔11固定设置于所述小腿加强板7上；所述导向轮5用于支撑所述拉索线3，在人体下蹲时避免拉索线3拉伤所述小腿外壳12；所述拉索线管8的顶端固定于拉索固定座贰6上；所述拉索助力腔11设置空腔，所述助力弹簧20和弹簧调节器21设置于拉索助力腔11内部的空腔中，所述拉索助力腔11为所述助力弹簧20和弹簧调节器21提供工作空间，所述拉索助力腔11上端留有小孔，在允许所述拉索线3穿过的同时阻挡拉索线管8的尾端穿入拉索助力腔11中，所述拉索助力腔11下端为开放的通孔，便于所述弹簧调节器21进行弹力调节；如图5和图6所示，所述拉索线3为金属制品，具有高强拉伸模量，在助力装置中传递拉力，所述拉索线3依次穿过所述导向轮5、拉索固定座贰6、拉索线管8以及拉索助力腔11内部的所述助力弹簧20，拉索线3的末端连接至弹簧调节器21。

所述拉索线管8与所述拉索线3配套使用，既能保护所述拉索线3又能控制所述拉索线3的拉伸运动轨迹。

所述小腿加强板7是在所述的小腿外壳12生产制造过程中局部增厚的区域，为保证与所述拉索固定座贰6连接后的强度。

将所述康复助力装置穿戴在人身上后，当穿戴者下蹲大腿弯曲时，拉索线3有可能与穿戴者的膝盖关节位置处接触，为了避免拉索线划伤穿戴者的膝盖，作为优选的实施例，所述小腿加强板7倾斜设置于小腿外壳12上，倾斜角度可以设置在1-10°范围内，所述拉索线管8沿小腿加强板7的方向固定设置，所述导向轮5设置于小腿加强板7顶端的中间位置，导向轮5与拉索线管8配合作用使得拉索线3的轨迹并非在穿戴者膝盖正中心，而是稍偏的位置，在穿戴者膝盖弯曲时，拉索线3轨迹偏移，错开膝盖关节，避免划伤膝盖。

具体地，如图6所示，所述弹簧调节器21包括调节器螺母211和调节器螺钉212，所述调节器螺母211通过螺纹结构与调节器螺钉212配合连接，所述调节器螺母211安置于所述助力弹簧20下端，所述拉索线3末端固定连接至弹簧调节器的调节器螺钉212上，通过左右旋转调节器螺钉改变调节器螺母和调节器螺钉之间的距离实现调节弹簧的弹力；所述助力弹簧20安置于所述拉索助力腔11内，当拉索线3拉紧时，拉动调节器螺钉212上升，压缩助力弹簧20使助力弹簧20的上端顶在所述拉索助力腔11的顶壁上。

所述大腿锁紧带10设置于大腿外壳3内侧，所述小腿锁紧带壹13、小腿锁紧带贰14和小腿锁紧带15设置于小腿外壳12后侧，所述锁紧扣19安装固定于所述大腿外壳9和所述小腿外壳12上，采用按压的方式锁紧，所述大腿锁紧带、小腿锁紧带和锁紧扣配合、用于调节锁紧，所述大腿锁紧带和小腿锁紧带分别穿过相应位置的锁紧扣19，穿戴好本装置后，在合适的位置分别按下锁紧扣19，使助力装置与使用者腿部舒适结合。

所述脚底板17通过所述的脚底板吊带16与所述的小腿外壳12连接；所述脚底板17穿戴于使用者的脚部18之下，小腿外壳12、脚底板吊带16和脚底板17依次连接，整体起到竖向拉紧的作用。

作为优选的实施例，所述脚底板吊带16为尼龙弹力带或者其他具有弹力的材质制作，可起到微调的作用，不仅增加了穿戴者的舒适度，也使得本康复助力装置适用于梯形近似的多个穿戴者。

所述大腿外壳9、小腿外壳12与关节转动副4共同组成康复助力装置的整体骨架。

所述拉索固定座壹2、拉索线3、导向轮5、拉索固定座贰6、拉索线管8、拉索助力腔11、助力弹簧20与弹簧调节器21共同组成康复助力装置的助力系统。

所述大腿外壳9与使用者的大腿股尺寸配合穿戴，并通过所述的大腿锁紧带10锁紧。所述小腿外壳12与使用者的小腿股尺寸配合穿戴，并通过所述的小腿锁紧带壹13、所述的小腿锁紧带贰14与所述的小腿锁紧带叁15锁紧。

优选的，所述大腿外壳9和小腿外壳12分别为弧面结构，配合使用者的大腿股弯曲面穿戴。

所述关节转动副4用于连接所述大腿外壳9与所述小腿外壳12，通过螺栓-法兰-所述的大腿外壳连接处-轴承-所述的小腿外壳连接处-法兰-螺栓的连接方式，行成一个转动副。

所述大腿加强板1是在所述的大腿外壳9生产制造过程中局部增厚的区域，为保证与所述拉索固定座壹2连接后的强度。

使用时，将本装置的大腿外壳9卡在穿戴者大腿下方位置，小腿外壳13卡在小腿前方位置，将锁紧带和锁扣按照穿戴者大腿和小腿的横向尺寸紧固，本实用新型提供的所述康复助力装置初始状态为直立状态，当穿戴者大腿弯曲执行下蹲动作时，在自重的作用下，拉索线会拉动助力弹簧，使之压缩，此时弹簧就产生了一个弹性变形，从而形成弹力。当穿戴者起立的时候，就是依靠这个弹力反向作用于拉索线，使助力装置恢复初始状态，实现起身时的助力。整个过程都是弹簧压缩与舒展的交替变换，也就是弹性作用的转换，无需其他驱动装置，实现了无驱动作用。

作为一个典型的实施例，所述康复助力装置中，采用弹簧长度为8-15cm，弹性系数2000～3000N/m，弹簧直径为3.5-4cm，当穿戴者施以15kg的压力时，弹簧拉伸行程约5cm(3000N/m)，弹簧调节器的调节范围约0.5～3cm。拉力弹力负重范围为1-30公斤，甚至更多，弹簧的材质，弹性系数，等参数根据穿戴者的需求进行调整。需要保证的就是弹力不能超过穿戴者的自重，不然无法实现下蹲动作。

本实用新型提供的康复助理装置如大腿外壳、小腿外壳、加强板和拉索助力腔的材料以复合材料为主，如碳纤维，玻璃纤维等，轻质金属材料也可以旋转。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，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。凡在本实用新型的精神和原则之内，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 (6)

1.一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，其特征在于，包括大腿外壳、小腿外壳、关节转动副、大腿加强板、拉索固定座壹、拉索线、拉索固定座贰、拉索线管、小腿加强板、拉索助力腔、助力弹簧、弹簧调节器、大腿锁紧带、小腿锁紧带壹、小腿锁紧带贰、小腿锁紧带叁、锁紧扣、脚底板吊带和脚底板；

所述大腿加强板位于大腿外壳的外壁上，所述拉索固定座壹固定连接至大腿加强板上，所述拉索线上端连接至拉索固定座壹；

所述关节转动副设置于大腿外壳和小腿外壳之间，大腿外壳与小腿外壳通过关节转动副可旋转地连接；

所述小腿加强板固定于小腿外壳上；所述拉索固定座贰和拉索助力腔固定设置于所述小腿加强板上；所述拉索线管的顶端固定于拉索固定座贰上；所述拉索助力腔设置空腔，所述助力弹簧和弹簧调节器设置于拉索助力腔内部的空腔中，所述拉索助力腔上端留有小孔，在允许所述拉索线穿过的同时阻挡拉索线管的尾端穿入拉索助力腔中，所述拉索助力腔下端为开放的通孔，用于所述弹簧调节器进行弹力调节；

所述大腿锁紧带、小腿锁紧带壹、小腿锁紧带贰、小腿锁紧带叁分别和锁紧扣配合用于调节锁紧；

所述脚底板通过脚底板吊带与小腿外壳连接；所述脚底板穿戴于使用者的脚部之下；所述大腿加强板设置于大腿外壳的上表面，所述小腿加强板和拉索助力腔位于小腿外壳的前表面；所述脚底板吊带为尼龙弹力带。

2.根据权利要求1所述一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，其特征在于，所述康复助力装置还包括导向轮，所述导向轮设置于小腿加强板的顶部，所述导向轮用于支撑所述拉索线。

3.根据权利要求2所述一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，其特征在于，所述拉索线为金属制品，包含钢丝芯的拉线，所述拉索线依次穿过所述导向轮、拉索固定座贰、拉索线管以及拉索助力腔内部的所述助力弹簧，拉索线的末端连接至弹簧调节器。

4.根据权利要求2所述一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，其特征在于，所述小腿加强板倾斜设置于小腿外壳上，倾斜角度在1-10°范围内，所述拉索线管沿小腿加强板的方向固定设置，所述导向轮设置于小腿加强板顶端的中间位置。

5.根据权利要求1所述一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，其特征在于，所述弹簧调节器包括调节器螺母和调节器螺钉，所述调节器螺母通过螺纹结构与调节器螺钉配合连接，所述调节器螺母安置于所述助力弹簧下端，所述拉索线末端固定连接至弹簧调节器的调节器螺钉上，通过左右旋转调节器螺钉改变调节器螺母和调节器螺钉之间的距离实现调节弹簧的弹力。

6.根据权利要求1所述一种弹簧式弹力可调的康复助力装置，其特征在于，所述大腿外壳和小腿外壳分别为弧面结构，配合使用者的大腿股弯曲面穿戴。

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