CN213099174U - 基于绳索传动的下肢康复外骨骼 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于绳索传动的下肢康复外骨骼，包括：背包装置、腰部固定装置、左驱动机构和右驱动机构；左驱动机构和右驱动机构结构相同，均包括与腰部固定装置连接的髋关节驱动机构、与髋关节驱动机构下端连接的膝关节驱动机构、与膝关节驱动机构的下端连接的踝关节驱动机构以及连接在所述踝关节驱动机构下端的足底支撑机构。本实用新型的单腿具有6个自由度：髋关节驱动机构2个自由度、膝关节驱动机构2个自由度、踝关节驱动机构2个自由度，整体装置能实现12个自由度；本实用新型的各关节结构与人体关节运动形式耦合，每个关节通过背部的驱动电机组件驱动，采用绳索传动的方式驱动，驱动设备可远关节而设置在背部，能减轻节处的重量。

Description

基于绳索传动的下肢康复外骨骼

技术领域

本实用新型涉及康复机器人领域，特别涉及一种基于绳索传动的下肢康复外骨骼。

背景技术

外骨骼机器人是一种具备运动支撑防护功能的可穿戴式设备，具有广泛应用。在医疗领域，康复外骨骼机器人能够有效地辅助残疾人进行上肢下肢的康复训练，大大减轻医疗人员的工作压力。

目前外骨骼机器人的部分关节的结构不符合人体工学，不仅造成人机运动不协调，还会造成关节的压力，从而可能损伤关节。例如，对于膝关节，研究表明，人体膝关节运动复杂，当膝关节做屈伸运动时，并不是简单的单自由度的转动，股骨会在胫骨上转动并滑动，而目前下肢外骨骼的膝关节的结构普遍至具有单自由度的转动，不符合人体工学，不仅造成人机运动不协调，还会造成关节的压力，从而可能损伤关节。另外，目前主动式外骨骼的驱动机构普遍都设置在关节处，会造成下肢的重量增大，关节运动惯性增大。

所以，现在需要一种更可靠的方案。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于绳索传动的下肢康复外骨骼。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种基于绳索传动的下肢康复外骨骼，包括：背包装置、腰部固定装置以及对称连接在所述腰部固定装置左右两侧的左驱动机构和右驱动机构；

所述左驱动机构和右驱动机构结构相同，均包括与所述腰部固定装置连接的髋关节驱动机构、与所述髋关节驱动机构下端连接的膝关节驱动机构、与所述膝关节驱动机构的下端连接的踝关节驱动机构以及连接在所述踝关节驱动机构下端的足底支撑机构；

所述背包装置内设置有若干个驱动电机组件，每个所述髋关节驱动机构、膝关节驱动机构和踝关节驱动机构各自通过绳索驱动连接有至少一个驱动电机组件；

所述髋关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现的屈伸自由度和通过第一被动储能组件实现的内收/外摆自由度；

所述膝关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现矢状面的自适应两个自由度；

所述踝关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现的屈伸自由度和通过第二被动储能组件实现的内翻/外翻自由度。

优选的是，所述腰部固定装置包括固定板、连接在所述固定板上的腰部绑带以及设置在所述固定板内侧的靠背。

优选的是，所述髋关节驱动机构通过第一被动储能组件与所述固定板可转动连接，所述第一被动储能组件包括固接在所述固定板上的髋关节上连接板、固接在所述髋关节上连接板上的两轴承座、可沿人体髋关节的内收/外摆方向转动设置在所述两轴承座上的髋关节转轴、与所述髋关节转轴固接的连接件以及上端与所述髋关节上连接板固接且下端与所述连接件固接的板簧；

所述连接件随髋关节进行内收/外摆运动时，所述板簧会因产生变形而储存能量。

优选的是，所述髋关节驱动机构包括可转动设置在所述连接件下端的髋关节驱动轮、与所述髋关节驱动轮固接的髋关节下连接板以及连接在所述髋关节下连接板上的用于固定套设在大腿上的髋关节绑带；

所述髋关节驱动轮通过第一绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接。

优选的是，所述膝关节驱动机构包括通过所述大腿连杆与所述髋关节下连接板连接的膝关节上连接板、连接于所述膝关节上连接板下端的上安装板、可转动连接在所述上安装板上的膝关节驱动轮、第一端与所述上安装板可转动连接的第一连杆、可转动连接在所述第一连杆的第二端的第一从动轮、第一端与所述第一从动轮固连的第二连杆、可转动连接在所述第二连杆的第二端的第二从动轮、固接在所述第二从动轮上的下安装板以及连接在所述下安装板下端的膝关节下连接板；

所述膝关节驱动轮通过第二绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接，所述膝关节驱动轮、第一从动轮、第二从动轮之间通过传动绳索依次驱动连接；

所述膝关节上连接板上连接有用于固定在大腿上的膝关节大腿绑带，所述膝关节下连接板上连接有用于固定在小腿上的膝关节小腿绑带。

优选的是，所述上安装板上固接有第一连接轴，所述膝关节驱动轮通过第一轴承可转动连接在所述第一连接轴上；所述第一连接轴内部具有的轴孔中通过第二轴承可转动插设有第二连接轴，所述第二连接轴的另一端与所述第一连杆的第一端固接；

所述第一连杆的第二端固接有第三连接轴，所述第一从动轮通过第三轴承可转动连接在所述第三连接轴上；

所述第二连杆的第一端与所述第一从动轮固接，所述第二连杆的第二端固接有第四连接轴；所述第二从动轮通过第四轴承可转动连接在所述第四连接轴上，所述下安装板固接在所述第二从动轮上。

优选的是，所述踝关节驱动机构包括通过小腿连杆与所述膝关节下连接板连接的踝关节上连接板、可转动连接在所述踝关节上连接板上的踝关节驱动轮以及与所述踝关节驱动轮固接的踝关节下连接板；

所述踝关节下连接板上连接有踝关节小腿绑带；

所述踝关节驱动轮通过第三绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接。

优选的是，所述足底支撑机构通过所述第二被动储能组件与所述踝关节下连接板可转动连接，所述足底支撑机构包括鞋底板、设置在所述鞋底板上的足部绑带以及连接在所述鞋底板上的用于与所述第二被动储能组件连接的支撑柱。

优选的是，所述第二被动储能组件包括第一端均与所述踝关节下连接板可转动连接的第一上转动连接杆和第二上转动连接杆、两端分别与所述第一上转动连接杆和第二上转动连接杆可转动连接的第一中间转动连接杆、至少一个两端分别与所述第一上转动连接杆和第二上转动连接杆可转动连接的第一储能弹块、第一端与所述第一上转动连接杆的第二端可转动连接的第一下转动连接杆、第一端与所述第二上转动连接杆的第二端可转动连接的第二下转动连接杆、两端分别与所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆可转动连接的第二中间转动连接杆以及至少一个两端分别与所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆可转动连接的第二储能弹块；

所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆的第二端均与所述支撑柱可转动连接。

优选的是，所述驱动电机组件包括电机、与所述电机的输出端驱动连接的减速器以及与所述减速器的输出端驱动连接的电机驱动轮；

所述驱动电机组件包括6个，分别为通过所述第一绳索与2个所述髋关节驱动轮驱动连接的第一驱动电机组件和第二驱动电机组件、通过所述第二绳索与2个所述膝关节驱动轮驱动连接的第三驱动电机组件和第四驱动电机组件、通过所述第三绳索与2个所述踝关节驱动轮驱动连接的第五驱动电机组件和第六驱动电机组件。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其单腿具有6个自由度：髋关节驱动机构2个自由度、膝关节驱动机构2个自由度、踝关节驱动机构2个自由度，整体装置能实现12个自由度；本实用新型的各关节结构与人体关节运动形式耦合，每个关节通过背部的驱动电机组件驱动，采用绳索传动的方式驱动，驱动设备可远关节而设置在背部，能减轻节处的重量；

本实用新型中，膝关节欠驱动机构具有两个矢状面的自由度，能自适应膝关节的运动特性，不会造成关节压力；

本实用新型的装置可辅助因下肢关节、肌肉组织损伤或骨骼疾病引起的下肢功能障碍或功能受限的患者在家即可进行平地行走以及上下楼梯等康复训练；可减轻患者家属的经济和精力负担，也可帮助患者实现生活自理，减缓患者的生理疼痛感，以及减少从事具有重复性动作、作业时间较长或强制体位的工作人员的下肢劳动损伤。

附图说明

图1为本实用新型的基于绳索传动的下肢康复外骨骼穿戴在人体上的侧面视角的结构示意图；

图2为本实用新型的基于绳索传动的下肢康复外骨骼穿戴在人体上的正面视角的结构示意图；

图3为本实用新型的基于绳索传动的下肢康复外骨骼的结构示意图；

图4为本实用新型的基于绳索传动的下肢康复外骨骼的左驱动机构的结构示意图；

图5为本实用新型的髋关节驱动机构的结构示意图；

图6为本实用新型的髋关节驱动机构的另一个视角的结构示意图；

图7为本实用新型的膝关节驱动机构的结构示意图；

图8为本实用新型的膝关节驱动机构卸去部分组件后的结构示意图；

图9为本实用新型的膝关节驱动机构卸去部分组件后的背部视角的结构示意图；

图10为本实用新型的膝关节驱动机构卸去部分组件后的结构示意图；

图11为本实用新型的膝关节驱动机构的部分机构的剖视结构示意图；

图12为本实用新型的膝关节驱动机构的部分机构的剖视结构示意图；

图13为本实用新型的膝关节驱动机构的内部结构示意图；

图14为本实用新型的膝关节驱动机构的一种运动状态的结构示意图；

图15为本实用新型的膝关节驱动机构的另一种运动状态的结构示意图；

图16为本实用新型的踝关节驱动机构、足底支撑机构和第二被动储能组件整体的结构示意图；

图17为本实用新型的踝关节驱动机构、足底支撑机构和第二被动储能组件整体的另一个视角的结构示意图；

图18为本实用新型的第二被动储能组件的结构示意图；

图19为本实用新型的第二被动储能组件的另一个视角的结构示意图；

图20为本实用新型的足底支撑机构处于竖直状态的结构示意图；

图21为本实用新型的足底支撑机构处于外翻状态的结构示意图；

图22为本实用新型的足底支撑机构处于内翻状态的结构示意图。

附图标记说明：

1—背包装置；10—驱动电机组件；11—第一驱动电机组件；12—第二驱动电机组件；13—第三驱动电机组件；14—第四驱动电机组件；15—第五驱动电机组件；16—第六驱动电机组件；18—人体；100—电机；101—减速器；102—电机驱动轮；

2—腰部固定装置；20—固定板；21—腰部绑带；22—靠背；

3—第一被动储能组件；30—髋关节上连接板；31—轴承座；32—髋关节转轴；33—连接件；34—板簧；

4—髋关节驱动机构；40—髋关节驱动轮；41—髋关节下连接板；42—髋关节绑带；43—大腿连杆；

5—膝关节驱动机构；50—膝关节上连接板；51—上安装板；52—膝关节驱动轮；53—第一连杆；54—第一从动轮；55—第二连杆；56—第二从动轮；57—下安装板；58—膝关节下连接板；500—膝关节大腿绑带；580—膝关节小腿绑带；

590—第一连接轴；591—轴孔；592—第二连接轴；593—第三连接轴；594—第四连接轴；595—第一轴承；596—第二轴承；597—第三轴承；598—第四轴承；

6—踝关节驱动机构；60—踝关节上连接板；61—踝关节驱动轮；62—踝关节下连接板；63—小腿连杆；64—踝关节小腿绑带；

7—足底支撑机构；70—鞋底板；71—足部绑带；72—支撑柱；

80—第一绳索；81—第二绳索；82—第三绳索；83—传动绳索；810—第二左绳索；811—第二右绳索；830—第一传动绳索；831—第二传动绳索；832—第三传动绳索；833—第四传动绳索；834—固定块；

9—第二被动储能组件；90—第一上转动连接杆；91—第二上转动连接杆；92—第一中间转动连接杆；93—第一储能弹块；94—第一下转动连接杆；95—第二下转动连接杆；96—第二中间转动连接杆；97—第二储能弹块。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-22所示，本实施例的一种基于绳索传动的下肢康复外骨骼，包括：背包装置1、腰部固定装置2以及对称连接在腰部固定装置2左右两侧的左驱动机构和右驱动机构；

左驱动机构和右驱动机构结构相同，对应左右腿，均包括与腰部固定装置2连接的髋关节驱动机构4、与髋关节驱动机构4下端连接的膝关节驱动机构5、与膝关节驱动机构5的下端连接的踝关节驱动机构6以及连接在踝关节驱动机构6下端的足底支撑机构7；

背包装置1内设置有若干个驱动电机组件10，每个髋关节驱动机构4、膝关节驱动机构5和踝关节驱动机构6各自通过绳索驱动连接有至少一个驱动电机组件10；

髋关节驱动机构4具有通过一个驱动电机组件10的驱动实现的屈伸自由度和通过第一被动储能组件3实现的内收/外摆自由度；

膝关节驱动机构5具有通过一个驱动电机组件10的驱动实现的屈伸自由度和向膝关节方向移动的自由度；

踝关节驱动机构6具有通过一个驱动电机组件10的驱动实现的屈伸自由度和通过第二被动储能组件9实现的内翻/外翻自由度。

即单腿具有6个自由度，髋关节驱动机构4有2个自由度、膝关节驱动机构5有2个自由度、踝关节驱动机构6有2个自由度，整体装置具有12个自由度。

各关节结构与人体18关节运动形式耦合，每个关节通过背部的驱动电机组件10驱动，采用绳索传动的方式驱动。该装置可辅助因下肢关节、肌肉组织损伤或骨骼疾病引起的下肢功能障碍或功能受限的患者在家即可进行平地行走以及上下楼梯等康复训练；可减轻患者家属的经济和精力负担，也可帮助患者实现生活自理，减缓患者的生理疼痛感，以及减少从事具有重复性动作、作业时间较长或强制体位的工作人员的下肢劳动损伤。

在一种实施例中，腰部固定装置2包括固定板20、连接在固定板20上的腰部绑带21以及设置在固定板20内侧的靠背22。

参照图3，驱动电机组件10包括电机100、与电机100的输出端驱动连接的减速器101以及与减速器101的输出端驱动连接的电机驱动轮102；电机驱动轮102通过绳索传动，带动对应的机构进行运动。

本实施例中，驱动电机组件包括6个：第一驱动电机组件11、第二驱动电机组件12、第三驱动电机组件13、第四驱动电机组件14、第五驱动电机组件15和第六驱动电机组件16，第一驱动电机组件11、第二驱动电机组件12对应驱动左右腿的2个髋关节驱动机构4，第三驱动电机组件13、第四驱动电机组件14对应驱动左右腿的2个膝关节驱动机构5，第五驱动电机组件15、第六驱动电机组件16对应驱动左右腿的2个踝关节驱动机构6。

参照图5-6，本实施例中，髋关节驱动机构4通过第一被动储能组件3与固定板20可转动连接，第一被动储能组件3包括固接在固定板20上的髋关节上连接板30、固接在髋关节上连接板30上的两轴承座31、可沿人体18髋关节的内收/外摆方向转动设置在两轴承座31上的髋关节转轴32、与髋关节转轴32固接的连接件33以及上端与髋关节上连接板30固接且下端与连接件33固接的板簧34；

连接件33随髋关节进行内收/外摆运动时，板簧34会因产生变形而储存能量。即人体18髋关节进行内收/外摆动作时，会通过大腿带动连接件33进行内收/外摆运动，连接件33会挤压板簧34，使板簧34向内/外弯曲变形而储存能量，从而为连接件33的复位提供辅助的回程动力(内收时，板簧34向内弯曲，从而具有外摆的弹力，在髋关节复位时提供向外的辅助动力；外摆时，板簧34向外弯曲，从而具有内收的弹力，在髋关节复位时提供向内的辅助动力)。

髋关节驱动机构4包括可转动设置在连接件33下端的髋关节驱动轮40、与髋关节驱动轮40固接的髋关节下连接板41以及连接在髋关节下连接板41上的用于固定套设在大腿上的髋关节绑带42；左右两个髋关节驱动轮40通过两对第一绳索80与第一驱动电机组件11和第二驱动电机组件12分别驱动连接。髋关节驱动轮40转动时带动髋关节下连接板41转动，带动大腿动作，髋关节驱动轮40两个方向的转动实现髋关节的屈伸运动。

其中，对于绳索传动的原理以电机驱动轮102与膝关节驱动轮52的传动为例进行说明，具体为：每对第一绳索80包括两根，每一根的两端均分别固定在电机驱动轮102与膝关节驱动轮52上，且两根绳索在电机驱动轮102上的缠绕方向相反，在膝关节驱动轮52上的缠绕方向也相反，电机驱动轮102正转和反转时带动膝关节驱动轮52进行正转和反转，从而实现驱动连接。膝关节驱动机构5、踝关节驱动机构6中的绳索传动原理相同。

参照图7-13，本实施例中，膝关节驱动机构5包括通过大腿连杆43与髋关节下连接板41连接的膝关节上连接板50、连接于膝关节上连接板50下端的上安装板51、可转动连接在上安装板51上的膝关节驱动轮52、第一端与上安装板51可转动连接的第一连杆53、可转动连接在第一连杆53的第二端的第一从动轮54、第一端与第一从动轮54固连的第二连杆55、可转动连接在第二连杆55的第二端的第二从动轮56、固接在第二从动轮56上的下安装板57以及连接在下安装板57下端的膝关节下连接板58；

膝关节驱动轮52通过第二绳索81与至少一个驱动电机组件驱动连接，膝关节驱动轮52、第一从动轮54、第二从动轮56之间通过传动绳索83依次驱动连接；

膝关节上连接板50上连接有用于固定在大腿上的膝关节大腿绑带500，膝关节下连接板58上连接有用于固定在小腿上的膝关节小腿绑带580。

上安装板51上固接有第一连接轴590，膝关节驱动轮52通过第一轴承595可转动连接在第一连接轴590上；第一连接轴590内部具有的轴孔591中通过第二轴承596可转动插设有第二连接轴592，第二连接轴592的另一端与第一连杆53的第一端固接；从而使膝关节驱动轮52可相对上安装板51转动，第一连杆53的第一端也能相对上安装板51转动。

第一连杆53的第二端固接有第三连接轴593，第一从动轮54通过第三轴承597可转动连接在第三连接轴593上；从而第一连杆53的第二端的转动可带动第一从动轮54进行移动，膝关节驱动轮52通过绳索传递的驱动力可使第一从动轮54可相对第一连杆53的第二端转动。

第二连杆55的第一端与第一从动轮54固接，第二连杆55的第二端固接有第四连接轴594；第二从动轮56通过第四轴承598可转动连接在第四连接轴594上，下安装板57固接在第二从动轮56上。从而第二连杆55的第二端的转动可带动第二从动轮56进行移动，膝关节驱动轮52通过绳索传递的驱动力可使第二从动轮56可相对第二连杆55的第二端转动。

对于第二绳索81、传动绳索83在膝关节驱动机构5中的驱动原理作出以下详细说明：

第二绳索81包括沿相反方向缠绕在膝关节驱动轮52的轮面上的用于为膝关节驱动轮52输入驱动力的第二左绳索810和第二右绳索811，传动绳索83包括连接于膝关节驱动轮52和第一从动轮54之间的第一传动绳索830与第二传动绳索831、连接于第一从动轮54和第二从动轮56之间的第三传动绳索832与第四传动绳索833。

第一传动绳索830的第一端与第二传动绳索831的第一端沿相反方向缠绕在膝关节驱动轮52的轮面上，第一传动绳索830的第二端与第二传动绳索831的第二端沿相反方向缠绕在第一从动轮54的轮面上；

第三传动绳索832的第一端与第四传动绳索833的第一端沿相反方向缠绕在第一从动轮54的轮面上，第三传动绳索832的第二端与第四传动绳索833的第二端沿相反方向缠绕在第二从动轮56的轮面上。在一种实施例中，所有绳索在对应的轮上均通过固定块834实现，固定块834与绳索末端连接，且固定块834固定在轮上。

以左腿上的机构为例说明，膝关节驱动机构5的工作原理为：

参照图14，对第二左绳索810提供拉力，膝关节驱动轮52顺时针转动，膝关节驱动轮52通过第一传动绳索830带动第一从动轮54顺时针转动；第一从动轮54再通过第三传动绳索832带动第二从动轮56顺时针转动，同时第一从动轮54的转动使第二连杆55绕其第一端顺时针转动，从而使第二连杆55的第二端上的下安装板57顺时针转动，可带动小腿实现屈腿的动作；其中，由于第一连杆53的第一端相对上安装板51可自由转动，所以在第一连杆53的第二端相对第一从动轮54可自由转动，在第二连杆55转动的同时，使第一从动轮54可进行远离膝关节方向的移动(即相当于小腿屈腿时，第一从动轮54可进行远离膝关节方向的移动)，从而能适应屈膝时膝关节的滑动，不会对膝关节造成压力。

参照图15，对第二右绳索811提供拉力，膝关节驱动轮52逆时针转动，膝关节驱动轮52通过第二传动绳索831带动第一从动轮54逆时针转动；第一从动轮54再通过第四传动绳索833带动第二从动轮56逆时针转动，同时第一从动轮54的转动使第二连杆55绕其第一端逆时针转动，从而使第二连杆55的第二端上的下安装板57逆时针转动，可带动小腿实现伸腿的动作；其中，由于第一连杆53的第一端相对上安装板51可自由转动，所以在第一连杆53的第二端相对第一从动轮54可自由转动，在第二连杆55转动的同时，使第一从动轮54可进行向膝关节方向的移动(即相当于小腿伸腿时，第一从动轮54可向膝关节方向的移动)，从而能适应膝关节的滑动，不会对膝关节造成压力。

参照图16-17，本实施例中，踝关节驱动机构6包括通过小腿连杆63与膝关节下连接板58连接的踝关节上连接板60、可转动连接在踝关节上连接板60上的踝关节驱动轮61以及与踝关节驱动轮61固接的踝关节下连接板62；

踝关节下连接板62上连接有踝关节小腿绑带64；

左右两个踝关节驱动轮61通过两对第三绳索82与第五驱动电机组件15和第六驱动电机组件16分别驱动连接。踝关节驱动轮61转动时带动踝关节下连接板62转动，带动足部动作，踝关节驱动轮61两个方向的转动实现足部的屈伸运动。

参照图16-17，本实施例中，足底支撑机构7通过第二被动储能组件9与踝关节下连接板62可转动连接，足底支撑机构7包括鞋底板70、设置在鞋底板70上的足部绑带71以及连接在鞋底板70上的用于与第二被动储能组件9连接的支撑柱72。

参照图18-19，本实施例中，第二被动储能组件9包括第一端均与踝关节下连接板62可转动连接的第一上转动连接杆90和第二上转动连接杆91、两端分别与第一上转动连接杆90和第二上转动连接杆91可转动连接的第一中间转动连接杆92、至少一个两端分别与第一上转动连接杆90和第二上转动连接杆91可转动连接的第一储能弹块93、第一端与第一上转动连接杆90的第二端可转动连接的第一下转动连接杆94、第一端与第二上转动连接杆91的第二端可转动连接的第二下转动连接杆95、两端分别与第一下转动连接杆94和第二下转动连接杆95可转动连接的第二中间转动连接杆96以及至少一个两端分别与第一下转动连接杆94和第二下转动连接杆95可转动连接的第二储能弹块97；

第一下转动连接杆94和第二下转动连接杆95的第二端均与支撑柱72可转动连接。

第二被动储能组件9在足部进行内翻/外翻时被动储能，从而为足部的复位提供辅助动力。以左腿上的机构为例说明，第二被动储能组件9的具体工作原理为：

参照图20，足部为竖直状态，第一储能弹块93、第二储能弹块97均为原长状态，未储存能量；

参照图21，足部为外翻状态，此时以图20为比较对象，第一上转动连接杆90和第二上转动连接杆91相对踝关节下连接板62顺时针转动，第一下转动连接杆94和第二下转动连接杆95同时转动，呈收拢趋势，第一储能弹块93被压缩，第二储能弹块97被拉伸，从而在足部向内复位时提供辅助的回程动力，帮助足部复位；

参照图22，足部为内翻状态，此时以图20为比较对象，第一上转动连接杆90和第二上转动连接杆91相对踝关节下连接板62逆时针转动，第一下转动连接杆94和第二下转动连接杆95同时转动，呈扩张趋势，第一储能弹块93被拉伸，第二储能弹块97被压缩，从而在足部向外复位时提供辅助的回程动力，帮助足部复位。

本实用新型中，由于外部的驱动设备通过绳索为装置提供驱动力，所以驱动设备可远关节而设置在背部，以减轻节处的重量。其中，暴露在外部的绳索外套设线管，线管采用弯曲成型的硬质材质，绳索在线管中伸缩滑动时，线管能基本保持不动，防止多根绳索相互干扰或缠绕。

在一种可选的实施例中，腰部绑带21、膝关节大腿绑带500、膝关节小腿绑带580、踝关节小腿绑带64、足部绑带71均为松紧带；大腿连杆43、小腿连杆63均可进行伸缩调节，从而使装置可适用于不同体型的人穿戴。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.一种基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，包括：背包装置、腰部固定装置以及对称连接在所述腰部固定装置左右两侧的左驱动机构和右驱动机构；

所述左驱动机构和右驱动机构结构相同，均包括与所述腰部固定装置连接的髋关节驱动机构、与所述髋关节驱动机构下端连接的膝关节驱动机构、与所述膝关节驱动机构的下端连接的踝关节驱动机构以及连接在所述踝关节驱动机构下端的足底支撑机构；

所述背包装置内设置有若干个驱动电机组件，每个所述髋关节驱动机构、膝关节驱动机构和踝关节驱动机构各自通过绳索驱动连接有至少一个驱动电机组件；

所述髋关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现的屈伸自由度和通过第一被动储能组件实现的内收/外摆自由度；

所述膝关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现的屈伸自由度和向膝关节方向或远离膝关节方向的移动自由度；

所述踝关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现的屈伸自由度和通过第二被动储能组件实现的内翻/外翻自由度。

2.根据权利要求1所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述腰部固定装置包括固定板、连接在所述固定板上的腰部绑带以及设置在所述固定板内侧的靠背。

3.根据权利要求2所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述髋关节驱动机构通过第一被动储能组件与所述固定板可转动连接，所述第一被动储能组件包括固接在所述固定板上的髋关节上连接板、固接在所述髋关节上连接板上的两轴承座、可沿人体髋关节的内收/外摆方向转动设置在所述两轴承座上的髋关节转轴、与所述髋关节转轴固接的连接件以及上端与所述髋关节上连接板固接且下端与所述连接件固接的板簧；

所述连接件随髋关节进行内收/外摆运动时，所述板簧会因产生变形而储存能量。

4.根据权利要求3所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述髋关节驱动机构包括可转动设置在所述连接件下端的髋关节驱动轮、与所述髋关节驱动轮固接的髋关节下连接板以及连接在所述髋关节下连接板上的用于固定套设在大腿上的髋关节绑带；

所述髋关节驱动轮通过第一绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接。

5.根据权利要求4所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述膝关节驱动机构包括通过大腿连杆与所述髋关节下连接板连接的膝关节上连接板、连接于所述膝关节上连接板下端的上安装板、可转动连接在所述上安装板上的膝关节驱动轮、第一端与所述上安装板可转动连接的第一连杆、可转动连接在所述第一连杆的第二端的第一从动轮、第一端与所述第一从动轮固连的第二连杆、可转动连接在所述第二连杆的第二端的第二从动轮、固接在所述第二从动轮上的下安装板以及连接在所述下安装板下端的膝关节下连接板；

所述膝关节驱动轮通过第二绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接，所述膝关节驱动轮、第一从动轮、第二从动轮之间通过传动绳索依次驱动连接；

所述膝关节上连接板上连接有用于固定在大腿上的膝关节大腿绑带，所述膝关节下连接板上连接有用于固定在小腿上的膝关节小腿绑带。

6.根据权利要求5所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述上安装板上固接有第一连接轴，所述膝关节驱动轮通过第一轴承可转动连接在所述第一连接轴上；所述第一连接轴内部具有的轴孔中通过第二轴承可转动插设有第二连接轴，所述第二连接轴的另一端与所述第一连杆的第一端固接；

所述第一连杆的第二端固接有第三连接轴，所述第一从动轮通过第三轴承可转动连接在所述第三连接轴上；

所述第二连杆的第一端与所述第一从动轮固接，所述第二连杆的第二端固接有第四连接轴；所述第二从动轮通过第四轴承可转动连接在所述第四连接轴上，所述下安装板固接在所述第二从动轮上。

7.根据权利要求5所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述踝关节驱动机构包括通过小腿连杆与所述膝关节下连接板连接的踝关节上连接板、可转动连接在所述踝关节上连接板上的踝关节驱动轮以及与所述踝关节驱动轮固接的踝关节下连接板；

所述踝关节下连接板上连接有踝关节小腿绑带；

所述踝关节驱动轮通过第三绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接。

8.根据权利要求7所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述足底支撑机构通过所述第二被动储能组件与所述踝关节下连接板可转动连接，所述足底支撑机构包括鞋底板、设置在所述鞋底板上的足部绑带以及连接在所述鞋底板上的用于与所述第二被动储能组件连接的支撑柱。

9.根据权利要求8所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述第二被动储能组件包括第一端均与所述踝关节下连接板可转动连接的第一上转动连接杆和第二上转动连接杆、两端分别与所述第一上转动连接杆和第二上转动连接杆可转动连接的第一中间转动连接杆、至少一个两端分别与所述第一上转动连接杆和第二上转动连接杆可转动连接的第一储能弹块、第一端与所述第一上转动连接杆的第二端可转动连接的第一下转动连接杆、第一端与所述第二上转动连接杆的第二端可转动连接的第二下转动连接杆、两端分别与所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆可转动连接的第二中间转动连接杆以及至少一个两端分别与所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆可转动连接的第二储能弹块；

所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆的第二端均与所述支撑柱可转动连接。

10.根据权利要求7所述的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其特征在于，所述驱动电机组件包括电机、与所述电机的输出端驱动连接的减速器以及与所述减速器的输出端驱动连接的电机驱动轮；

所述驱动电机组件包括6个，分别为通过所述第一绳索与2个所述髋关节驱动轮驱动连接的第一驱动电机组件和第二驱动电机组件、通过所述第二绳索与2个所述膝关节驱动轮驱动连接的第三驱动电机组件和第四驱动电机组件、通过所述第三绳索与2个所述踝关节驱动轮驱动连接的第五驱动电机组件和第六驱动电机组件。

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