CN214293191U - 一种新型人体外骨骼主动膝关节结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，包括大腿连接杆，所述大腿连接杆的外侧固定连接有第一固定块，所述第一固定块的右侧活动连接有连杆，所述连杆的右侧固定连接有活动块，所述活动块的内部开设有空腔，所述空腔的前后两侧内壁分别固定连接有齿条，所述齿条之间且在空腔的内部啮合有齿轮，所述齿轮的右侧固定连接有延伸出空腔的转轴，所述转轴的右侧固定连接有电机，所述活动块的背侧设置有限位块，所述限位块的内部开设有限位槽。该新型人体外骨骼主动膝关节结构，结构新颖，构思巧妙，能够减缓外骨骼主动膝关节结构做屈伸运动时对人体的刚性冲击，起到缓冲作用，提高人体穿戴外骨骼时的柔顺性和舒适性。

Description

一种新型人体外骨骼主动膝关节结构

技术领域

本实用新型涉及仿生设计技术领域，具体为一种新型人体外骨骼主动膝关节结构。

背景技术

机械外骨骼或称动力外骨骼（Powered exoskeleton），是一种由钢铁的框架构成并且可让人穿上的机器装置，这个装备可以提供额外能量来供四肢运动。

外骨骼的膝关节作为助力外骨骼的一部分，主要为外穿戴者的膝关节运动提供动力，传统的外骨骼膝关节大多使用刚性驱动方式，缺乏柔性，不具有缓冲功能，人员穿戴安全性与舒适性较差。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，该新型人体外骨骼主动膝关节结构，结构新颖，构思巧妙，能够减缓外骨骼主动膝关节结构做屈伸运动时对人体的刚性冲击，起到缓冲作用，提高人体穿戴外骨骼时的柔顺性和舒适性。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，包括大腿连接杆，所述大腿连接杆的外侧固定连接有第一固定块，所述第一固定块的右侧活动连接有连杆，所述连杆的右侧固定连接有活动块，所述活动块的内部开设有空腔，所述空腔的前后两侧内壁分别固定连接有齿条，所述齿条之间且在空腔的内部啮合有齿轮，所述齿轮的右侧固定连接有延伸出空腔的转轴，所述转轴的右侧固定连接有电机，所述活动块的背侧设置有限位块，所述限位块的内部开设有限位槽，所述大腿连接杆的下侧活动连接有小腿连接杆，所述小腿连接杆的外侧固定连接有第二固定块，所述第二固定块的正面活动连接有套管，所述套管的内部固定连接有弹簧，所述弹簧的顶部固定连接有滑块，所述滑块的上表面固定连接有缓冲杆，所述小腿连接杆的下侧设置有脚板。

优选的，所述第一固定块和第二固定块的外侧均设置有扎带。

优选的，所述齿轮为半齿结构。

优选的，所述活动块设置在限位槽的内部。

优选的，所述缓冲杆与第一固定块活动连接。

本实用新型的有益效果为：

1、启动电机，通过电机带动转轴转动，转轴带动齿轮转动，齿轮转动时与空腔内部两侧的齿条交替性啮合从而带动活动块在限位槽的内部上下往复运动，以先迈左脚为例，左脚抬起时，由支撑相变为摆动相，当活动块上移时，通过连杆带动大腿连接杆和小腿连接杆同时运动，进而完成膝关节的屈伸运动，为人体的正常行走提供动力，同时在运动过程中通过套管、弹簧及缓冲杆的配合作用，减缓外骨骼主动膝关节结构做屈伸运动时对人体的刚性冲击，起到缓冲的作用，提高人体穿戴外骨骼时的柔顺性和舒适性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型整体平面结构摆动相示意图；

图2是本实用新型整体平面结构支撑相示意图；

图3是本实用新型活动块内部结构组件侧视图；

图4是本实用新型套管内部结构组件示意图。

图中标号：1、大腿连接杆；2、第一固定块；3、连杆；4、活动块；5、空腔；6、齿条；7、齿轮；8、转轴；9、电机；10、限位块；11、限位槽；12、小腿连接杆；13、第二固定块；14、套管；15、弹簧；16、滑块；17、缓冲杆；18、脚板。

具体实施方式

下面结合附图1-4对本实用新型的具体实施方式做进一步详细说明。

由图1-4给出，本实用新型提供如下技术方案：一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，包括大腿连接杆1，大腿连接杆1的外侧固定连接有第一固定块2，第一固定块2的右侧活动连接有连杆3，连杆3的右侧固定连接有活动块4，活动块4的内部开设有空腔5，空腔5的前后两侧内壁分别固定连接有齿条6，齿条6之间且在空腔5的内部啮合有齿轮7，齿轮7的右侧固定连接有延伸出空腔5的转轴8，转轴8的右侧固定连接有电机9，活动块4的背侧设置有限位块10，限位块10的内部开设有限位槽11，大腿连接杆1的下侧活动连接有小腿连接杆12，小腿连接杆12的外侧固定连接有第二固定块13，第二固定块13的正面活动连接有套管14，套管14的内部固定连接有弹簧15，弹簧15的顶部固定连接有滑块16，滑块16的上表面固定连接有缓冲杆17，小腿连接杆12的下侧设置有脚板18，启动电机9，通过电机9带动转轴8转动，转轴8带动齿轮7转动，齿轮7转动时与空腔5内部两侧的齿条6交替性啮合从而带动活动块4在限位槽11的内部上下往复运动，以先迈左脚为例，左脚抬起时，由支撑相变为摆动相，当活动块4上移时，通过连杆3带动大腿连接杆1和小腿连接杆12同时运动，进而完成膝关节的屈伸运动，为人体的正常行走提供动力，同时在运动过程中通过套管14、弹簧15及缓冲杆17的配合作用，减缓外骨骼主动膝关节结构做屈伸运动时对人体的刚性冲击，起到缓冲的作用，提高人体穿戴外骨骼时的柔顺性和舒适性。

第一固定块2和第二固定块13的外侧均设置有扎带，通过扎带便于外骨骼的穿戴。

齿轮7为半齿结构，使齿轮7转动时与空腔5内部两侧的齿条6交替性啮合，从而带动活动块4上下往复运动。

活动块4设置在限位槽11的内部，通过限位槽11对活动块4的上下往复运动进行限位。

缓冲杆17与第一固定块2活动连接，便于减缓外骨骼主动膝关节结构做屈伸运动时对人体的刚性冲击。

本实用新型使用时，启动电机9，通过电机9带动转轴8转动，转轴8带动齿轮7转动，齿轮7转动时与空腔5内部两侧的齿条6交替性啮合从而带动活动块4在限位槽11的内部上下往复运动，以先迈左脚为例，左脚抬起时，由支撑相变为摆动相，当活动块4上移时，通过连杆3带动大腿连接杆1和小腿连接杆12同时运动，进而完成膝关节的屈伸运动，为人体的正常行走提供动力，同时在运动过程中通过套管14、弹簧15及缓冲杆17的配合作用，减缓外骨骼主动膝关节结构做屈伸运动时对人体的刚性冲击，起到缓冲的作用，提高人体穿戴外骨骼时的柔顺性和舒适性。

最后应说明的是：以上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，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (5)

1.一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，包括大腿连接杆（1），其特征在于：所述大腿连接杆（1）的外侧固定连接有第一固定块（2），所述第一固定块（2）的右侧活动连接有连杆（3），所述连杆（3）的右侧固定连接有活动块（4），所述活动块（4）的内部开设有空腔（5），所述空腔（5）的前后两侧内壁分别固定连接有齿条（6），所述齿条（6）之间且在空腔（5）的内部啮合有齿轮（7），所述齿轮（7）的右侧固定连接有延伸出空腔（5）的转轴（8），所述转轴（8）的右侧固定连接有电机（9），所述活动块（4）的背侧设置有限位块（10），所述限位块（10）的内部开设有限位槽（11），所述大腿连接杆（1）的下侧活动连接有小腿连接杆（12），所述小腿连接杆（12）的外侧固定连接有第二固定块（13），所述第二固定块（13）的正面活动连接有套管（14），所述套管（14）的内部固定连接有弹簧（15），所述弹簧（15）的顶部固定连接有滑块（16），所述滑块（16）的上表面固定连接有缓冲杆（17），所述小腿连接杆（12）的下侧设置有脚板（18）。

2.根据权利要求1所述的一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，其特征在于：所述第一固定块（2）和第二固定块（13）的外侧均设置有扎带。

3.根据权利要求1所述的一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，其特征在于：所述齿轮（7）为半齿结构。

4.根据权利要求1所述的一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，其特征在于：所述活动块（4）设置在限位槽（11）的内部。

5.根据权利要求1所述的一种新型人体外骨骼主动膝关节结构，其特征在于：所述缓冲杆（17）与第一固定块（2）活动连接。

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