CN215425899U - 一种腿部助力结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种腿部助力结构，包括大腿固定组件、小腿固定组件和助力连接机构，助力连接机构包括第一连接件、弹性件和第二连接件，第一连接件与大腿固定组件相连，第二连接件与小腿固定组件相连，第二连接件侧面与第一连接件转动连接，弹性件分别与第一连接件、第二连接件相连，第一连接件与大腿固定组件通过弹性件由运动状态恢复至初始状态。本实用新型具有在保证具有一定助力功能的前提下使得整体结构轻量化，无需电机驱动助力，拆装携带方便等优点。

Description

一种腿部助力结构

【技术领域】

本实用新型属于外骨骼机器人的技术领域，尤其涉及一种腿部助力结构。

【背景技术】

外骨骼机器人技术是机器人技术的重要分支，它涉及了机器人技术、人机工程学、机械学、计算科学和通讯技术等领域，是目前国内外研究的热点技术。外骨骼机器人可以帮助人们依靠自身力量完成更多强化任务，如负重，在医学上还可以帮助病人们进行康复训练。外骨骼机器人一般设计有随人体大腿和小腿同步运动的腿部助力结构。现有的外骨骼机器人脚部运动机构存在需要采用电机驱动助力，整体结构较为复杂，重量大，不易拆装与携带等问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的就是解决背景技术中的问题，提出一种腿部助力结构，能够在保证具有一定助力功能的前提下使得整体结构轻量化，无需电机驱动助力，拆装携带方便。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种腿部助力结构，包括大腿固定组件、小腿固定组件和助力连接机构，所述助力连接机构包括第一连接件、弹性件和第二连接件，所述第一连接件与大腿固定组件相连，所述第二连接件与小腿固定组件相连，第二连接件侧面与第一连接件转动连接，所述弹性件分别与第一连接件、第二连接件相连，所述第一连接件与大腿固定组件通过弹性件由运动状态恢复至初始状态。

作为优选，所述大腿固定组件和小腿固定组件均包括支撑板，支撑板的内部自上而下贯穿有连接通道，支撑板的左、右侧向外延伸出腿部固定板，且其中一侧的所述腿部固定板上设有绑带安装孔，腿部固定板可与腿部相贴合并用绑带系紧，连接通道方便与对应的大腿支撑机构或脚踝支撑机构插接，且插接后不易发生错位。

作为优选，另一侧的所述腿部固定板的外壁安装有绑带长度调节机构，所述支撑板上安装有定位模块或通讯模块或供电模块，所述定位模块为北斗定位模块或GPS模块，所述供电模块为电池模块，绑带长度调节机构可根据用户腿部尺寸有效调节绑带长度，定位模块用于穿戴者位置的定位，供电模块可为其余外骨骼电器件供电，通讯模块供穿戴者进行通讯使用。

作为优选，所述绑带长度调节机构包括底座、绕线轮，所述绕线轮通过调节旋钮转动安装在底座上，绕线轮上缠绕有绑带，绑带长度调节方便。

作为优选，所述支撑板的正面安装有腿部动作分析传感装置，所述腿部动作分析传感装置用于感应腿部动作数据并将数据上传至上位机，可对穿戴者的动作数据进行有效记录分析。

作为优选，所述腿部动作分析传感装置为三轴陀螺仪，可对腿部动作情况进行精准感应并有效传输至上位机，结构简单，可靠性高。

作为优选，所述支撑板正面设有第一安装槽，所述腿部动作分析传感装置配合安装在第一安装槽内，使得腿部动作分析传感装置可嵌入式安装，安装后支撑板表面较为平整，防止使用时腿部动作分析传感装置与外物碰撞后脱落错位。

作为优选，所述支撑板正面设有与连接通道相连通的插口，支撑板正面转动安装有第一卡接组件，所述第一卡接组件的端部可穿过插口与插入所述连接通道内的大腿支撑机构扣接，第一卡接组件通过与大腿支撑机构扣接可使得大腿支撑机构与大腿固定组件之间连接牢固，通过第一卡接组件的松动或扣紧可有效调节大腿支撑机构插接入大腿固定组件内的长度。

作为优选，所述第一卡接组件包括卡爪，所述卡爪的一端贯穿有转轴安装孔，卡爪的两侧设有第一扭簧，卡爪的一端和支撑板之间用转轴转动相连，所述转轴穿过第一扭簧的主体并配合安装在转轴安装孔内，所述卡爪的另一端设有向内弯曲的卡勾，卡勾可穿过所述插口，保证卡爪可牢固扣接在大腿支撑机构上，第一扭簧可供卡爪复位使用，并为卡爪提供一定的压紧作用。

作为优选，所述弹性件为扭簧，所述第一连接件包括连接头、与连接头适应连接的端盖，端盖和连接头的侧面均设有带缺口的扭簧安装槽，所述扭簧的主体配合安装在扭簧安装槽内，扭簧的一端可穿过对应的所述缺口后抵住第二连接件，所述第二连接件上端位于连接头、端盖之间并用连接件相连，使得第一连接件、弹性件和第二连接件之间连接牢固，弹性件安装后不易松动错位，扭簧弹性好可为第一连接件转动复位提供充足助力，扭簧也可在第一连接件转动时起到一定缓冲作用。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过助力连接机构分别与大腿固定组件、小腿固定组件可拆卸连接，助力连接机构无需采用电机驱动助力，通过弹性件的弹性复位作用还可保证腿部助力结构具有一定助力缓冲功能，使得整体结构轻量化，拆装携带方便。

本实用新型的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是一种实施例的结构示意图；

图2是一种实施例的使用状态示意图；

图3是一种实施例的主视图；

图4是一种实施例的图3中G-G面剖视图；

图5是一种实施例的拆分示意图。

图中：1-大腿固定组件、2-小腿固定组件、3-助力连接机构、4-腿部动作分析传感装置、5-第一卡接组件、6-绑带长度调节机构、7-支撑板、8-第二卡接组件、31-连接头、32-端盖、33-第二连接件、34-弹性件、35-扭簧安装槽、 51-卡爪、52-第一扭簧、71-腿部固定板、72-连接通道、73-插口、74-第一安装槽。

【具体实施方式】

参阅图1至图5，本实施例提供了一种腿部助力结构，包括大腿固定组件1、小腿固定组件2和助力连接机构3，助力连接机构3包括第一连接件、弹性件 34和第二连接件33，第一连接件与大腿固定组件1相连，第二连接件33与小腿固定组件2相连，第二连接件33侧面与第一连接件转动连接，弹性件34分别与第一连接件、第二连接件33相连，第一连接件与大腿固定组件1通过弹性件34由运动状态恢复至初始状态，其中，运动状态为腿部执行一些动作如深蹲、跳跃后大腿固定组件1与第一连接件会同步向下转动后处于弯曲状态，初始状态为第一连接件与大腿固定组件1处于伸直状态。

大腿固定组件1和小腿固定组件1均包括支撑板7，支撑板7的内部自上而下贯穿有连接通道72，支撑板7的左、右侧向外延伸出具有弧度的腿部固定板 71，且支撑板7左侧的腿部固定板71上设有绑带安装孔。

支撑板7右侧的腿部固定板71的外壁安装有绑带长度调节机构6，支撑板 7上安装有定位模块或通讯模块或供电模块，定位模块包括但不限于北斗定位模块或GPS模块，供电模块包括但不限于电池模块，通讯模块包括但不限于蓝牙模块，绑带长度调节机构6包括底座、绕线轮，绕线轮通过调节旋钮转动安装在底座上，绕线轮上缠绕有绑带，底座用螺钉安装在腿部固定板71上，腿部固定板71由柔性材料制成，柔性材料如橡胶，绑带为软质绑带以提高穿戴舒适性。

支撑板7的正面安装有腿部动作分析传感装置4，腿部动作分析传感装置4 用于感应腿部动作数据并将数据上传至上位机，上位机可以是手机端、云端或 PC端,腿部动作分析传感装置4为三轴陀螺仪,三轴陀螺仪与上位机之间可进行数据传输，腿部动作数据包括穿戴者的下蹲、起身、行走、跳跃等动作数据。

支撑板7正面设有第一安装槽74，第一安装槽74内壁设有弯钩，腿部动作分析传感装置4通过第二卡接组件8和弯钩限位安装在第一安装槽74内，腿部动作分析传感装置4上、下端设有卡接口，卡接口与第二卡接组件8和弯钩相适应。

大腿固定组件1上支撑板7正面顶部和小腿固定组件2上支撑板7正面底部均设有第二安装槽，第二安装槽上设有与连接通道相连通的插口73，第二安装槽上转动安装有第一卡接组件5，第一卡接组件5的端部可穿过位于大腿固定组件1上支撑板7正面的插口73与插入连接通道72内的大腿支撑机构扣接，第一卡接组件5的端部可穿过位于小腿固定组件2上支撑板7正面的插口73与插入连接通道72内的脚踝支撑机构扣接，大腿支撑机构和脚踝支撑机构均包括带若干插孔的插板，大腿支撑机构上的插板可插入大腿固定组件1上支撑板7 的连接通道72内，脚踝支撑机构上的插板可插入小腿固定组件2上支撑板7的连接通道72内。

第一卡接组件5和第二卡接组件8结构相同，且均包括卡爪51，卡爪51的一端贯穿有转轴安装孔，卡爪51的两侧设有第一扭簧52，卡爪51的一端和支撑板7之间用转轴转动相连，转轴穿过第一扭簧52的主体并配合安装在转轴安装孔内，卡爪51的另一端设有向内弯曲的卡勾，卡勾可穿过插口73卡入与插板上对应的插孔内使得卡爪51可将大腿支撑机构与大腿固定组件1之间相互固定，通过上下调节插入大腿固定组件1上支撑板7的连接通道72内的插板长度实现大腿支撑机构相对大腿固定组件1安装高度的调节。

弹性件34为扭簧，第一连接件包括连接头31、与连接头31适应连接的端盖32，连接头31与端盖32的侧面相互扣合连接，连接头31的上端插入大腿固定组件1上支撑板7的连接通道72下端内并用螺钉固定连接，端盖32和连接头31的侧面均设有带缺口的扭簧安装槽35，扭簧的主体配合安装在扭簧安装槽 35内，扭簧的一端可穿过对应的所述缺口后抵住第二连接件33，第二连接件33 上端插入由连接头31、端盖32扣合连接后的空隙处之间并用销轴将三者连在一起，第二连接件33下端插入小腿固定组件2上支撑板7的连接通道72上端内并用螺钉固定连接，第二连接件33上端侧面可挡住扭簧安装槽35的槽口，第二连接件33的上端中部穿设有滚动轴承，销轴穿过滚动轴承中部。

本实施例工作过程：

本腿部助力结构在工作过程中，将大腿支撑机构上的插板插入大腿固定组件1上支撑板7的连接通道72上端内并用第一卡接组件5将二者扣接在一起，脚踝支撑机构上的插板插入小腿固定组件2上支撑板7的连接通道72下端内并用第一卡接组件5将二者扣接在一起，连接头31的上端插入大腿固定组件1上支撑板7的连接通道72下端内并用螺钉固定，第二连接件33的下端插入小腿固定组件1上支撑板7的连接通道72上端内并用螺钉固定，腿部动作分析传感装置4通过第二卡接组件8和弯钩限位安装在第一安装槽74内，穿戴时，腿部固定板71贴合腿部，并用绑带绑紧，当执行一些动作如下蹲动作时，大腿向下弯曲会带动大腿固定组件1向下弯曲转动，大腿固定组件1转动可带动第一连接件相对第二连接件33上的销轴转动，扭簧弯曲压紧起到一定缓冲作用，当穿戴者执行完成下蹲动作需要起身后，在扭簧弹性复位作用下可为第一连接件向上转动提供一定助力，第一连接件转动后可使得大腿固定组件1同步向上抬升直至恢复初始状态，腿部执行动作时，三轴陀螺仪可有效感应相应动作数据并将其发送至上位机，上位机可对接收的动作数据进行有效记录分析，其中，通过旋转调节旋钮可调节绑带长度以适应穿戴者腿部尺寸。

上述实施例是对本实用新型的说明，不是对本实用新型的限定，任何对本实用新型简单变换后的方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种腿部助力结构，包括大腿固定组件和小腿固定组件，其特征在于：包括助力连接机构，所述助力连接机构包括第一连接件、弹性件和第二连接件，所述第一连接件与大腿固定组件相连，所述第二连接件与小腿固定组件相连，第二连接件侧面与第一连接件转动连接，所述弹性件分别与第一连接件、第二连接件相连，所述第一连接件与大腿固定组件通过弹性件由运动状态恢复至初始状态。

2.如权利要求1所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述大腿固定组件和小腿固定组件均包括支撑板，支撑板的内部自上而下贯穿有连接通道，支撑板的左、右侧向外延伸出腿部固定板，且其中一侧的所述腿部固定板上设有绑带安装孔。

3.如权利要求2所述的一种腿部助力结构，其特征在于：另一侧的所述腿部固定板的外壁安装有绑带长度调节机构,所述支撑板上安装有定位模块或通讯模块或供电模块，所述定位模块为北斗定位模块或GPS模块。

4.如权利要求3所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述绑带长度调节机构包括底座、绕线轮，所述绕线轮通过调节旋钮转动安装在底座上，绕线轮上缠绕有绑带。

5.如权利要求2所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述支撑板的正面安装有腿部动作分析传感装置，所述腿部动作分析传感装置用于感应腿部动作数据并将数据上传至上位机。

6.如权利要求5所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述腿部动作分析传感装置为三轴陀螺仪。

7.如权利要求5所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述支撑板正面设有第一安装槽，所述腿部动作分析传感装置配合安装在第一安装槽内。

8.如权利要求2所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述支撑板正面设有与连接通道相连通的插口，支撑板正面转动安装有第一卡接组件，所述第一卡接组件的端部可穿过插口与插入所述连接通道内的大腿支撑机构扣接。

9.如权利要求8所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述第一卡接组件包括卡爪，所述卡爪的一端贯穿有转轴安装孔，卡爪的两侧设有第一扭簧，卡爪的一端和支撑板之间用转轴转动相连，所述转轴穿过第一扭簧的主体并配合安装在转轴安装孔内，所述卡爪的另一端设有向内弯曲的卡勾，卡勾可穿过所述插口。

10.如权利要求1所述的一种腿部助力结构，其特征在于：所述弹性件为扭簧，所述第一连接件包括连接头、与连接头适应连接的端盖，端盖和连接头的侧面均设有带缺口的扭簧安装槽，所述扭簧的主体配合安装在扭簧安装槽内，扭簧的一端可穿过对应的所述缺口后抵住第二连接件，所述第二连接件上端位于连接头、端盖之间并用连接件相连。

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