CN215740292U - 膝关节外骨骼装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种膝关节外骨骼装置，该膝关节外骨骼装置包括：大腿固定组件，大腿固定组件包括第一支撑杆和第一固定件，第一固定件固定于第一支撑杆的一端，第一固定件能够与大腿连接固定；小腿固定组件，小腿固定组件包括第二支撑杆和第二固定件，第二固定件固定于第二支撑杆的一端，第二固定件能够与小腿连接固定，第一支撑杆的另一端与第二支撑杆的另一端可转动连接，部分第一支撑杆位于腿部后方和/或部分第二支撑杆位于腿部后方。通过本申请提供的技术方案，能够解决现有技术中的膝关节外骨骼装置支撑效果较差的问题。

Description

膝关节外骨骼装置

技术领域

本实用新型涉及穿戴式外骨骼技术领域，具体而言，涉及一种膝关节外骨骼装置。

背景技术

目前，膝关节外骨骼装置在穿戴后可以帮助体弱的老年人行走，也可以帮助康复患者进行康复训练。现有的膝关节外骨骼装置包括固定部和支撑部，固定部用于与腿部固定，支撑部位于腿的侧部，用于对人体进行支撑。将支撑部设置在腿的侧方不利于对腿进行支撑，不利于减轻腿的支撑负荷，因此，现有的膝关节外骨骼装置支撑效果较差。

实用新型内容

本实用新型提供一种膝关节外骨骼装置，以解决现有技术中的膝关节外骨骼装置支撑效果较差的问题。

本实用新型提供了一种膝关节外骨骼装置，膝关节外骨骼装置包括：大腿固定组件，大腿固定组件包括第一支撑杆和第一固定件，第一固定件固定于第一支撑杆的一端，第一固定件能够与大腿连接固定；小腿固定组件，小腿固定组件包括第二支撑杆和第二固定件，第二固定件固定于第二支撑杆的一端，第二固定件能够与小腿连接固定，第一支撑杆的另一端与第二支撑杆的另一端可转动连接，部分第一支撑杆位于腿部后方和/或部分第二支撑杆位于腿部后方。

进一步地，第一支撑杆的远离第一固定件的一端位于腿部侧部，第二支撑杆的远离第二固定件的一端位于腿部侧部。

进一步地，第一支撑杆的远离第一固定件的一端位于腿部的外侧，第二支撑杆的远离第二固定件的一端位于腿部的外侧。

进一步地，膝关节外骨骼装置还包括：驱动组件，设置在第一支撑杆与第二支撑杆之间，驱动组件能够驱动第一支撑杆和第二支撑杆相对转动。

进一步地，驱动组件包括：壳体，壳体固定于第一支撑杆上；电机，位于壳体内；减速器，位于壳体内，减速器的一端与电机连接，减速器的另一端与第二支撑杆驱动连接；编码器，位于壳体内，编码器能够检测第一支撑杆和第二支撑杆的相对转动角度；力矩传感器，位于壳体内，力矩传感器能够检测第一支撑杆和第二支撑杆的交互力矩。

进一步地，第一固定件包括第一固定座和第一绑带，第一固定座与第一支撑杆的端部固定连接，且第一固定座位于腿部后方，第一固定座为曲形结构，第一固定座与第一绑带配合以固定大腿。

进一步地，第二固定件包括第二固定座和第二绑带，第二固定座与第二支撑杆的端部固定连接，且第二固定座位于腿部后方，第二固定座为曲形结构，第二固定座与第二绑带配合以固定小腿。

进一步地，第一支撑杆由腿部的侧部螺旋向上延伸至腿部的后部；和/或，第二支撑杆由腿部的后部螺旋向上延伸至腿部的侧部。

进一步地，膝关节外骨骼装置还包括：限位结构，限位结构设置在第一支撑杆和第二支撑杆之间，限位结构能够限制第一支撑杆和第二支撑杆相对转动的角度。

应用本实用新型的技术方案，该膝关节外骨骼装置包括大腿固定组件和小腿固定组件，其中，大腿固定组件包括第一支撑杆和第一固定件，小腿固定组件包括第二支撑杆和第二固定件。第一支撑杆和第二支撑杆用于支撑腿部，第一固定件和第二固定件用于与腿部进行固定，将部分第一支撑杆和/或部分第二支撑杆延伸至腿部后方，这样能够对腿部后方进行支撑，根据人体腿部结构，腿部受力弯曲时是大腿和小腿在后侧弯曲受力，因此将第一支撑杆和/或第二支撑杆部分设计在腿部后侧能够直接对腿部后侧进行支撑，其支撑效果更好、更稳定。

附图说明

构成本申请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。在附图中：

图1示出了本实用新型提供的膝关节外骨骼装置的穿戴示意图；

图2示出了本实用新型提供的膝关节外骨骼装置的结构示意图；

图3示出了本实用新型提供的膝关节外骨骼装置的侧视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、大腿固定组件；11、第一支撑杆；12、第一固定件；121、第一固定座；122、第一绑带；

20、小腿固定组件；21、第二支撑杆；22、第二固定件；221、第二固定座；222、第二绑带；

30、驱动组件。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供一种膝关节外骨骼装置，该膝关节外骨骼装置包括：大腿固定组件10和小腿固定组件20。其中，大腿固定组件10包括第一支撑杆11和第一固定件12，第一固定件12固定于第一支撑杆11的一端，第一固定件12能够与大腿连接固定。小腿固定组件20包括第二支撑杆21和第二固定件22，第二固定件22固定于第二支撑杆21的一端，第二固定件22能够与小腿连接固定，第一支撑杆11的另一端与第二支撑杆21的另一端可转动连接。第一支撑杆11和第二支撑杆21能够对腿部进行支撑，可将部分第一支撑杆11延伸在腿部后方，也可将部分第二支撑杆延伸在腿部后方，也可将部分第一支撑杆11和部分第二支撑杆21均延伸至腿部后方，以通过第一支撑杆和第二支撑杆对腿部后侧进行支撑。在本实施例中，部分第一支撑杆11和部分第二支撑杆21均延伸至腿部后方，以提高对腿部后侧的支撑效果。

通过本申请提供的技术方案，该膝关节外骨骼装置包括大腿固定组件10和小腿固定组件20，其中，大腿固定组件10包括第一支撑杆11和第一固定件12，小腿固定组件20包括第二支撑杆21和第二固定件22。第一支撑杆11和第二支撑杆21用于支撑腿部，第一固定件12和第二固定件22用于与腿部进行固定，将部分第一支撑杆11和/或部分第二支撑杆21延伸至腿部后方，这样能够对腿部后方进行支撑，根据人体腿部结构，腿部受力弯曲时是大腿和小腿在后侧弯曲受力，因此将第一支撑杆和/或第二支撑杆部分设计在腿部后侧能够直接对腿部后侧进行支撑，其支撑效果更好、更稳定。并且，本申请提供的膝关节外骨骼装置结构简单，穿戴方便，其制造成本较低。

具体的，第一支撑杆11的远离第一固定件12的一端位于腿部侧部，第二支撑杆21的远离第二固定件22的一端位于腿部侧部，如此设置，可以避免第一支撑杆11和第二支撑杆21相对转动时不会与腿部发生干涉，为第一支撑杆11和第二支撑杆21相对转动提供足够空间。

其中，第一支撑杆11和第二支撑杆21可以设置在腿部的两侧，也可只在腿部的其中一侧设置，在本申请中，第一支撑杆11和第二支撑杆21只设置在腿部的其中一侧，具体的，将第一支撑杆11的远离第一固定件12的一端设置在腿部的外侧，将第二支撑杆21的远离第二固定件22的一端设置在腿部的外侧。通过上述结构，可以在保证支撑强度的同时避免两腿交叉行走时位于腿部内侧的支撑杆之间发生干涉，影响穿戴者正常行走。

其中，该膝关节外骨骼装置还包括驱动组件30，驱动组件30设置在第一支撑杆11与第二支撑杆21之间，驱动组件30能够驱动第一支撑杆11和第二支撑杆21相对转动。通过设置驱动组件30，可以通过驱动组件30辅助第一支撑杆11和第二支撑杆21转动，进而可以辅助穿戴者进行抬腿、弯曲等动作，提高了装置的使用效果。

具体的，该驱动组件30包括：壳体、电机、减速器、编码器以及力矩传感器。其中，壳体固定于第一支撑杆11上，电机、减速器、编码器以及力矩传感器均位于壳体内，减速器的一端与电机连接，减速器的另一端与第二支撑杆21驱动连接，通过减速器可以增大电机的驱动力矩，提高驱动效果。编码器能够检测第一支撑杆11和第二支撑杆21的相对转动角度，力矩传感器能够检测第一支撑杆11和第二支撑杆21的交互力矩。通过设置编码器和力矩传感器能够实时检测装置的运动情况和受力情况。

第一固定件12和第二固定件22可以设置为卡箍、绑带等其它固定结构。在本实施例中，该第一固定件12包括第一固定座121和第一绑带122，第一固定座121与第一支撑杆11的端部固定连接，且第一固定座121位于腿部后方，第一固定座121为曲形结构，第一固定座121与第一绑带122配合以固定大腿。第二固定件22包括第二固定座221和第二绑带222，第二固定座221与第二支撑杆21的端部固定连接，且第二固定座221位于腿部后方，第二固定座221为曲形结构，第二固定座221与第二绑带222配合以固定小腿。

通过将第一固定座121和第二固定座221设置为曲形结构，可以使第一固定座121和第二固定座221与腿部贴合，以提高固定连接的稳定性。通过绑带和固定座配合的方式对腿部进行连接固定，可以便于穿戴者进行穿戴，并且能够保证与腿部的固定效果和连接强度。

其中，第一支撑杆11和第二支撑杆21可以通过弯折结构实现由腿部的侧部向腿部的后部延伸。在本实施例中，第一支撑杆11由腿部的侧部螺旋向上延伸至腿部的后部；和/或，第二支撑杆21由腿部的后部螺旋向上延伸至腿部的侧部。将第一支撑杆11和第二支撑杆21设计为螺旋结构，其可以沿腿部外周环形支撑，增大了支撑杆的支撑范围，并且该结构其内部应力更小，能够提高装置的支撑强度和使用寿命。上述设计其结构简单，便于生产和加工，并且能够简化装置结构，降低装置整体重量，进而能够减少穿戴者的穿戴负担。

具体的，该膝关节外骨骼装置还包括限位结构，限位结构设置在第一支撑杆11和第二支撑杆21之间，限位结构能够限制第一支撑杆11和第二支撑杆21相对转动的角度。通过设置限位结构，可以使第一支撑杆11和第二支撑杆21相对转动角度限制在人体膝关节合理转动范围内，避免由于第一支撑杆11和第二支撑杆21过度转动而对膝关节造成损害。其中，限位结构可以设置在第一支撑杆11和第二支撑杆21之间，也可设置在电机或减速器内，只要能够对第一支撑杆11和第二支撑杆21的转动角度进行限制即可。例如，限位结构可以设置为限位槽或者限位凸起，并将限位槽或限位凸起设置在驱动组件30的壳体内，将第一支撑杆11或第二支撑杆21设置在限位槽内，或将限位凸起设置在第一支撑杆11和第二支撑杆21的最大转动路径上，以通过限位槽或限位凸起限制第一支撑杆11和第二支撑杆21的转动角度；限位结构还可以设置为限位杆和限位凸起，将限位杆垂直设置在驱动组件30的电机输出轴上，限位杆随电机输出轴转动，在限位杆转动路径上设置限位凸起，以通过该限位凸起限制限位杆的转动范围，进而能够限制电机输出轴的转动范围，由于第一支撑杆11和第二支撑杆21是通过驱动组件30驱动转动，则通过限制电机的转动范围可以间接起到限制第一支撑杆11和第二支撑杆21转动范围的目的。

通过本申请提供的技术方案，该膝关节外骨骼装置包括大腿固定组件10和小腿固定组件20，其中，大腿固定组件10和小腿固定组件20分别包括支撑杆和固定件，利用固定件与腿部进行固定连接，利用支撑杆对腿部进行支撑。将支撑杆部分设置在腿部后方，能够对腿部进行有效支撑，提高了装置对腿部的支撑效果，减轻了穿戴者膝关节的负荷。并且，该装置结构简单，便于加工和穿戴，将支撑杆设计为螺旋结构可以提高对腿部外周的支撑效果，增大了对腿部外周的支撑范围，能够对膝关节进行有效保护。

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申请的示例性实施方式。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

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 (9)

1.一种膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述膝关节外骨骼装置包括：

大腿固定组件(10)，所述大腿固定组件(10)包括第一支撑杆(11)和第一固定件(12)，所述第一固定件(12)固定于所述第一支撑杆(11)的一端，所述第一固定件(12)能够与大腿连接固定；

小腿固定组件(20)，所述小腿固定组件(20)包括第二支撑杆(21)和第二固定件(22)，所述第二固定件(22)固定于所述第二支撑杆(21)的一端，所述第二固定件(22)能够与小腿连接固定，所述第一支撑杆(11)的另一端与所述第二支撑杆(21)的另一端可转动连接，部分所述第一支撑杆(11)位于腿部后方和/或部分所述第二支撑杆(21)位于腿部后方。

2.根据权利要求1所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述第一支撑杆(11)的远离所述第一固定件(12)的一端位于腿部侧部，所述第二支撑杆(21)的远离所述第二固定件(22)的一端位于腿部侧部。

3.根据权利要求2所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述第一支撑杆(11)的远离所述第一固定件(12)的一端位于腿部的外侧，所述第二支撑杆(21)的远离所述第二固定件(22)的一端位于腿部的外侧。

4.根据权利要求1所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述膝关节外骨骼装置还包括：

驱动组件(30)，设置在所述第一支撑杆(11)与所述第二支撑杆(21)之间，所述驱动组件(30)能够驱动所述第一支撑杆(11)和所述第二支撑杆(21)相对转动。

5.根据权利要求4所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述驱动组件(30)包括：

壳体，所述壳体固定于所述第一支撑杆(11)上；

电机，位于所述壳体内；

减速器，位于所述壳体内，所述减速器的一端与所述电机连接，所述减速器的另一端与所述第二支撑杆(21)驱动连接；

编码器，位于所述壳体内，所述编码器能够检测所述第一支撑杆(11)和所述第二支撑杆(21)的相对转动角度；

力矩传感器，位于所述壳体内，所述力矩传感器能够检测所述第一支撑杆(11)和所述第二支撑杆(21)的交互力矩。

6.根据权利要求1所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述第一固定件(12)包括第一固定座(121)和第一绑带(122)，所述第一固定座(121)与所述第一支撑杆(11)的端部固定连接，且所述第一固定座(121)位于腿部后方，所述第一固定座(121)为曲形结构，所述第一固定座(121)与所述第一绑带(122)配合以固定大腿。

7.根据权利要求1所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述第二固定件(22)包括第二固定座(221)和第二绑带(222)，所述第二固定座(221)与所述第二支撑杆(21)的端部固定连接，且所述第二固定座(221)位于腿部后方，所述第二固定座(221)为曲形结构，所述第二固定座(221)与所述第二绑带(222)配合以固定小腿。

8.根据权利要求1所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，

所述第一支撑杆(11)由腿部的侧部螺旋向上延伸至腿部的后部；和/或，

所述第二支撑杆(21)由腿部的后部螺旋向上延伸至腿部的侧部。

9.根据权利要求1所述的膝关节外骨骼装置，其特征在于，所述膝关节外骨骼装置还包括：

限位结构，所述限位结构设置在所述第一支撑杆(11)和所述第二支撑杆(21)之间，所述限位结构能够限制所述第一支撑杆(11)和所述第二支撑杆(21)相对转动的角度。

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