[发明专利]可折叠便携式下肢外骨骼

说明书

技术领域

本发明涉及一种助力技术，尤其是一种野外行军作战助力技术，具体地说是一种可折叠便携式下肢外骨骼。

背景技术

众所周知，外骨骼机器人是一种可穿戴机械装置，它既可以通过检测人体运动信息，跟随人体运动，进而替人体承受负载，减轻人体负重感；又可以通过步态规划，让机器人带着人体运动，进行康复训练。因而外骨骼机器人在军事作战、灾害救援及康复治疗等领域具有广阔的应用前景。尤其是在军事、科考、消防营救等领域，士兵、科考人员及消防营救人员常常需要长距离行走、背负重物、运送伤员、野外作业、登山探险等，这些特殊形式的运动无法借助传统的交通工具完成，且对运动者的身体素质要求很高，而通过使用外骨骼机器人可以提供充足的力量和耐力来增强长距离行走和负重等能力，从而大大降低完成一些特殊任务的难度。因此对于外骨骼的研究尤为重要。

目前国内外的外骨骼多集中于考量其负载性能，但是对于其便携性能考量较少，据申请人所知，现有的外骨骼装置大多不能折叠，造成体积较大，运输和投送不便，因此，设计一种能够折叠的便携式下肢外骨骼具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有的外骨骼设备中的大腿部分均为直杆形式及受关节部件运动自由度影响造成折叠不便或折叠体积过大的问题，设计一种折叠体积小、运输、氢送方便的可折叠便携式下肢外骨骼。

本发明的技术方案是：

一种可折叠便携式下肢外骨骼，它包括背架1、髋关节组件16、大腿组件17、小腿组件18和踝关节组件14，所述的髋关节组件16安装在背架1上，大腿组件17上端与髋关节组件16相连，下端与小腿组件18的上端相连，小腿组件18的下端与踝关节组件19相连，踝关节组件19连接有鞋底15其特征是所述的大腿组件17主要由大腿上调杆7、大腿下调杆8、捆绑装置9和大腿驱动缸11组成，大腿驱动缸11的上端与大腿上调杆7的上端相连，下端与小腿组件18相连；大腿上调杆7和大腿下调杆8插接相连并通过紧固件固定实现大腿部的长度调节，捆绑装置9安装在大腿上调杆7上以便与使用者大腿相连，所述的大腿下调杆8呈弧形结构以便小腿组件18中的小腿上调杆10能绕连接大腿组件17和小腿组件18的膝关节转动收折；大腿上调杆7与髋关节组件16相连处能绕垂直轴回转实现旋内/旋外运动（左右转向）的同时，还能作绕额状轴摆动实现前后跨步功能，髋关节组件16能作绕矢状轴的回转摆动实现侧抬腿。

所述的髋关节组件16主要由背负连块2、外展内收板3、髋部连扳4、横向调节板5和纵向调节板6组成，背负连块2用于与背架1固定相连，髋部连扳4与背负连块2固定相连，横向调节板5一端插入髋部连扳4中并通过紧固件固定，调节横向调节板5插入髋部连扳4的深度即能调节髋关节组件16的宽度使之与使用者的体宽相适应，横向调节板5的另一端与外展内收板3的内收端铰接相接相连，以便使外展内收板3作绕矢状轴的回转摆动进而实现外骨骼装置的侧抬腿功能，外展内收板3的外展端与纵向调节板6的一端插接相连，并通过紧固件实现纵向调节板6在外展内收板3外展端的固定以便使髋关节组件16能与使用者的体厚相匹配，纵向调节板6的另一端与大腿通过旋转副相连，实现大腿的抬起落下运动，同时在髋关节下侧另有一水平旋转副实现行走转向。

所述的小腿组件18主要由小腿上调杆10、小腿驱动缸12和小腿下调杆13组成，小腿上调杆10和小腿下调杆13插接相连并通过紧固件固定以适应使用者小腿的长度需要，小腿上调杆10通过膝关节与大腿组件铰接相连，在小腿上调杆10上安装有捆绑装置9，小腿下调杆13的下端固定在踝关节组件14上，小腿驱动缸12的上端与小腿上调杆10相连，小腿驱动缸12的下端也安装在踝关节组件14上。

所述的踝关节组件14包括小腿支撑件1′，小腿支撑件1′的下端枢装在伸展弯曲轴2′上，伸展弯曲轴2′支承在伸展弯曲架3′上，伸展弯曲架3′在液压缸的驱动下带动整个脚踝装置绕伸展弯曲轴2′运动，伸展弯曲架3′固定在内收外展架5′上，内收外展架5′枢装在内收外展轴6′上，内收外展轴6′固定安装在支架7′上，支架7′通过其下部的销轴可转动地安装在鞋底旋转平板9′上，鞋底旋转平板9′固定安装在鞋底板11′上，鞋底板11′上设有脚面固定件10′。

在支架7′上、内收外展架5′的两侧设有防止内收外展架5′过度转动的限位挡板8′。

所述的鞋底旋转平板9′设有供支架7′底部的限位销插入的弧形安全限位导向槽13′。

所述的鞋底板11′安装有柔性缓冲垫12′。