[发明专利]一种刚软一体式下肢外骨骼

权利要求书

1.一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：由关节气动软体驱动器、刚性连杆和穿戴机构构成，其中：

所述软体驱动器包括髋关节气动软体驱动器，膝关节气动软体驱动器和踝关节气动软体驱动器；

所述刚性连杆包括腰部刚性连杆，大腿刚性连杆，小腿刚性连杆和脚刚性连杆；

所述穿戴机构包括腰部穿戴机构，大腿穿戴机构，小腿穿戴机构和脚穿戴机构；

所述髋关节气动软体驱动器连接在所述腰部刚性连杆和所述大腿刚性连杆之间，所述膝关节气动软体驱动器连接在所述大腿刚性连杆与所述小腿刚性连杆之间，所述踝关节气动软体驱动器连接在所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆之间；所述腰部穿戴机构、大腿穿戴机构、小腿穿戴机构和脚穿戴机构分别对应安装在所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆上，用于将外骨骼穿戴在人体上；所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器以及所述踝关节气动软体驱动器可弯曲变形和弯曲力矩并分别通过对应的所述刚性连杆和所述穿戴机构传递给人体下肢，从而驱动人体下肢关节的转动。

2.根据权利要求1所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：当所述髋关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的弯曲运动；当所述髋关节气动软体驱动器向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行髋关节的伸展运动；

当所述膝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的伸展运动，当所述膝关节气动软体驱动器向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行膝关节的弯曲运动；

当所述踝关节气动软体驱动器向穿戴者的前方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的弯曲运动，当所述踝关节气动软体驱动器向穿戴者的后方弯曲时，辅助穿戴者进行踝关节的伸展运动。

3.根据权利要求1或2所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器和所述踝关节气动软体驱动器内部均设置有双层气囊，通过分别向所述双层气囊充气实现双向弯曲变形，即向其中一层气囊充气使各关节气动软体驱动器向另一侧气囊弯曲。

4.根据权利要求3所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器采用椭圆柱形结构，所述踝关节气动软体驱动器采用椭圆环形结构，各关节气动软体驱动器的自然弯曲角度与人体各关节的自然弯曲角度相适应。

5.根据权利要求3所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述双层气囊之间的邻接面上设有柔性不可伸缩层，用以限制所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器、所述踝关节气动软体驱动器的伸长变形。

6.根据权利要求3所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述髋关节气动软体驱动器、所述膝关节气动软体驱动器、所述踝关节气动软体驱动器的气动接口分别固定在所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆上，用于插接外部气源。

7.根据权利要求1所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆内部均安装有长度调节机构，用于调节各刚性连杆的长度以与穿戴者的身体尺寸相适应。

8.根据权利要求7所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述腰部刚性连杆、所述大腿刚性连杆、所述小腿刚性连杆和所述脚刚性连杆的内部均设置有蜗轮蜗杆螺旋式长度调节机构，通过涡轮驱动蜗杆的伸长，实现所述各刚性连杆长度的连续调节。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：在各刚性连杆端部均设置有快速接头，所述快速接头用于各刚性连杆与对应的各关节气动软体驱动器之间的相互连接与分离。

10.根据权利要求9所述的一种刚软一体式下肢外骨骼，其特征在于：所述快速接头为安装在各刚性连杆端部的钢珠套圈式快速接头，通过套圈的滑动，实现所述各刚性连杆与所述各软体驱动器之间的快速连接与分离。