[发明专利]一种刚性膝关节外骨骼

说明书

一种刚性膝关节外骨骼，包含外骨骼刚架和髌部支架；所述外骨骼刚架包含大腿部、小腿部和两套膝关节错位补偿机构；大腿部包含大腿绑带、两个大腿支架和两套鲍登索导轮组件；小腿部包含小腿绑带、两个小腿支架和两套小腿支架牵引机构；两套鲍登索导轮组件分别与两个大腿支架固接，两个小腿支架之间安装有小腿绑带和相对设置的两个小腿支架牵引机构；小腿支架能相对小腿绑带转动，一一对应的大腿支架与小腿支架通过膝关节错位补偿机构相连，小腿支架能相对大腿支架转动，鲍登索导轮组件通过捆绑于人体膝盖部位的髌部支架和相对应的同步机构相连，以实现小腿支架相对大腿支架的偏摆运动和平移运动。本发明可减轻穿戴的不适感，增强腿的应变能力。

技术领域

本发明涉及一种膝关节外骨骼，具体涉及一种刚性膝关节外骨骼。属于步行辅助装置领域。

背景技术

膝关节是人体最大最复杂的关节之一，膝关节外骨骼在康复、增强人体能力等发面有巨大的应用前景。目前膝关节骨性关节炎患者较多，膝关节外骨骼可以减少行走时的代谢耗能，减轻行走时人体膝关节的负担，并且可以在特定辅助策略的支持下矫正病态步态。

现有的有源刚性膝关节外骨骼多采用铰链结构模拟膝关节或者采用连杆，其中连杆机构可以在运动学上缓解生物关节轴和外骨骼关节轴的对齐问题，但是很难解决动力学中的关节轴对齐问题，长时间穿戴会为人体带来很大的不适感，磨损膝盖，并且重量较重，穿戴不是很方便，较重的机器重量反而会增加人体的负担。

发明内容

本发明为克服现有技术，提供一种刚性膝关节外骨骼。该外骨骼设计错位补偿机构让膝关节生物关节和外骨骼关节对齐，减少不适感，动力源使用绳索驱动，可以施加更加精准的辅助，该外骨骼为有源刚性膝关节外骨骼，可以辅助减少肌肉发力，减少行走时的代谢耗能。

一种刚性膝关节外骨骼，包含外骨骼刚架和髌部支架；所述外骨骼刚架包含大腿部、小腿部和两套膝关节错位补偿机构；

大腿部包含大腿绑带、两个大腿支架和两套鲍登索导轮组件；

小腿部包含小腿绑带、两个小腿支架和两套小腿支架牵引机构；

两个大腿支架之间安装有大腿绑带，两套鲍登索导轮组件分别与两个大腿支架固接，两个小腿支架之间安装有小腿绑带和相对设置的两套小腿支架牵引机构；小腿支架能相对小腿绑带转动，一一对应的大腿支架与小腿支架通过膝关节错位补偿机构相连，小腿支架能相对大腿支架转动，鲍登索导轮组件通过捆绑于人体膝盖部位的髌部支架和相对应的小腿支架牵引机构相连，以实现小腿支架相对大腿支架的偏摆运动和平移运动。

本发明相比现有技术的有益效果是：

现有刚性膝关节外骨骼存在生物关节轴和外骨骼关节轴不对齐的问题，并且在辅助时，辅助力矩作用点和生物力矩作用点相距较远，重量较重和穿戴不便都会为穿戴者带来不适感。本发明有如下有益效果：

一、本发明使用的错位补偿机构可以解决膝关节轴和外骨骼关节轴的对齐问题，减轻外骨骼穿戴时的不适感和对膝盖的磨损。无辅助时，外骨骼可以根据膝盖的状态变化而变化，不会限制膝盖的运动。辅助时，在鲍登索的拉力下，可以提供小腿支架的偏摆旋转和平移运动，进而影响膝关节的屈伸角度，不会“剥夺”膝盖本身的自由度。

二、本发明外骨骼穿戴简便，对人体适应能力强，大腿和小腿绑带让外骨骼的穿戴变得简便，也增强了外骨骼对不同人不同维度的腿的时应能力。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1为本发明的外骨骼刚架的立体结构示意图；

图2为膝关节错位补偿机构的结构示意图；

图3为鲍登索导轮组件的结构示意图；

图4为小腿支架牵引机构的结构示意图；