[发明专利]一种三自由度外骨骼髋关节多重限位装置

摘要

本发明公开了一种三自由度外骨骼髋关节多重限位装置。包括髋关节连接板、液压缸、两个连接耳片、伸展/弯曲关节、外展/内收关节、旋内/旋外关节、限位销和大腿连接杆；液压缸推动两个连接耳片，继而驱动伸展/弯曲关节，实现伸展/弯曲的主动自由度；外展/内收关节和旋内/旋外关节在人体相应部位的驱动分别实现外展/内收和旋内/旋外的被动自由度；同时利用液压缸行程的限制、伸展/弯曲关节下表面的凸台结构和限位销实现关节在三个自由度上的符合人体运动需求的限位，避免外骨骼对穿戴者造成损伤。本发明通过简单可行的机构与配合，控制灵活，实现髋关节运动所需的三个自由度，所带多重限位提高穿戴者的舒适性和安全性。 1

主权项

1.一种三自由度外骨骼髋关节多重限位装置，其特征在于：包括髋关节连接板(1)、液压缸(2)、连接耳片A(3)、连接耳片B(4)、伸展/弯曲关节(5)、外展/内收关节(6)、旋内/旋外关节(7)、限位销(8)和大腿连接杆(9)；液压缸(2)一端铰接连接到髋关节连接板(1)上的一端，液压缸(2)一端与连接耳片A(3)的中部铰接，连接耳片A(3)一端铰接到髋关节连接板(1)上的中部，连接耳片A(3)另一端与连接耳片B(4)的一端铰接，连接耳片B(4)另一端与伸展/弯曲关节(5)中部延伸出的凸耳铰接，伸展/弯曲关节(5)上端铰接到髋关节连接板(1)上的另一端；伸展/弯曲关节(5)下端开有水平通孔，外展/内收关节(6)呈U形，通过第一连接轴穿设于U形的上端和伸展/弯曲关节(5)的水平通孔的两端穿设，使得伸展/弯曲关节(5)下端和外展/内收关节(6)上端之间铰接；旋内/旋外关节(7)下端穿过外展/内收关节(6)U形的下端并开有水平通孔，大腿连接杆(9)上端开有水平通孔和端面孔，水平通孔和端面孔相连通，旋内/旋外关节(7)下端伸入到大腿连接杆(9)的端面孔中后，通过第二连接轴穿设于旋内/旋外关节(7)下端的水平通孔和大腿连接杆(9)上端的水平通孔，使得旋内/旋外关节(7)下端和大腿连接杆(9)上端铰接。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度外骨骼髋关节多重限位装置，其特征在于：所述的液压缸(2)推动连接耳片A(3)，进而推动连接耳片B(4)驱动伸展/弯曲关节(5)绕髋关节连接板(1)旋转，实现髋关节的伸展/弯曲的主动自由度；所述的外展/内收关节(6)和伸展/弯曲关节(5)之间相对转动，实现髋关节的外展/内收的被动自由度；所述的外展/内收关节(6)和旋内/旋外关节(7)之间相对转动，实现髋关节的旋内/旋外的被动自由度。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度外骨骼髋关节多重限位装置，其特征在于：所述伸展/弯曲关节(5)的下端面设有由两个高度不同的半圆表面组成的台阶结构，旋内/旋外关节(7)上端的两侧分别和台阶结构的两个半圆表面形成不同的间隙，使得旋内/旋外关节(7)在被外展/内收关节(6)带动绕第一连接轴旋转时，被高度较低的半圆表面阻挡，且不被高度较高的半圆表面阻挡，从而实现外展/内收关节(6)和伸展/弯曲关节(5)外展/内收的运动限位；

所述的旋内/旋外关节(7)上端设有圆形凸缘，圆形凸缘为3/4圆的扇形结构，具有1/4圆的扇形缺口，并且在外展/内收关节(6)U形下端的上表面上边缘处设有限位销(8)，限位销(8)位于圆形凸缘的1/4圆的扇形缺口处，使得旋内/旋外关节(7)限位在1/4圆的角度内转动。

4.根据权利要求1所述的一种三自由度外骨骼髋关节多重限位装置，其特征在于：所述的液压缸(2)和髋关节连接板(1)之间的第一铰接轴、液压缸(2)与连接耳片A(3)之间的第一铰接轴、连接耳片A(3)和髋关节连接板(1)之间的铰接轴、连接耳片A(3)与连接耳片B(4)之间的铰接轴、连接耳片B(4)与伸展/弯曲关节(5)之间的铰接轴、伸展/弯曲关节(5)和髋关节连接板(1)之间的铰接轴均平行并沿第一方向，伸展/弯曲关节(5)与外展/内收关节(6)之间的铰接轴垂直于第一方向。

5.根据权利要求1所述的一种三自由度外骨骼髋关节多重限位装置，其特征在于：所述的髋关节连接板(1)上的另一端开有延伸到端部边缘的凹槽，伸展/弯曲关节(5)上端穿过凹槽后通过位于凹槽上方的铰接轴与髋关节连接板(1)铰接。