[发明专利]一种刚度自动变换的膝关节助力装置

说明书

本发明公开了一种刚度自动变换的膝关节助力装置，该装置主要由大腿支撑杆、小腿支撑杆、连杆、滑块、弹性件、滑动件和滑动支撑杆组成。大腿支撑杆与小腿支撑杆之间通过转动方式连接；连杆上端铰接于大腿支撑杆，下端铰接在滑块上；滑块通过滑槽套装在小腿支撑杆上，且下端与弹性件的上端固定在一起；弹性件套装在小腿支撑杆上，其下端与滑动件固定；滑动件通过滑槽套装于小腿支撑杆，其下端与滑动支撑杆固定；滑动支撑杆与小腿支撑杆是平行设置的。该装置实现了人体下肢行走过程中支撑相和摆动相膝关节刚度的自动变换，能更好地为膝关节提供助力效果。

技术领域

本发明涉及一种新型的机械外骨骼装置，具体说来，是一种纯被动的刚度自动变换的膝关节助力装置。

背景技术

在人体活动中，膝关节是人体承受负担最大的部位，尤其在人体下蹲时对膝关节产生的负担尤为严重，膝关节也极容易疲劳，造成人们诸如关节炎之类的病症，机械外骨骼则是解决这一问题的有效工具。在外骨骼助力领域，人们总是希望获得一种纯被动的膝关节助力装置，不需要额外的动力结构，只需要用弹簧储能原件完成即可；一般的被动膝关节助力装置都会使用弹簧，弹簧可以在人体下蹲时被压缩产生助力效果，然而这种类似结构都存在一个问题，无法解决下肢在摆动相时膝关节弯曲引起的阻尼干涉问题。本发明装置即是对该问题的一种具体解决方案。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种刚度自动变换的膝关节助力装置，该装置可以穿戴在人的下肢上；当人体下肢活动在支撑相时，能以一定的刚度对膝关节产生助力作用，在摆动相时，该装置不会产生影响膝关节正常动作的干涉。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种刚度自动变换的膝关节助力装置，包括大腿支撑杆1和小腿支撑杆2，所述大腿支撑杆1能转动地安装在小腿支撑杆2上，包括：

滑块4，所述滑块4能滑动地安装在小腿支撑杆2上；

连杆3，所述连杆3的上端能转动地安装在大腿支撑杆1上，下端能转动安装在滑块4上；

弹性件5，所述弹性件5的上端安装在滑块4上；

滑动件6，所述滑动件6能滑动地安装在小腿支撑杆2上，所述弹性件5的下端能固定安装在滑动件6上；

滑动支撑杆7，所述滑动支撑杆7安装在滑动件6上，并与小腿支撑杆2平行设置。

进一步地，所述滑块4能滑动地安装在小腿支撑杆2上，所述滑块4能套装在小腿支撑杆2上或者滑块4安装在小腿支撑杆2内部开设的槽内。

进一步地，所述连杆3的上端通过铰接的方式安装在大腿支撑杆1上，下端通过铰接的方式安装在滑块4上。

进一步地，所述弹性件5的上端固定在滑块4上，下端固定在滑动件6上。

进一步地，所述弹性件5套装在小腿支撑杆2上或者安装在小腿支撑杆2内部开设的槽内。

进一步地，所述滑动支撑杆7安装在小腿支撑杆2内部开设的槽内，或者滑动支撑杆7套装在小腿支撑杆2外面，或者滑动支撑杆7与小腿支撑杆2并列设置。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)滑块可在小腿支撑杆上自由滑动，这样膝关节弯曲的角度就仅受限于弹性件的行程，尽可能达到最大。

(2)连杆的下端能转动地连接在滑块上，该滑块通过弹性件与滑动支撑件联系，通过滑动支撑杆下端的触地状态，可以改变弹性件的工作状态，自动完成膝关节在支撑相与摆动相的刚度变换。

(3)弹性件的上端能固定连接在滑块上，下端固定连接在滑动件上，既能在下肢支撑相起储能助力作用，又能在摆动相起缓冲和限位作用，减少滑动支撑杆带来的冲击。