一种内置气压型穿戴式下肢辅助装置的制作方法

本发明涉及一种下肢辅助装置，尤其是涉及一种内置气压型穿戴式下肢辅助装置。

背景技术：

穿戴式助力装置是近年来比较崭新的一个研究领域，它可以帮助人们扩展其四肢部位的运动能力，减轻重物对人们的负担。目前国际上现有的穿戴式助力装置主要有日本筑波大学的hal系列下肢外骨骼、美国darpa的ehpa研究项目、德国奥托博克的c-leg智能仿生腿等。

而传统的需要外部动力的穿戴式助力装置具有下面的一些缺点：

1、整个装置包括可穿戴在人体上各个部位的机械装置、动力装置和控制装置以及检测人体运动信息的多种传感器，造成自重过大，一定程度上削减了其轻便性。

2、传感器、大功率电机等设备造价高昂，使得整个装置的实用性、普及性降低。

针对上述的一些问题，如何在完成辅助行走和辅助坐的功能的同时，简化装置结构以减轻装置自重、降低造价，是制造设计穿戴式助力装置的难点

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种内置气压型穿戴式下肢辅助装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种内置气压型穿戴式下肢辅助装置，包括：

气推杆：包括推杆腔、推杆活塞、推杆杆身，其中，所述的推杆活塞活动设置在内置气压的推杆腔内，并可沿其内壁移动，所述的推杆活塞的一侧还连接密封穿出推杆腔的推杆杆身；

固定部：包括大腿固定部和小腿固定部，其中，大腿固定部活动连接推杆腔的一端；

连杆：其两端分别活动连接推杆腔腔壁和小腿固定部。

所述的大腿固定部通过球副与推杆腔连接。

所述的连杆的一端通过十字联轴节连接小腿固定部，另一端通过转动副与推杆腔连接。

在推杆杆身伸出推杆腔的端部上还设有与地面接触的单向轮。

所述的推杆活塞上还设有通孔。气推杆在推杆活塞内部设置通孔，使得推杆活塞两端的气体压力相等，而推杆活塞两侧的截面积不同(一端连有推杆杆身，另一端没有)，在气体压力作用下，产生向截面积小的一侧的压力，而且无论推杆活塞处于哪个位置，所产生的压力都不变。

本发明的工作过程与原理如下：

整套装置做成穿戴式服装，由两个固定部分(大腿固定部和小腿固定部)分别与大腿和小腿相连。在大腿固定部通过一个球副与气推杆相连。气推杆内置气压，在不受外力的情况下会保持伸长状态。当人行走，腿放下时，气推杆伸出部分(即活塞推杆)接触地面，并由重力将其压缩，在此过程中，人腿的动能与重力势能转化为气推杆中活塞的位置势能，抬腿时储存的能量将释放出来，帮助抬腿，达到辅助行走的目的。在气推杆上固定有一个只能单向转动的单向轮，以减少前进时气推杆在地面上的摩擦。一根连杆一端通过一个十字联轴节与小腿固定部相连，另一端通过一个转动副与和气推杆相连，由此大腿、小腿、连杆和气推杆组成一个四杆机构，达到了稳定的目的。此发明能够起到辅助行走、上楼、坐的作用。当人保持坐姿时，气推杆保持缩短状态且单向轮与地面接触，由于单向轮不能向后转动，整个装置能够支撑人的重量，达到辅助坐的目的。

与现有技术相比，本发明具有结构简单，成本较低，功能多样等特点。

附图说明

图1为本发明的气推杆的结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明行走时的使用状态示意图；

图4为本发明保持坐姿时的状态示意图；

图中，1-推杆活塞，2-推杆腔，3-推杆杆身，4-小腿固定部，5-单向轮，6-球副，7-十字联轴节，8-连杆，9-大腿固定部，10-气推杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

一种内置气压型穿戴式下肢辅助装置，其结构如图2所示，包括：

气推杆10，其结构如图1所示：包括推杆腔2、内置气压的推杆活塞1、推杆杆身3，其中，推杆活塞1设置在推杆腔2内，并可沿其内壁移动，推杆活塞1的一侧还连接密封穿出推杆腔2的推杆杆身3，推杆活塞1上还设有通孔，在推杆杆身3伸出推杆腔2的端部上还设有与地面接触的单向轮5。

固定部：包括大腿固定部9和小腿固定部4，其中，大腿固定部9通过球副6连接推杆腔2的一端，小腿固定部4通过十字联轴节7连接设置一根连杆8，该连杆8的另一端通过转动副与推杆腔2连接。

整套装置做成穿戴式服装，由两个固定部分(大腿固定部9和小腿固定部4)分别与大腿和小腿相连。在大腿固定部9通过一个球副6与气推杆10相连。气推杆10内置气压，在不受外力的情况下会保持伸长状态。如图3所示，当人行走，腿放下时，气推杆10伸出部分(即活塞推杆)接触地面，并由重力将其压缩，储存势能。抬腿时储存的能量释放，并由重力将其压缩，在此过程中，人腿的动能与重力势能转化为气推杆中活塞的位置势能，抬腿时储存的能量将释放出来，帮助抬腿，达到辅助行走的目的。在气推杆10上固定有一个只能单向转动的单向轮5，以减少前进时气推杆10在地面上的摩擦。一根连杆8一端通过一个十字联轴节7与小腿固定部4相连，另一端通过一个转动副与和气推杆10相连，由此大腿、小腿、连杆8和气推杆10组成一个四杆机构，达到了稳定的目的。此发明能够起到辅助行走、上楼、坐的作用。如图4所示，当人保持坐姿时，气推杆10保持缩短状态且单向轮5与地面接触，由于单向轮5不能向后转动，整个装置能够支撑人的重量，达到辅助坐的目的。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种内置气压型穿戴式下肢辅助装置，包括：气推杆(10)：包括内置气压的推杆腔(2)、推杆活塞(1)和推杆杆身(3)，其中，所述的推杆活塞(1)设置在推杆腔(2)内，并可沿其内壁移动，所述的推杆活塞(1)的一侧还连接密封穿出推杆腔(2)的推杆杆身(3)；固定部：包括大腿固定部(9)和小腿固定部(4)，其中，大腿固定部(9)活动连接推杆腔(2)的一端；连杆(8)：其两端分别活动连接推杆腔(2)腔壁和小腿固定部(4)。与现有技术相比，本发明具有结构简单，成本较低，功能多样等特点。

技术研发人员：卜王辉;郭二飞;刘琛;刘杨博焜;黄靖凯;彭奕佳
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2017.05.24
技术公布日：2017.08.25