一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置的制作方法

本发明属于智能装备领域，具体涉及了一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置。

背景技术：

随着人年龄的不断增长，当度过了壮年期步入老年期时，身体的各项机能逐渐出现问题，老年人各方面的健康指数都会处于下降的状态之中，而腿部酸软无力就是其中一个严重的问题，腿部酸软无力会对老年人的生活起居产生极大影响，比如：无法正常坐立、上下床、如厕、洗浴、行走等。

而现有的轮椅设计，更多的是帮助老年人进行位置的移动，无法解决上述的大多数问题，在活动范围和运动方式上有一定的局限性，并且老年人如果长期使用轮椅出行，由于身体不能伸展会影响到血液流通，造成腿部发凉甚至浮肿，同时会压迫腰椎造成更大的损害。而拐杖的用途过小，依然需要耗费使用者大量的体力和工作。

基于上述问题，机器人外骨骼应运而生，用工程科学方法修复和增强人体运动能力，是机器人学等交叉学科基础科研的重要科学目标之一，机器人外骨骼是开展这一科学研究的载体。机器人外骨骼是一种并联穿戴于人体外部的装置，一般由电机、液压或气压驱动，通过检测系统实时检测肢体运动状态与人体运动意图，通过驱动系统与控制系统实现人-机协同助力，达到增强肢体力量或辅助人体运动的目标，如日本筑波大学山海嘉之(yoshiyukisanki)教授和他的研究小组共同研究的hal系列混合助力腿机器人外骨骼、以色列的埃尔格医学技术公司研发的下肢外骨骼机器人rewalk，美国berkelybionics公司研发的第二代军用外骨骼exohiker,exoclimber以及第三代军用外骨骼hulc，美国雷神公司研制得基于旋转液压执行器驱动的负重外骨骼xos-2等。上述几种典型的外骨骼机器人主要采用电机和液压驱动或者二者混合驱动的方式，助力明显，但也存在部件多，自重大、能耗高等缺点，并且铠甲式的外形很难得到普通用户的心里认同，穿戴也不方便，并不适用于老年人。

为此，申请人研发了一种适用于老年人穿戴的腿部外骨骼装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，以解决穿戴不方便的问题从而满足老年人的穿戴需求。

为达到上述目的，本发明的基础方案为：

一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，包括控制终端和执行终端，执行终端包括大腿支撑杆以及铰接在大腿支撑杆下端的小腿支撑杆，大腿支撑杆和小腿支撑杆上均固定有腿部绑带，大腿支撑杆上端铰接有圆环，圆环内穿设有具有弹性的腰部绑带，圆环内设有用于固定腰部绑带的固定组件，腰部绑带端部设有用于将腰部绑带固定呈环状的卡接组件，腰部绑带上端两侧固定有肩带，肩带上端设有用于套设在肩部的套环；大腿支撑杆和小腿支撑杆内侧均固定有第一气囊，第一气囊内固定有若干横向的弹簧，第一气囊上设有进气孔和出气孔，进气孔内安装有进气单向阀，出气孔内安装有限压阀，腰部绑带两侧均固定有第二气囊，第二气囊上连通有连接气囊，两个连接气囊在背后交叉后连通在出气孔上。

本基础方案的工作原理以及有益效果在于：

1、通过腿部绑带将大腿支撑杆、小腿支撑杆绑定在大腿、小腿上，将腰部绑带绑定在腰部，病使得连接气囊位于后腰处，通过卡接组件实现腰部绑带的固定，移动圆环使得圆环位于腰部的两侧后，通过固定组件将圆环固定在腰部绑带的两侧，圆环的位置可对大腿支撑杆的位置进行限位。

2、将背带从后背穿过后，使得胳膊从套环内穿出，以将背带连接到肩部，通过背带的设置，将腰部的受力转移部分到肩部，减少腰部受力，而考虑到老年人有较多驼背现象，本方案中设置套环和肩膀连接，而不采用现有背带裤的背带设置，提高老年人的使用舒适度。

3、设置第一气囊避免大腿支撑杆、小腿支撑杆直接接触，对大腿、小腿进行保护以提高穿戴舒适度，设置第二气囊对腰部进行保护，而连接气囊设置在后腰处对后腰有支撑作用，减少老年人长时间走路后腰酸的情况，而当大腿受到不小心碰撞时，第一气囊压缩，第一气囊内的气体通过限压阀、连接气囊进入到第二气囊，使得连接气囊、第二气囊均膨胀，对腰部进行较好的保护，以避免受伤。

4、本方案的设置穿戴较为方便，且通过第一气囊、连接气囊和第二气囊，可以较好的对老年人进行保护，避免不小心磕碰时大腿支撑杆、小腿支撑杆撞击人体进而对人体造成进一步的伤害。

进一步，大腿支撑杆和小腿支撑杆均为伸缩杆。

有益效果：根据人体的身高等条件不同可以调节大腿支撑杆、小腿支撑杆的长度，提高本装置的适用性。

进一步，固定组件包括固定在圆环一侧的磁块以及固定在圆环另一侧的电磁铁，电磁铁通电后对磁块有吸引作用。

有益效果：启动电磁铁，通过电磁铁对磁块的吸引将圆环固定在腰部绑带的两侧，圆环的位置可对大腿支撑杆的位置进行限位，通过磁吸结构可较为便捷的实现固定。

进一步，卡接组件包括安装在腰部绑带一端的卡环以及安装在腰部绑带另一端的卡扣，卡环靠近卡扣一侧内固定有限位板，卡扣背面固定有连接杆，腰部绑带穿过连接杆和卡扣之间的空隙后固定，卡扣的尺寸等于或小于卡环内圈的尺寸。

有益效果：将卡扣插入卡环内，卡扣受到限位板的限位实现和卡环的固定，较为便捷的实现腰部绑带的固定。

进一步，大腿支撑杆、小腿支撑杆均包括固定部和套设在固定部上的伸缩部，伸缩部外壁螺纹连接有螺栓，螺栓内侧和固定部外壁相抵。

有益效果：通过移动部相对固定部的滑动，以实现大腿支撑杆、小腿支撑杆的伸缩，移动部滑动后，通过旋紧螺栓实现移动部在固定部上的固定。

附图说明

图1为本发明实施例的正视局剖图；

图2为图1中a部分的放大图；

图3本发明实施例的正视局剖图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：套环1、背带2、腰部绑带3、电磁铁4、圆环5、大腿支撑杆6、第一气囊7、固定部7、移动部9、弹簧10、卡环11、卡扣12、限位板13、第二气囊14、连接气囊15。

实施例：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图3所示，一种辅助老年人行动的腿部外骨骼装置，包括控制终端和执行终端，执行终端包括大腿支撑杆6以及铰接在大腿支撑杆6下端的小腿支撑杆，控制终端用于通过行走、坐下等命令控制大腿支撑杆6、小腿支撑杆做出相应的变化，此为现有技术，本申请中不做赘述。

大腿支撑杆6、小腿支撑杆均为伸缩杆，具体的，大腿支撑杆6、小腿支撑杆均包括固定部7和套设在固定部7上的伸缩部，伸缩部外壁螺纹连接有螺栓，螺栓内侧和固定部7外壁相抵。

大腿支撑杆6和小腿支撑杆上均固定有腿部绑带，大腿支撑杆6上端铰接有圆环5，圆环5内穿设有具有弹性的腰部绑带3，圆环5内设有用于固定腰部绑带3的固定组件，固定组件包括固定在圆环5一侧的磁块以及固定在圆环5另一侧的电磁铁4，电磁铁4通电后对磁块有吸引作用。

腰部绑带3端部设有用于将腰部绑带3固定呈环状的卡接组件，卡接组件包括固定在腰部绑带3一端的卡环11以及安装在腰部绑带3另一端的卡扣12，卡环11靠近卡扣12一侧内固定有限位板13，卡扣12背面固定有连接杆，腰部绑带3穿过连接杆和卡扣12之间的空隙后固定，即卡扣12可相当于腰部绑带3转动，卡扣12的尺寸等于或小于卡环11内圈的尺寸。腰部绑带3上端两侧固定有肩带，肩带上端设有用于套设在肩部的套环1。

大腿支撑杆6和小腿支撑杆的固定部7内侧均固定有第一气囊7，第一气囊7内固定有若干横向的弹簧10，第一气囊7上设有进气孔和出气孔，进气孔内安装有进气单向阀，出气孔内安装有限压阀，腰部绑带3两侧均固定有第二气囊14，第二气囊14上连通有连接气囊15，两个连接气囊15在背后交叉后连通在出气孔上。

具体使用时，通过腿部绑带将大腿支撑杆6、小腿支撑杆绑定在大腿、小腿上，将腰部绑带3绑定在腰部，病使得连接气囊15位于后腰处，将卡扣12插入卡环11内，卡扣12受到限位板13的限位实现和卡环11的固定，移动圆环5使得圆环5位于腰部的两侧后，启动电磁铁4，通过电磁铁4对磁块的吸引将圆环5固定在腰部绑带3的两侧，圆环5的位置可对大腿支撑杆6的位置进行限位。将背带2从后背穿过后，使得胳膊从套环1内穿出，以将背带2连接到肩部，通过背带2的设置，将腰部的受力转移部分到肩部，减少腰部受力，而考虑到老年人有较多驼背现象，本方案中设置套环1和肩膀连接，而不采用现有背带2裤的背带2设置，提高老年人的使用舒适度。

设置第一气囊7避免大腿支撑杆6、小腿支撑杆直接接触，对大腿、小腿进行保护以提高穿戴舒适度，设置第二气囊14对腰部进行保护，而连接气囊15设置在后腰处对后腰有支撑作用，减少老年人长时间走路后腰酸的情况，而当大腿受到不小心碰撞时，第一气囊7压缩，第一气囊7内的气体通过限压阀、连接气囊15进入到第二气囊14，使得连接气囊15、第二气囊14均膨胀，对腰部进行较好的保护，以避免受伤。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。