一种具有腰部矫形的下肢外骨骼

本发明涉及机器人的技术领域，特别涉及一种具有腰部矫形的下肢外骨骼。

背景技术：

高龄人群由于身体机能老化，下肢机能衰退，对日常活动造成困扰，同时偏瘫、中风等疾病也会导致老年人行走障碍，政府和家庭将面临严峻的医疗压力。除了老年人，其他疾病如脊髓损伤、脑瘫等也会导致患者下肢功能障碍。因此下肢康复需求巨大，出现了下肢外骨骼等康复机器人用于患者下肢康复训练，供需缺口仍较大。然而，现存的下肢外骨骼大多采用拐杖支撑，保持平衡，部分会使患者在步行过程中难以保持身体不能直立，不利于康复训练。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种具有腰部矫形的下肢外骨骼，对称的结构设计、易拆卸的结构、易替换的模块，能够更好地适应不同使用者的身材和矫正训练需求。能够有效提高设备的个性化、更好地满足使用者需求。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种具有腰部矫形的下肢外骨骼，包括：

腰部矫形组件、活动连接于腰部矫形组件上的髋关节组件、活动连接于髋关节组件上的一对手性大腿组件、固定于一对手性大腿组件上的一对手性小腿组件以及固定于一对手性小腿组件上的一对手性踝关节组件；

所述手性大腿组件包括髋部内外旋组件、与髋部内外旋组件固定连接的大腿屈伸结构、与大腿屈伸结构固定连接的驱动模块及用于包裹大腿屈伸结构和驱动模块的大腿外骨骼外壳结构。

优选的，所述髋部内外旋组件包括与所述髋关节组件通过髋关节内收外展固定螺钉固定的髋关节内外旋连接件、贯穿髋关节内外旋连接件的髋关节内外旋固定件及与所述的髋关节内外旋固定件通过髋关节内外旋固定螺钉固定的髋关节屈伸限位块。

优选的，所述大腿屈伸结构包括与髋关节屈伸限位块相配合的仿大腿旋转轴、设置于所述仿大腿旋转轴相对的两个侧面上的髋限位块内部垫片、高度调节的设置于所述仿大腿旋转轴下端部的仿大腿旋转轴调节件及镶嵌于仿大腿旋转轴中的轴承。

优选的，所述大腿外骨骼外壳结构包括大腿软垫、包裹于大腿软垫上的大腿绑带、固定连接于大腿绑带上的大腿结构内侧保护壳、与大腿结构内侧保护壳过盈配合的大腿结构外侧保护壳，所述大腿结构内侧保护壳固定连接于髋限位块内部垫片。

优选的，所述驱动模块包括与仿大腿旋转轴键配合的减速器输出外轴、与髋关节屈伸限位块通过螺栓连接的驱动模块固定法兰、与所述减速器输出外轴套接的电机、与所述电机的输出轴径向紧定配合的电机输出轴固定件、与所述电机输出轴固定件固接的减速器及与所述电机固接的减速器外固定法兰。

优选的，所述手性小腿组件包括与仿大腿旋转轴调节件固接的小腿屈伸结构、与所述小腿屈伸结构固接的第一驱动模块及用于包裹小腿屈伸结构与第一驱动模块的小腿外骨骼外壳结构，所述手性小腿组件与手性大腿组件(3)结构相同。

优选的，所述髋关节组件包括与腰部矫形组件伸缩连接的腰骶转动件、与所述腰骶转动件活动连接的髋部调节轨道、与所述髋部调节轨道固接的髋部限位块、滑动设置于髋部调节轨道内的髋部宽度调节组件、固接于髋部宽度调节组件两侧上的一对手性髋关节内收外展连接件及与所述髋部调节轨道与髋部限位块过盈配合一对髋关节组件封盖，所述髋关节组件封盖相匹配有线轴。

优选的，所述髋部宽度调节组件包括髋部调节轨道、与所述髋部调节轨道构成滑动轨道的髋部限位块、滑动设置于髋部调节轨道上的髋部调节滑块、用于覆盖髋部调节轨道的内收外展限位块、通过固定螺钉与内收外展限位块固接的髋关节内收外展连接件、依次沿水平方向与所述髋关节内收外展连接件通过髋部紧定螺母固接的髋部调节滑块与髋部垫片及卡接于髋部调节滑块两侧的一对弹性固定组件，所述弹性固定组件通过髋部紧定螺钉进行调节与髋部调节轨道紧密贴合，所述内收外展限位块通过调节组件封盖覆盖。

本发明与现有技术相比，其有益效果是：可以适应人体正常步态的下肢各关节变化角度，其中包括髋关节内收外展、内外旋、屈伸角度，膝关节的屈伸角度，踝关节的被动辅助；髋关节内收外展或内外旋运动角度需求发生较大的变化时，可以更换其他限位角度的内收外展限位块或髋部内外旋组件；大腿、小腿长度发生较大的变化时，可以更换其他长度的仿大(小)腿旋转轴调节件；其他尺寸调节，同理。

尺寸可调以适应不同身材的人群，提高了设备对人体的适应性；模块化的设计可随时拆卸替换，可满足单腿或双腿训练等不同需求，可以有效提高设备的使用率，从而降低成本。

附图说明

图1为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的三维结构示意图；

图2为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的腰部矫形组件结构示意图；

图3为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的髋关节组件结构示意图；

图4为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的髋关节左侧组件爆炸结构示意图；

图5为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的左侧大腿组件结构示意图；

图6为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的左侧大腿组件爆炸结构示意图；

图7为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的下肢外骨骼的驱动模块结构示意图；

图8为根据本发明的具有腰部矫形的下肢外骨骼的下肢外骨骼的左侧小腿组件结构示意图；。

具体实施方式

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。

参照图1-8，一种具有腰部矫形的下肢外骨骼，包括：腰部矫形组件1、活动连接于腰部矫形组件1上的髋关节组件2、活动连接于髋关节组件2上的一对手性大腿组件3、固定于一对手性大腿组件3上的一对手性小腿组件4以及固定于一对手性小腿组件4上的一对手性踝关节组件5；所述手性大腿组件3包括髋部内外旋组件30、与髋部内外旋组件30固定连接的大腿屈伸结构31、与大腿屈伸结构31固定连接的驱动模块33及用于包裹大腿屈伸结构31和驱动模块33的大腿外骨骼外壳结构32，所述腰部矫形组件1包括一对腰部调节轨11通过腰背部固定件12被固定在腰背固定杆10上，使用腰部紧定螺母13进行紧定；四个调节滑块14头部固定了四个腰部支撑15组成两对环形支撑条，支撑起使用者的腰部；调节滑块14的尾部嵌于腰部调节轨11的内部轨道，调节到适合的位置，再通过腰部固定螺钉19来固定；四个腰部支撑15组成的两对环形支撑条两侧分别安装一对高度调节件17和一个高度固定件18，可以调节两对环形支撑条之间的距离，再使用螺钉紧定；两个腰部固定件16可以按需求分别插入环形支撑条前端的通孔内，进行稳定支撑，也可以不使用。

进一步的，所述髋部内外旋组件30包括与所述髋关节组件2通过髋关节内收外展固定螺钉303固定的髋关节内外旋连接件301、贯穿髋关节内外旋连接件301的髋关节内外旋固定件302及与所述的髋关节内外旋固定件302通过髋关节内外旋固定螺钉304固定的髋关节屈伸限位块311，使用髋关节内外旋固定螺钉304与髋关节屈伸限位块311实现固定配合，可以调节髋关节内外旋角度并固定，实现矫形功能。

进一步的，所述大腿屈伸结构31包括与髋关节屈伸限位块311相配合的仿大腿旋转轴313、设置于所述仿大腿旋转轴313相对的两个侧面上的髋限位块内部垫片312、高度调节的设置于所述仿大腿旋转轴313下端部的仿大腿旋转轴调节件315及镶嵌于仿大腿旋转轴313中的轴承314。

进一步的，所述大腿外骨骼外壳结构32包括大腿软垫322、包裹于大腿软垫322上的大腿绑带321、固定连接于大腿绑带321上的大腿结构内侧保护壳323、与大腿结构内侧保护壳323过盈配合的大腿结构外侧保护壳324，所述大腿结构内侧保护壳323固定连接于髋限位块内部垫片312。

进一步的，所述驱动模块33包括与仿大腿旋转轴313键配合的减速器输出外轴331、与髋关节屈伸限位块311通过螺栓连接的驱动模块固定法兰332、与所述减速器输出外轴331套接的电机336、与所述电机336的输出轴径向紧定配合的电机输出轴固定件335、与所述电机输出轴固定件335固接的减速器333及与所述电机336固接的减速器外固定法兰334。

进一步的，所述手性小腿组件4包括与仿大腿旋转轴调节件315固接的小腿屈伸结构41、与所述小腿屈伸结构41固接的第一驱动模块43及用于包裹小腿屈伸结构41与第一驱动模块43的小腿外骨骼外壳结构42，所述手性小腿组件4与手性大腿组件3结构相同，手性小腿组件4在于膝关节屈伸限位块411膝关节屈曲限位设计在前。

进一步的，所述髋关节组件2包括与腰部矫形组件1伸缩连接的腰骶转动件21、与所述腰骶转动件21活动连接的髋部调节轨道22、与所述髋部调节轨道22固接的髋部限位块23、滑动设置于髋部调节轨道22内的髋部宽度调节组件24、固接于髋部宽度调节组件24两侧上的一对手性髋关节内收外展连接件25及与所述髋部调节轨道22与髋部限位块23过盈配合一对髋关节组件封盖26，腰背固定杆10使用螺栓配合的腰骶转动件21，可以进行腰间距离的调节，髋部调节轨道22与腰骶转动件21通过螺栓配合，根据凹槽角度，髋部调节轨道22可以相较于腰骶转动件21左右旋转一定角度，一对髋部宽度调节组件(24)在髋部调节轨道22上面实现内外滑动，所述髋关节组件封盖26相匹配有线轴27，用于线路整理，所述髋部宽度调节组件24包括髋部调节轨道22、与所述髋部调节轨道22构成滑动轨道的髋部限位块23、滑动设置于髋部调节轨道22上的髋部调节滑块242、用于覆盖髋部调节轨道22的内收外展限位块240、通过固定螺钉241与内收外展限位块240固接的髋关节内收外展连接件25、依次沿水平方向与所述髋关节内收外展连接件25通过髋部紧定螺母244固接的髋部调节滑块242与髋部垫片243及卡接于髋部调节滑块242两侧的一对弹性固定组件245，所述弹性固定组件245通过髋部紧定螺钉247并使用两对髋部紧定螺钉247进行调节，实现与轨道内侧与髋部调节轨道22紧密贴合，所述内收外展限位块240通过调节组件封盖246覆盖。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的，对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。