1上方，绳预紧装置2-5-12和大绳轮2-5-8的平面2-5-8-1—端设置在倒U型拨叉2-5-11-1的倒U型槽中，且大绳轮轴2-5-9位于安装槽2-5-11-3中，绳预紧装置2-5-12紧固在平面2-5-8-1上，绳预紧装置2-5-12用于调节传动钢丝绳2-5-7的松紧度。其它组成及连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0036]【具体实施方式】六:结合图8和图9说明本实施方式，本实施方式的小绳轮2-5-5上设有小绳轮螺旋槽2-5-5-1，小绳轮螺旋槽2-5-5-1的起始位置和末尾位置分别设有传动绳固定孔2-5-5-2。其它组成及连接关系与【具体实施方式】五相同。
[0037]【具体实施方式】七:结合图8说明本实施方式，本实施方式的大绳轮2-5-8上设有大绳轮螺旋槽2-5-8-2。其它组成及连接关系与【具体实施方式】六相同。
[0038]【具体实施方式】八:结合图8和图9说明本实施方式，本实施方式的传动钢丝绳2-5-7在小绳轮2-5-5和大绳轮2-5-8上的缠绕方法:步骤一、传动钢丝绳2-5-7的一端固定在小绳轮2-5-5起始位置的传动绳固定孔2-5-5-2中；步骤二、传动钢丝绳2-5-7的另一端在小绳轮螺旋槽2-5-5-1中缠绕一圈后，绕到大绳轮2-5-8上;步骤三、在大绳轮螺旋槽2-5-8-2中缠绕一圈后，绕回小绳轮2-5-5上;步骤四、传动钢丝绳2-5-7在小绳轮2-5-5上缠绕第二圈，重复步骤二、三;步骤五、传动钢丝绳2-5-7的末尾端固定在小绳轮2-5-5末尾位置的传动绳固定孔2-5-5-2中。其它组成及连接关系与【具体实施方式】七相同。
[0039]【具体实施方式】九:结合图8说明本实施方式，本实施方式的传动钢丝绳2-5-7在小绳轮螺旋槽2-5-5-1中缠绕2?5圈。缠绕圈数是根据传动钢丝绳2-5-7的强度来决定。通常传动钢丝绳2-5-7在小绳轮螺旋槽2-5-5-1中缠绕3圈为小绳轮9通过传动钢丝绳2-5-7带动2-5-8转动的推荐最优圈数。其它组成及连接关系与【具体实施方式】八相同。
[0040]【具体实施方式】十:结合图1说明本实施方式，本实施方式的小腿模块3上的小腿捆绑带3-5与其上方的大腿模块2上的大腿捆绑带2-4正对设置。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0041]工作原理:当驱动电机2-5-1工作时，带动小锥齿轮2-5-3转动，大锥齿轮2-5-4与小锥齿轮2-5-3啮合实现垂直换向转动，并带动小绳轮2-5-5转动、小绳轮2-5-5通过传动钢丝绳2-5-7带动大绳轮2-5-8转动，从而实现输出件2-5-11的摆动。
[0042]将整体轻便型模块化下肢外骨骼穿戴于老人或者残疾人下肢，分别通过肩带1-7、腰带1-5、大腿捆绑带2-4、小腿捆绑带3-5与穿戴者的肩部、腰部、大腿、小腿进行固定捆绑连接，柔性鞋垫3-4置于穿戴者的鞋内。穿戴后使得大绳轮轴2-5-9的轴心分别于穿戴者的髋关节与膝关节对齐。
[0043]当驱动电机2-5-1工作时，带动输出件2-5-11转动，实现大腿模块2相对于腰背模块I以及小腿模块3相对于大腿模块2的相对转动。大腿模块2与小腿模块3分别通过大腿捆绑带2-4与小腿捆绑带3-5带动穿戴者下肢大腿与小腿完成摆动，从而通过外部机械装置(外骨骼)帮助老人或残疾人实现了双腿的摆动；同时，通过驱动电机2-5-1反向驱动输出件2-5-11，使大腿模块2与小腿模块3支撑出力，为老人或残疾人的髋关节与膝关节提供支撑，辅助其直立。通过控制方法，将外骨骼带动穿戴者的摆动与支撑高效柔顺的结合，便可以辅助老人或残疾人加强或重新实现站立、行走、上下斜坡、上下楼梯等日常生活所需的基本下肢功能。
【主权项】
1.一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述下肢外骨骼包括腰背模块(I)、两个大腿模块(2)和两个小腿模块(3); 腰背模块(I)包括腰背内侧壳(1-3)、腰背外侧壳(1-4)、两个内侧板(1-1)、两个外侧板(1-2)、腰带(1-5)、两个上插拔锁扣(1-6)和两个肩带(1-7)，腰背内侧壳(1-3)与腰背外侧壳(1-4)前后平行设置，两个内侧板(1-1)对称设置在腰背内侧壳(1-3)的两侧，两个外侧板(1-2)对称设置在腰背外侧壳(1-4)的两侧，腰背内侧壳(1-3)、腰背外侧壳(1-4)、两个内侧板(1-1)和两个外侧板(1-2)形成一个空心腔体，腰带(1-5)设置在内侧板(1-1)的前端，且腰带(1-5)的两端分别与其相对应的内侧板(1-1)固接，两个上插拔锁扣(1-6)分别置于内侧板(1-1)与外侧板(1-2)组成的两侧腔体中，且上插拔锁扣(1-6)位于空心腔体的前端，两个肩带(1-7)平行设置在腰背内侧壳(1-3)的前面且固装在腰背内侧壳(1-3)上； 每个大腿模块(2)包括大腿基板(2-1)、大腿外壳(2-3)、两个关节支撑壳体(2-2)、两个大腿捆绑带(2-4)和两个关节驱动组件(2-5)，每个关节驱动组件(2-5)包括驱动电机(2-5-1)、电机支撑法兰(2-5-2)、小锥齿轮(2-5-3)、大锥齿轮(2-5-4)、小绳轮(2-5-5)、传动钢丝绳(2-5-7)、大绳轮(2-5-8)、大绳轮轴(2-5-9)、输出件(2-5-11)、两个小绳轮轴承(2-5-6)和两个大绳轮轴承(2-5-10)，驱动电机(2-5-1)固定在电机支撑法兰(2-5-2)上，电机支撑法兰(2-5-2)固定在大腿基板(2-1)上，小锥齿轮(2-5-3)与驱动电机(2-5-1)的输出轴键连接，大锥齿轮(2-5-4)与小锥齿轮(2-5-3)啮合，大锥齿轮(2-5-4)与小绳轮(2-5-5)键连接，小绳轮(2-5-5)的两端分别支撑在相对应的小绳轮轴承(2-5-6)中，传动钢丝绳(2-5-7)的一端缠绕在小绳轮(2-5-5)上，传动钢丝绳(2-5-7)的另一端绕过大绳轮(2-5-8)后再绕回小绳轮上并固定在小绳轮(2-5-5)上，大绳轮(2-5-8)与大绳轮轴(2-5-9)键连接，大绳轮轴(2-5-9)的两端分别支撑在相对应的大绳轮轴承(2-5-10)中，输出件(2-5-11)固装在大绳轮(2-5-8)上，两个大腿捆绑带(2-4)上下正对设置且固定于大腿基板(2-1)的内侧端面上，两个关节驱动组件(2-5)上下反向设置在大腿基板(2-1)的外侧端面上，且两个输出件(2-5-11)分别朝上、朝下，两个关节支撑壳体(2-2)对称设置在大腿外壳(2-3)的上下端并构成外壳体，外壳体扣合在大腿基板(2-1)的外侧端面上，两个小绳轮轴承(2-5-6)和两个大绳轮轴承(2-5-10)分别支撑在相应的大腿基板(2-1)和关节支撑壳体(2-2)上； 每个小腿模块(3)包括小腿基板(3-1)、小腿外壳(3-2)、小腿支撑杆(3-3)、柔性鞋垫(3-4)、小腿捆绑带(3-5)和下插拔锁扣(3-6)，小腿捆绑带(3-5)固定于小腿基板(3-1)的内侧端面上，小腿外壳(3-2)扣合在小腿基板(3-1)的外侧端面上，下插拔锁扣(3-6)置于小腿外壳(3-2)与小腿基板(3-1)组成的空心腔体中，且下插拔锁扣(3-6)位于空心腔体的上端，小腿支撑杆(3-3)的上端与小腿基板(3-1)通过螺钉固连，小腿支撑杆(3-3)的下端与柔性鞋垫(3-4)固连； 两个大腿模块(2)互为镜像设置在腰背模块(I)的下面，两个小腿模块(3)互为镜像设置在两个大腿模块(2)的下面，且大腿捆绑带(2-4)和小腿捆绑带(3-5)均位于里侧，位于上方的输出件(2-5-11)与上插拔锁扣(1-6)相连，位于下方的输出件(2-5-11)与下插拔锁扣(3-6)相连。2.根据权利要求1所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述肩带(1-7和腰带(1-5均采用柔性材料。3.根据权利要求1或2所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述输出件(2-5-11)由倒U型拨叉(2-5-11-1)和输出杆(2-5-11-2)组成，倒U型拨叉(2-5-11-1)的倒U型壁下端设有安装槽(2-5-11-3)，输出杆(2-5-11-2)设置在倒U型拨叉(2-5-11-1)的上面，输出杆(2-5-11-2)与倒U型拨叉(2-5-11-1)的一侧倒U型壁正对，倒U型拨叉(2-5-11-1)与输出杆(2-5-11-2)制成一体。4.根据权利要求3所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述大绳轮(2-5-8)为轮辐式构型，大绳轮(2-5-8)的圆周上设有一平面(2-5-8-1)。5.根据权利要求4所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述关节驱动组件(2-5)还包括绳预紧装置(2-5-12)，绳预紧装置(2-5-12)位于平面(2-5-8-1)上方，绳预紧装置(2-5-12)和大绳轮(2-5-8)的平面(2-5-8-1)—端设置在倒U型拨叉(2-5-11-1)的倒U型槽中，且大绳轮轴(2-5-9)位于安装槽(2-5-11-3)中，绳预紧装置(2-5-12)紧固在平面(2-5-8-1)上。6.根据权利要求5所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述小绳轮(2-5-5)上设有小绳轮螺旋槽(2-5-5-1)，小绳轮螺旋槽(2-5-5-1)的起始位置和末尾位置分别设有传动绳固定孔(2-5-5-2 )。7.根据权利要求6所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述大绳轮(2-5-8)上设有大绳轮螺旋槽(2-5-8-2)。8.根据权利要求7所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述传动钢丝绳(2-5-7)在小绳轮(2-5-5)和大绳轮(2-5-8)上的缠绕方法:步骤一、传动钢丝绳(2-5-7)的一端固定在小绳轮(2-5-5)起始位置的传动绳固定孔(2-5-5-2)中；步骤二、传动钢丝绳(2-5-7)的另一端在小绳轮螺旋槽(2-5-5-1)中缠绕一圈后，绕到大绳轮(2-5-8)上;步骤三、在大绳轮螺旋槽(2-5-8-2)中缠绕一圈后，绕回小绳轮(2-5-5)上；步骤四、传动钢丝绳(2-5-7)在小绳轮(2-5-5)上缠绕第二圈，重复步骤二、三;步骤五、传动钢丝绳(2-5-7)的末尾端固定在小绳轮(2-5-5)末尾位置的传动绳固定孔(2-5-5-2)中。9.根据权利要求8所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述传动钢丝绳(2-5-7)在小绳轮螺旋槽(2-5-5-1)中缠绕2?5圈。10.根据权利要求1或2所述一种轻便型模块化助行外骨骼，其特征在于:所述小腿模块(3)上的小腿捆绑带(3-5)与其上方的大腿模块(2)上的大腿捆绑带(2-4)正对设置。
【专利摘要】一种轻便型模块化助行外骨骼，涉及一种下肢外骨骼，以解决现有用于助老助残的下肢外骨骼存在体积大、质量重、舒适度差、不能独立穿戴的问题。本发明包括腰背模块、两个大腿模块和两个小腿模块，两个大腿模块互为镜像设置在腰背模块的下面，两个小腿模块互为镜像设置在两个大腿模块的下面，且大腿捆绑带和小腿捆绑带均位于里侧，位于上方的输出件与上插拔锁扣相连，位于下方的输出件与下插拔锁扣相连。本发明用于助老助残，医疗康复等。
【IPC分类】A61H3/00
【公开号】CN105434145
【申请号】CN201610060563
【发明人】朱延河, 郑天骄, 袁博文, 赵杰
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2016年1月28日