一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿的制作方法

文档序号:24298892发布日期:2021-03-17 00:49阅读:351来源:国知局
一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿的制作方法

技术领域:

本发明属于医疗康复领域,具体是涉及一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿。



背景技术:

目前,随着科技的发展,能够解决人类行走不便的各种外骨骼机器人、各类型外骨骼机械腿在不断出现,能够改善老年人或腿部疾患者的运动机能,改善人们的生活质量,但目前的外骨骼机器人,虽然功能强大,但结构复杂、体积笨重,使用了各类传感器、马达、杠杆、电动装置、及各种机械转换装置由微电脑进行控制,需要电池作为能源驱动,因电池容量所限,无法长时间使用,且整体装置造价昂贵,因此大部分状况只是作为科学研究,而无法满足和普及到广大需求者。

如何减小助力结构体积,减轻重量,降低成本使用灵活轻便,即成为当前急需解决的问题。

另,对于长时间站立工作,如汽车装配生产线的操作工,手术台手术医师等,亦需要一种能减轻工作强度的助力机械腿,在站立时借助机械腿的支撑即可休息,减轻体力消耗,亦是本发明的考虑内容。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处,提供一种无需动力,简单轻便,能够普及适用于广大老年人和行走困难的人群,行走时身体重量由机械腿支撑,减小对膝关节的压力,并可随时蹲坐休息的行走助力机械腿。

本发明采用金属空心管材作为腿部支撑,其特征是:大腿支撑管(1),小腿支撑管(2)作为腿部外骨骼支撑,在大小腿连接的膝关节处,按装有可控棘轮组合装置,该装置是根据行走状态控制其棘爪(22)、棘轮(21)的分离与啮合。为使机械腿运动灵活度达到与人体腿部自由活动状态相同,在髋关节部位设计有具有3个自由度的模拟髋关节,大腿支撑管上端安装有关节轴承(3),以模拟人体髋关节的3个活动自由度,脚踝部设计有踝关节轴承(8),模拟脚踝部活动自由度,其整体结构为大腿支撑管(1)上端关节轴承(3)与腰围承重活圈(12)连接,大小腿支撑管膝关节处通过可控棘轮组合结构连接,小腿支撑管脚踝关节(8)与脚踏支架(11)连接,脚踏支架(11)安装有脚踏旋转板(28)及与脚踏旋转板固接的旋转杠杆(29),旋转杠杆(29)通过牵引钢丝绳(26)连接到棘爪离合顶杆(24),整体装配后形成腿部外骨骼,脚踏支架(11)安装有尼龙魔术贴鞋绑带(10),以与鞋子扎紧,腰部设计的腰围承重活圈(12),通过髋关节连接板(34)与大腿支撑管上部关节轴承(3)连接,腰围承重活圈(12)制作有三角形尼龙兜带(18),可以作为休息座椅,当人体蹲坐休息时,完全由外骨骼承担身体重量。

其作用原理为:双腿站立时,脚踏旋转板(28)在人体重力作用下被踏平,如图6状态,旋转杠杆(29)向下旋转,牵引钢丝绳(26)牵引棘爪离合顶杆(24)向下拉动,在棘爪拉簧(23)作用下,棘爪(22)、棘轮(21)恢复正常啮合状态,如图3所示,机械腿处于不可弯曲状态,起到支撑作用,当人体开始走路时,一脚抬起,脚踏旋转板(28)松开对棘爪离合顶杆(24)的牵引,在顶杆复位弹簧(25)推动下向上顶起,克服棘爪拉簧(23)的拉力,顶起棘爪(22),使棘爪(22)、棘轮(21)分离,如图4所示,此时膝关节处于自由活动状态,可以做迈步动作,向前迈步后,脚步落地踩压脚踏旋转板(28),带动旋转杠杆(29)逆时针向下转动,牵引钢丝绳(26)牵引棘爪离合顶杆(24)向下运动脱离棘爪(22),在棘爪拉簧(23)的拉动下,棘爪(22)复位与棘轮(21)啮合,棘爪、棘轮再次处于单向旋转状态,即膝关节只能在弯曲状态向上站立伸直,而不能向下弯曲,即形成对身体支撑力量。另一腿运动状况相同,当双腿站立时双侧棘爪棘轮结构均处于单向锁止状态,使得双腿在弯曲时可伸直站立,下蹲则棘轮结构锁止,形成机械腿对身体的支撑作用。

进一步:本发明对膝关节处的棘轮结构动作,另设计有手动调整功能,在机械腿膝关节处设有棘爪手动调节钮(5),可以在不需要棘轮单向旋转功能时,向上拨动棘爪手动调节钮(5),通过棘爪手动分离钩(30)可以向上拉动棘爪(22),脱开棘爪(22)与棘轮(21)的啮合,起到和脚部抬起时膝关节可自由活动的同样功能,可以方便调节膝关节任意弯曲角度,即调节人体的坐姿高度,调整至需要高度后再拨回原位,恢复单向锁定功能,形成对人体的支撑。

进一步:大腿支撑管(1)与小腿支撑管(2)膝关节之间的可控棘轮结构,设计的转动角度范围在0-120°之间单向锁止和转动,即可以达到人体在腿部直立至下蹲120°任意位置实现蹲坐休息。

进一步,在膝关节处设有0-120°旋转槽(19)和限位销钉(20),进一步确保膝关节在0-120°之间的活动范围。

进一步:身体重量的支撑则是由大腿支撑管(1)与腰围承重活圈(12)连接后,由腰围承重活圈(12)上的尼龙兜带(18)兜住臀部形成座椅而实现蹲坐功能。

进一步:腰围承重活圈(12)设计为带有腰围尺寸调节孔的铰链活圈(17),根据需要可以选择不同位置的安装孔,可以调节腰围尺寸大小,以适合不同腰围人员使用,腰围承重活圈(12)采用铰链(17)打开结构,可以打开闭合方便穿戴。

进一步:大腿支撑管(1)和小腿支撑管(2)采用长度可调结构,通过按压调节按钮,可调节大小腿支撑管长度,以适应不同身高人员使用。

再一步:腰围承重活圈(12)通过腰围扎紧尼龙皮带(13)系在腰部以与身体结合固定,尼龙兜带(18)通过可调整尼龙带长度的金属挂钩(16)挂在腰围承重活圈(12)上。大小腿支撑管安装有绑带固定卡(7),可穿过带有粘扣的魔术贴绑带(33),当中垫有大腿绑扎软垫(31)小腿绑扎软垫(32)以扎紧大腿部和小腿脚踝部。

实现目的的技术方案如下:

本发明可根据需要采用矩形不锈钢、铝合金管材或碳纤维材质作为大小腿支撑管,本方案采用的是铝合金空心管材,大小腿支撑管连接的膝盖部位,按装有铝合金膝关节连接板,采用旋转销轴连接,两膝关节连接板之间安装可控棘轮组合结构,其中棘轮与大腿支撑管膝关节连接板通过销钉固定,棘爪安装在小腿支撑管膝关节连接板上,由旋转销轴定位,棘爪拉簧一端挂在棘爪,另一端挂在离合顶杆基座上,形成对棘爪的弹性牵引,棘爪离合顶杆穿入离合复位弹簧,由开口挡圈定位,安装于离合顶杆基座上,牵引钢丝绳插入棘爪复位顶杆底部孔位由顶丝紧固,另一端通过钢丝绳线管穿入与脚踏旋转板固接的旋转杠杆,用顶丝紧固,通过脚步的抬起与落地,脚踏旋转板做上下旋转动作,通过脚踏旋转杠杆牵拉钢丝绳,调节棘爪工作位置,改变棘爪与棘轮的啮合状态。

腰围承重活圈起到承受身体重量的座椅作用,其采用不锈钢带制作,四面为铰链结构便于打开穿戴,腰围承重活圈设计有尺寸调节孔,可调节腰围尺寸,其上穿有尼龙环和长度可调尼龙皮带以方便系在腰部,腰围承重活圈上安装有尼龙带制作的臀部尼龙兜带,起到座椅的用途,尼龙兜带端部的尼龙兜带挂钩可调节臀部兜带松紧度,身体承重由腰围承重活圈与尼龙兜带构成臀部座椅支撑,借助机械腿整体结构支撑人体重量,形成坐姿,减少腿部所承受的身体重量。脚踏支架装有尼龙魔术贴鞋绑带,可将鞋子与脚踏支架绑紧,使行走更灵便。

本发明所产生的有益效果是:

1.结构简单轻便,成本低廉,不使用电池等外在动力,可以长时间使用。

2.适用于老年和腿部疾患人员,走路和上楼时由于助力机械腿具有支撑能力,可以形成助力效果,降低膝盖承受力,同时可以减轻护理人员帮扶力量。

3.使用中可以随时蹲坐休息,亦减轻使用人员和护理人员很多体力。

4.同样适用于长时间站立工作人员,如汽车装配线操作工和长时间站立手术台的医护人员,在站立时借助机械腿的支撑即可休息,极大降低长时间站立的体力负担。

附图说明:

图1:助力机械腿整体结构外观示意图

图中:(1)大腿支撑管(2)小腿支撑管(3)髋关节轴承(4)膝关节防护罩(5)棘爪手动调节钮(6)钢丝绳线管(7)绑带固定卡(8)踝关节轴承(9)脚踏支架护罩(10)鞋绑带(11)脚踏支架(12)腰围承重活圈

图2:腰围承重活圈结构图

图中:(13)尼龙皮带(14)尼龙皮带环(15)塑料插扣(16)尼龙兜带挂钩(17)承重活圈铰链(18)尼龙兜带(34)髋关节固定板

图3:膝关节结构示意图

图中:(19)旋转槽(20)限位销钉(21)棘轮(22)棘爪(23)棘爪拉簧(24)棘爪离合顶杆(25)复位顶杆弹簧(26)牵引钢丝绳(27)离合顶杆基座

图4:棘爪、棘轮分离示意图

图5:脚踏支架结构示意图

图中:(28)脚踏旋转板(29)拉线杠杆

图6:脚踏旋转板踏平示意图

图7:棘爪手动复位挂钩结构示意图

图中:(30)棘爪手动分离钩

图8:膝关节外观结构示意图

图9:脚踏支架立体图

图10:大小腿绑扎尼龙带示意图

图中:(31)大腿绑扎软垫(32)小腿绑扎软垫(33)魔术贴粘扣

具体实施方式:

本发明涉及一种无动力可蹲坐休息的行走助力机械腿,具体实施方式如下:

穿戴时,可以在座位上将尼龙皮带插扣打开,腰围承重活圈铰链打开,将尼龙皮带扣于腰间,将腰围承重活圈挂扣在适当孔位扣好,脚步踩入脚踏支架,将大腿绑扎尼龙带扎紧于大腿根部,将小腿踝部尼龙带扎紧,脚踏支架的尼龙带绑扎在鞋面,将尼龙承重兜带兜住臀部,挂钩挂在腰围承重活圈上,调节好松紧度,以下蹲时有尼龙兜带能承受身体重量的座椅感,完成穿戴。站起时脚踏旋转板被踩平,通过牵引钢丝绳牵拉棘爪复位顶杆,脱离棘爪,在棘爪拉簧的拉动下棘爪与棘轮啮合,此时膝关节处棘轮发出哒哒声,即棘轮在做单向旋转动作,此时身体下蹲即感觉有机械腿支撑力量,一腿抬起迈步时,脚踏旋转踏板脱离对棘爪复位顶杆的牵引,在顶杆复位弹簧的弹力下顶起棘爪离合顶杆进而顶起棘爪,分开棘爪与棘轮的啮合,此时膝关节处于自由旋转状态,可以迈步行走,而在脚步落地后,脚踏旋转板又被踏平,经钢丝绳牵引棘爪离合顶杆,又回到棘爪棘轮啮合状态,左右腿分别迈步时情况相同。如不需要膝关节有单向自锁功能,可将棘爪手动调节钮向上拨动,拉动棘爪脱离与棘轮的啮合,此时行走状态和正常走路相同。

调节蹲坐高度的方法有三种:

1.一腿向前迈步时掌握落地腿部弯曲程度,另一腿迈步落地时亦掌握相同弯曲度,双脚落地后即可由机械腿支撑身体重量。

2.双腿站立,踮起脚尖(使脚踏旋转板离开地面)向下弯曲腿部,至需要高度时脚跟落地,即可保持弯曲角度。

3.双脚站立,用双手向上拨动棘爪手动调节钮,膝部可自由弯曲,至合适位置,再将棘爪手动调节钮复位。

蹲坐时注意身体重心稍前倾,或手扶物体以保证身体稳定性。如身后有依靠物体则完全像座椅一样稳定。

以上对本发明的实施例进行了详细说明,但所述内容仅为本发明的较佳实施例,不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1