髋关节外骨骼装置的制作方法

本发明涉及穿戴式外骨骼技术领域，具体而言，涉及一种髋关节外骨骼装置。

背景技术：

人体髋关节具有3个自由度，具体可以进行屈曲/伸展、内收/外展以及内旋/外旋。现有的髋关节外骨骼结构在人穿戴后，一般可以进行屈曲和伸展，但对于其它两个自由度活动受限，使穿戴者无法自由活动，引起穿戴者不适。

技术实现要素：

本发明提供一种髋关节外骨骼装置，以解决现有技术中的髋关节外骨骼结构穿戴后活动受限的问题。

本发明提供了一种髋关节外骨骼装置，髋关节外骨骼装置包括：腰部固定组件；腿部固定组件，腿部固定组件包括支撑件、第一固定件以及转动机构，第一固定件用于与腿部固定，转动机构位于支撑件和第一固定件之间，支撑件具有相对设置的第一端和第二端，支撑件的第一端与腰部固定组件可转动连接，支撑件能够相对腰部固定组件在前后方向上摆动，支撑件的第二端与转动机构连接，第一固定件通过转动机构能够相对支撑件在水平方向上转动。

进一步地，转动机构包括：第一配合件，固定在支撑件的第二端上；第二配合件，与第一配合件可活动连接，第二配合件固定在第一固定件上，第一固定件通过第一配合件和第二配合件配合以相对支撑件在水平方向上转动。

进一步地，髋关节外骨骼装置还包括：连杆组件，设置在腰部固定组件与支撑件的第一端之间，支撑件通过连杆组件能够相对腰部固定组件在左右方向上摆动。

进一步地，连杆组件包括：第一连接杆，第一连接杆的一端与腰部固定组件连接；第二连接杆，第二连接杆的一端与第一连接杆的另一端铰接，第二连接杆的另一端与支撑件的第一端连接。

进一步地，腰部固定组件包括：支架，第一连接杆与支架连接；第二固定件，设置在支架上，第二固定件与支架配合以与腰部固定连接。

进一步地，髋关节外骨骼装置包括两个腿部固定组件和两个连杆组件，腿部固定组件与连杆组件一一对应设置，且两个腿部固定组件和两个连杆组件均与支架对称设置。

进一步地，髋关节外骨骼装置还包括：调节机构，设置在第一连接杆与支架之间，调节机构用于调节两个第一连接杆的间距。

进一步地，调节机构包括：齿轮，位于支架的中部，且齿轮可转动地设置在支架上；两个齿条，两个齿条分别与齿轮啮合，且两个齿条对称设置在齿轮的两侧，两个齿条与两个第一连接杆一一对应连接。

进一步地，调节机构还包括锁紧件，锁紧件设置在齿轮上，锁紧件具有锁定齿轮的锁定状态和解锁状态。

进一步地，调节机构还包括：滑块，设置在齿条与第一连接杆之间；导轨，设置在支架上，滑块可移动地设置在导轨内。

进一步地，髋关节外骨骼装置还包括：驱动组件，设置在第二连接杆与支撑件的第一端之间，驱动组件能够驱动支撑件相对腰部固定组件在前后方向上摆动。

应用本发明的技术方案，该髋关节外骨骼装置包括腰部固定组件和腿部固定组件，其中，腿部固定组件包括支撑件、第一固定件以及转动机构，将转动机构设置在支撑件与第一固定件之间，以使第一固定件可以相对支撑件在水平方向上转动，这样穿戴者在穿戴后其髋关节可以进行内旋/外旋运动；通过将支撑件的第一端与腰部固定组件可转动连接，使支撑件能够相对腰部固定组件在前后方向上摆动，这样即可使髋关节实现屈曲/伸展。通过本申请提供的技术方案能够满足髋关节2个自由度，方便穿戴者进行内旋/外旋、屈曲/伸展运动，扩大了穿戴者的活动范围，提高了装置穿戴的舒适性和灵活性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明实施例提供的髋关节外骨骼装置的立体图；

图2示出了根据本发明实施例提供的髋关节外骨骼装置的后视图；

图3示出了根据本发明实施例提供的髋关节外骨骼装置的左视图；

图4示出了根据本发明实施例提供的髋关节外骨骼装置的穿戴示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、腰部固定组件；11、支架；12、第二固定件；

20、腿部固定组件；21、支撑件；22、第一固定件；

30、转动机构；31、第一配合件；32、第二配合件；

41、第一连接杆；42、第二连接杆；

51、齿轮；52、齿条；53、锁紧件；

60、驱动组件。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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所示，本申请实施例提供了一种髋关节外骨骼装置，该髋关节外骨骼装置包括：腰部固定组件10和腿部固定组件20，其中，腰部固定组件10用于与腰部进行固定。腿部固定组件20包括支撑件21、第一固定件22以及转动机构30，第一固定件22用于与腿部固定，转动机构30位于支撑件21和第一固定件22之间，支撑件21具有相对设置的第一端和第二端，支撑件21的第一端与腰部固定组件10可转动连接，以使支撑件21能够相对腰部固定组件10在前后方向上摆动，支撑件21的第二端与转动机构30连接，第一固定件22通过转动机构30能够相对支撑件21在水平方向上转动。其中，第一固定件22可以设置为绑带。参照图4，前后方向为x轴所在方向，左右方向为y轴所在方向，第一固定件22相对支撑件21在水平方向上转动，即为第一固定件22以z轴为轴线进行转动。

通过本申请提供的技术方案，腿部固定组件20包括支撑件21、第一固定件22以及转动机构30，将转动机构30设置在支撑件21与第一固定件22之间，以使第一固定件22可以相对支撑件21在水平方向上转动，这样穿戴者在穿戴后其髋关节可以进行内旋/外旋运动；通过将支撑件21的第一端与腰部固定组件10可转动连接，使支撑件21能够相对腰部固定组件10在前后方向上摆动，这样即可使髋关节实现屈曲/伸展运动。通过本申请提供的技术方案能够满足髋关节2个自由度，方便穿戴者进行内旋/外旋、屈曲/伸展运动，扩大了穿戴者的活动范围，提高了装置穿戴的舒适性和灵活性。

如图3所示，该转动机构30包括第一配合件31和第二配合件32。第一配合件31固定在支撑件21的第二端上，第二配合件32与第一配合件31可活动连接，第二配合件32固定在第一固定件22上，第一固定件22通过第一配合件31和第二配合件32配合以相对支撑件21在水平方向上转动。

具体的，第一配合件31和第二配合件32可以为两个可相对滑动的滑块，在第一配合件31和第二配合件32之间设置滚珠，以实现二者的相对滑动，将第一配合件31和第二配合件32设置为弧形结构，以实现第一固定件22相对支撑件21在水平方向上转动。

当然，还可将第一配合件31和第二配合件32中的其中一个设置为导轨，将第一配合件31和第二配合件32中的另一个设置为滑块，将导轨设置为弧形，将滑块可移动地设置在该弧形导轨内，即可实现第一固定件22相对支撑件21在水平方向上转动。

其中，该髋关节外骨骼装置还包括连杆组件，连杆组件设置在腰部固定组件10与支撑件21的第一端之间，支撑件21通过连杆组件能够相对腰部固定组件10在左右方向上摆动。通过上述结构，可以使穿戴者的髋关节进行内收/外展运动，如此可以满足髋关节在3个自由度的运动，进一步提高装置的灵活性和舒适性，便于穿戴者使用。并且，利用连杆组件实现上述运动，其结构简单，便于设计和安装。

具体的，该连杆组件包括：第一连接杆41和第二连接杆42。其中，第一连接杆41的一端与腰部固定组件10连接，第一连接杆41的另一端与第二连接杆42的一端铰接，第二连接杆42的另一端与支撑件21的第一端连接。如此可以实现第二连接杆42相对第一连接杆41摆动，进而可以实现腿部固定组件20相对腰部固定组件10在左右方向上摆动。

其中，第一连接杆41与腰部固定组件10可以固定连接，也可设计为铰接。在本实施例中，第一连接杆41与腰部固定组件10为固定连接，这样可以限制第二连接杆42的摆动范围，进而能够限制腿部固定组件20相对腰部固定组件10的活动范围，提高装置结构的稳定性，避免穿戴者因为活动过度而造成损伤。

该腰部固定组件10包括：支架11和第二固定件12。第一连接杆41与支架11连接，第二固定件12设置在支架11上，第二固定件12与支架11配合以与腰部固定连接。第二固定件12可以设置为绑带。通过支架11和第二固定件12与腰部进行固定，其结构简单，方便穿戴者进行穿戴。

具体的，该髋关节外骨骼装置包括两个腿部固定组件20和两个连杆组件，腿部固定组件20与连杆组件一一对应设置，且两个腿部固定组件20和两个连杆组件均与支架11对称设置。

如图2所示，该髋关节外骨骼装置还包括调节机构，调节机构设置在第一连接杆41与支架11之间，调节机构用于调节两个第一连接杆41的间距。通过设置调节机构，可以提高装置与穿戴者的适配性，以根据穿戴者不同身材尺寸调节两个腿部固定组件20的间距，以适应不同穿戴人群。

具体的，该调节机构包括：齿轮51和两个齿条52。齿轮51位于支架11的中部，且齿轮51可转动地设置在支架11上，两个齿条52分别与齿轮51啮合，且两个齿条52对称设置在齿轮51的两侧，两个齿条52与两个第一连接杆41一一对应连接。通过上述结构配合，转动齿轮51可以使两个齿条52同步相向移动或反向移动，进而能够使两个腿部固定组件20的中心始终与腰部固定组件10的中心重合，使装置整体始终为对称结构。

其中，该调节机构还包括锁紧件53，锁紧件53设置在齿轮51上，锁紧件53具有锁定齿轮51的锁定状态和解锁状态。通过设置锁紧件53可以在不需要调整两个第一连接杆41的间距时，利用锁紧件53将齿轮51固定，以避免齿轮51随意转动。具体的，该锁紧件53设置为胀紧套，将胀紧套套设在齿轮51上，利用胀紧套锁定或解锁齿轮51，其结构简单、便于锁紧齿轮51。

在本实施例中，该调节机构还包括：滑块和导轨。滑块设置在齿条52与第一连接杆41之间，齿条52通过滑块与第一连接杆41连接，导轨设置在支架11上，滑块可移动地设置在导轨内。导轨可以为单独结构，也可在支架11上设置通槽，将通槽作为导轨。利用上述结构可以为第一连接杆41和齿条52提供导向，使第一连接杆41和齿条52相对支架11平稳移动，提高了装置整体的稳定性。

具体的，该髋关节外骨骼装置还包括驱动组件60，驱动组件60设置在第二连接杆42与支撑件21的第一端之间，驱动组件60能够驱动支撑件21相对腰部固定组件10在前后方向上摆动。通过设置驱动组件60，可以为支撑件21相对腰部固定组件10在前后方向上摆动提供动力，辅助穿戴者运动，降低穿戴者的运动负荷。

通过本申请提供的髋关节外骨骼装置，将第二连接杆42与支撑件21可转动连接，能够实现髋关节的屈曲/伸展，将第一连接杆41与第二连接杆42铰接，能够实现髋关节的内收/外展，将第一固定件22通过转动机构30与支撑件21可转动连接，能够实现髋关节的内旋/外旋。通过上述结构满足了髋关节3个自由度的运动要求，使穿戴者在穿戴后能够灵活运动，提高了装置的舒适性和灵活性，且上述装置结构简单，便于穿戴者穿戴，其制造成本低。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。