一种新型穿戴式体位自适应外骨骼装置的制作方法

本发明属于医疗康复领域，具体涉及一种穿戴式体位骨骼装置。

背景技术：

外骨骼机器人是融合了机械、仿生、控制、人机工程学等研究领域的复合系统,穿戴于人体肢体外侧帮助人体行走、负重或者实现其他功能,在为人体提供支撑保护和支撑功能的同时,辅助人体完成系列复杂的运动。近年来,外骨骼机器人的应用价值越来越得到国内外的广泛关注，首先是军用这方面的理论研究，例如单兵下肢外骨骼助力系统的成功开发应用，随着机械、电子、控制、计算机、传感器等的不断创新与进步，下肢外骨骼助力系统越来越完善，功能也越来越强大。集中于医学康复方面的一定功能的外骨骼助力装置也就应运而生

本设计应用了人体外骨骼中重要的支撑功能以及简单的人工智能，针对需在不同下肢体位停留的人群，本下肢携行外骨骼支撑装置能够在不同下肢体位，通过电磁阀门的控制，向使用者提供足够的支撑力，辅助其在该体位上保持静止，且保证腿部不受力的作用，有效地缓解了下肢肌肉劳损、避免了静脉曲张以及保护了髋膝关节。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供新型穿戴式体位自适应外骨骼装置，本发明所要解决的问题是：提供一种新型穿戴式体位自适应外骨骼装置，该装置重量轻，穿戴方便，既能满足在辅助体位静止时提供足够的支撑力，又能不限制人体自由活动。

本发明提供了一种新型穿戴式体位自适应外骨骼装置，具有这样的特征，包括骨架单元，以及设置在骨架单元上的支撑单元，其中，骨架单元包括：用于绑在使用者大腿部后侧的大腿组件，具有与大腿部相连的至少一个大腿连接件和与大腿连接件相连的大腿板，用于绑在使用者小腿部后侧的小腿组件，具有与小腿部相连的至少一个小腿连接件和与小腿连接件相连的小腿板，小腿板的上端与大腿板的下端转动连接，踝足支撑板，踝足支撑板的上端与小腿板的下端转动连接，用于绑在使用者脚掌部的足托组件，具有与脚掌部相连的至少一个脚掌连接件和与脚掌连接件相连的足托支撑板，足托支撑板的后跟端与踝足支撑板的下端固定连接，支撑单元设置在骨架单元远离使用者腿部的一侧，包括：电磁阀组件、电源、气缸组件、进气软管、出气软管、大腿支座以及尾部底座，电磁阀组件固定设置在大腿板上，电源设置在电磁阀组件上，大腿支座固定设置在大腿板上，尾部底座固定设置在踝足支撑板上，气缸组件的一端与大腿支座连接，另一端与尾部底座连接，进气软管与出气软管分别连接电磁阀组件和气缸组件。

在本发明提供的新型穿戴式体位自适应外骨骼装置中，还可以具有这样的特征：其中，大腿连接件、小腿连接件以及脚掌连接件均为绑带。

另外，在本发明提供的新型穿戴式体位自适应外骨骼装置中，还可以具有这样的特征：其中，大腿连接件、小腿连接件以及脚掌连接件的数量均为两个，两个大腿连接件分别设置在大腿板的两端，两个小腿连接件分别设置在小腿板的两端，两个脚掌连接件分别设置在足托支撑板的两端。

另外，在本发明提供的新型穿戴式体位自适应外骨骼装置中，还可以具有这样的特征：其中，小腿板的上端与大腿板的下端为铰接。

另外，在本发明提供的新型穿戴式体位自适应外骨骼装置中，还可以具有这样的特征：其中，小腿板的下端与踝足支撑板的上端为铰接。

发明的作用与效果

本发明解决问题所采用的技术方案是：一种新型穿戴式体位自适应外骨骼装置，包括大腿板，小腿板，踝足支撑板，足托支撑板，大腿板和踝足支撑板安装有支撑结构，支撑结构主要以电源电磁阀，气管接头，气缸，气管组成且气缸内预先密封有高压气体。电磁阀通电时气缸两个气室空气流通，气杆可任意伸缩，使穿戴者可自由行走，需保持体位静止时，关闭电磁阀，气缸两气室空气不流通，气缸内的高压气体可使气缸支撑人体产生的压力，达到装置在辅助体位静止时提供足够支撑力的目的。本发明的有益效果是：在实现辅助人体多体位停留的功能的同时又不影响正常行走。根据病人身体尺寸的差异，大腿板，小腿板，踝足支撑板，足托支撑板可通过快速成型法定制。

附图说明

图1是本发明的实施例中新型穿戴式体位自适应外骨骼装置示意图；

图2是本发明的实施例中电磁阀示意图；以及

图3是本发明的实施例中气缸示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明所涉及的新型穿戴式体位自适应外骨骼装置作具体阐述。

实施例

如图1所示，新型穿戴式体位自适应外骨骼装置包括骨架单元，以及设置在骨架单元上的支撑单元。

骨架单元包括：

大腿组件，用于绑在使用者大腿部后侧，具有与大腿部相连的至少一个大腿连接件和与大腿连接件相连的呈长条形的大腿板1，实施例中大腿连接件为绑带，数量为两个，分别设置在大腿板1的上端的大腿上绑带12和下端的大腿下绑带13。

小腿组件，用于绑在使用者小腿部后侧，具有与小腿部相连的至少一个小腿连接件和与小腿连接件相连的呈长条形的小腿板2，小腿板2的上端与大腿板1的下端转动连接，实施例中，小腿板2的上端与大腿板1的下端为铰接；小腿连接件为绑带，数量为两个，分别设置在小腿板2的上端的小腿上绑带14和下端的小腿下绑带15。

踝足支撑板3，踝足支撑板3的上端与小腿板2的下端转动连接，实施例中，踝足支撑板3的上端与小腿板2的下端为铰接。

足托组件，用于绑在使用者的脚掌部，具有与脚掌部相连的至少一个脚掌连接件和与脚掌连接件相连的足托支撑板4，足托支撑板4的后跟端与踝足支撑板3的下端固定连接，实施例中，足托支撑板4的后跟端与踝足支撑板3的下端通过螺钉固定连接，脚掌连接件为绑带，数量为两个，分别为设置在足托支撑板4的两端的脚后绑带16和脚前绑带17。

支撑单元设置在骨架单元远离使用者腿部的一侧，包括：电磁阀组件5、电源6、气缸组件9、进气软管7、出气软管8、大腿支座10以及尾部底座11。

电磁阀组件5固定设置在大腿板1上，如图2所示，电磁阀组件5包括气管接头5-1、气管接头5-2、电磁阀5-3，实施例中，电磁阀5-3与大腿板1通过粘接连接；电源6设置在电磁阀组件5上，实施例中，电源6与电磁阀组件5通过粘接连接；大腿支座10固定设置在大腿板1上；尾部底座11固定设置在踝足支撑板3上；如图3所示，气缸组件9包括气管接头9-1、气管接头9-2、气缸9-3，气缸9-3的一端与大腿支座10通过螺栓连接，另一端与尾部底座11通过螺栓连接；进气软管7的一端通过气管接头5-1与电磁阀5-3连接，另一端通过气管接头9-1与气缸9-3连接；出气软管8的一端通过气管接头5-2与电磁阀5-3连接，另一端通过气管接头9-2与气缸9-3连接。

实施例中，大腿上绑带12、大腿下绑带13与大腿板1通过螺丝连接，小腿上绑带14、小腿下绑带15与小腿板2通过螺丝连接，脚后绑带16、脚前绑带17与足托支撑板4通过沉头螺丝进行连接。

支撑单元由电源6、电磁阀5、气管接头、气缸9，气管组成且气缸内预先密封有高压气体。电磁阀5通电时气缸9两个气室空气流通，气杆可任意伸缩，使穿戴者可自由行走，需保持体位静止时，关闭电磁阀5，气缸两气室空气不流通，气缸9内的高压气体可使气缸支撑人体产生的压力，达到装置在辅助体位静止时提供足够支撑力的目的。

使用者通过绑带与身体固定，打开电源6即可自由行走，当腿部弯曲产生不同体位时，关闭电源6，该装置即可支撑不同体位下的人体重量。

实施例的作用与效果

本实施例解决问题所采用的技术方案是：一种新型穿戴式体位自适应外骨骼装置，包括大腿板，小腿板，踝足支撑板，足托支撑板，大腿板和踝足支撑板安装有支撑结构，支撑结构主要以电源电磁阀，气管接头，气缸，气管组成且气缸内预先密封有高压气体。电磁阀通电时气缸两个气室空气流通，气杆可任意伸缩，使穿戴者可自由行走，需保持体位静止时，关闭电磁阀，气缸两气室空气不流通，气缸内的高压气体可使气缸支撑人体产生的压力，达到装置在辅助体位静止时提供足够支撑力的目的。

本实施例的有益效果是：在实现辅助人体多体位停留的功能的同时又不影响正常行走。根据病人身体尺寸的差异，大腿板，小腿板，踝足支撑板，足托支撑板可通过快速成型法定制。

另外，小腿板的上端与大腿板的下端为铰接，铰接方式简单可靠，容易制作。

进一步地，大腿连接件、小腿连接件以及脚掌连接件均为绑带，绑带具有连接方便和牢靠的特点，并且具有采购成本低的优点。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。