来实现外骨骼机器人协调人体下肢按照正常的行走轨迹进行运动，转向功能则通过髋关节以及踝关节的旋内/旋外自由度来实现。
[0031]折叠时，先将两小腿从装置后方绕膝关节旋转副(即膝关节伸展/弯曲自由度)转动到极限程度后，再将大小腿同时从装置前方绕髋关节伸展/弯曲自由度转动到图8所示位置，最后再将大小腿同时绕髋关节旋内/旋外自由度转动即可折叠成附图8所示效果。
[0032]详述如下:
如图1所示，本发明的外骨骼包括背架1、髋关节组件16、大腿组件17、小腿组件18和踝关节组件14，所述的髋关节组件16安装在背架I上，大腿组件17上端与髋关节组件16相连，下端与小腿组件18的上端相连，小腿组件18的下端与踝关节组件19相连，踝关节组件19连接有鞋底15。大腿组件17主要由大腿上调杆7、大腿下调杆8、捆绑装置9和大腿驱动缸11组成，大腿驱动缸11的上端与大腿上调杆7的上端相连，下端与小腿组件18;大腿上调杆7和大腿下调杆8插接相连并通过紧固件固定实现大腿部的长度调节，捆绑装置9安装在大腿上调杆7上以便与使用者大腿相连，所述的大腿下调杆8呈弧形结构以便小腿组件18中的小腿上调杆10能绕连接大腿组件17和小腿组件18的膝关节转动收折;大腿上调杆7与髋关节组件16相连处能绕垂直轴回转实现左右跨步的同时，还能作绕额状轴的回转摆动实现前后跨步，髋关节组件16能作绕矢状轴的回转摆动实现抬腿。如图3所示，髋关节组件16主要由背负连块2、外展内收板3、髋部连扳4、横向调节板5和纵向调节板6组成，背负连块2用于与背架I固定相连，髋部连扳4与背负连块2固定相连，横向调节板5—端插入髋部连扳4中并通过紧固件固定，调节横向调节板5插入髋部连扳4的深度即能调节髋关节组件16的宽度使之与使用者的体宽相适应，横向调节板5的另一端与外展内收板3的内收端铰接相接相连，以便使外展内收板3作绕矢状轴的回转摆动进而实现髋关节组件16绕矢状轴的回转摆动，外展内收板3的外展端与纵向调节板6的一端插接相连，并通过紧固件实现纵向调节板6在外展内收板3外展端的固定以便使髋关节组件16能与使用者的体厚相匹配(宽度和厚度调节后的状态如图5所示)，纵向调节板6的另一端与大腿通过旋转副20相连(必要时，旋转副20也可通过电机进行驱动以进一步提升助力效果)，实现大腿的抬起落下运动，同时在髋关节下侧另有一水平旋转副21实现行走转向。小腿组件18主要由小腿上调杆10、小腿驱动缸12和小腿下调杆13组成，小腿上调杆10和小腿下调杆13插接相连并通过紧固件固定以适应使用者小腿的长度需要，小腿上调杆10通过膝关节与大腿组件铰接相连，在小腿上调杆10上安装有捆绑装置9，小腿下调杆13的下端固定在踝关节组件14上，小腿驱动缸12的上端与小腿上调杆10相连，小腿驱动缸12的下端也安装在踝关节组件14上。
[0033]本发明的踝关节组件14如图2、9所示，它包括小腿支撑件1'，小腿支撑件V的下端枢装在伸展弯曲轴2'上，伸展弯曲轴2'支承在伸展弯曲架3'上，伸展弯曲架3'在液压缸的驱动下带动整个脚踝装置绕伸展弯曲轴2'运动，伸展弯曲架3'固定在内收外展架5'上，内收外展架5'枢装在内收外展轴6'上，内收外展轴6'固定安装在支架7'上，支架7'通过其下部的销轴可转动地安装在鞋底旋转平板Y上，鞋底旋转平板9'固定安装在鞋底板11'上，鞋底板If上设有脚面固定件1(/。在支架7'上、内收外展架5'的两侧设有防止内收外展架5'过度转动的限位挡板8'。鞋底旋转平板9'设有供支架7'底部的限位销插入的弧形安全限位导向槽13'。所述的鞋底板11'安装有柔性缓冲垫12'，两者组成鞋底15。
[0034]本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1.一种可折叠便携式下肢外骨骼，它包括背架(I)、髋关节组件(16)、大腿组件(17)、小腿组件(18)和踝关节组件(14)，所述的髋关节组件(16)安装在背架(I)上，大腿组件(17)上端与髋关节组件(16)相连，下端与小腿组件(18)的上端相连，小腿组件(18)的下端与踝关节组件(19)相连，踝关节组件(19)连接有鞋底(15)，其特征是所述的大腿组件(17)主要由大腿上调杆(7)、大腿下调杆(8)、捆绑装置(9)和大腿驱动缸(11)组成，大腿驱动缸(11)的上端与大腿上调杆(7)的上端相连，下端与小腿组件(18)相连;大腿上调杆(7)和大腿下调杆(8)插接相连并通过紧固件固定实现大腿部的长度调节，捆绑装置(9)安装在大腿上调杆(7)上以便与使用者大腿相连，所述的大腿下调杆(8)呈弧形结构以便小腿组件(18)中的小腿上调杆(10)能绕连接大腿组件(17)和小腿组件(18)的膝关节转动收折；大腿上调杆(7)与髋关节组件(16)相连处能绕垂直轴回转实现旋内/旋外运动即左右转向的同时，还能作绕额状轴的回转摆动实现前后跨步功能，髋关节组件(16)能作绕矢状轴的回转摆动实现侧抬腿。2.根据权利要求1所述的可折叠便携式下肢外骨骼，其特征是所述的髋关节组件(16)主要由背负连块(2)、外展内收板(3)、髋部连扳(4)、横向调节板(5)和纵向调节板(6)组成，背负连块(2)用于与背架(I)固定相连，髋部连扳(4)与背负连块(2)固定相连，横向调节板(5)—端插入髋部连扳(4)中并通过紧固件固定，调节横向调节板(5)插入髋部连扳(4)的深度即能调节髋关节组件(16)的宽度使之与使用者的体宽相适应，横向调节板(5)的另一端与外展内收板(3)的内收端铰接相接相连，以便使外展内收板(3)作绕矢状轴的回转摆动进而实现外骨骼装置的侧抬腿功能，外展内收板(3)的外展端与纵向调节板(6)的一端插接相连，并通过紧固件实现纵向调节板(6)在外展内收板(3)外展端的固定以便使髋关节组件(16)能与使用者的体厚相匹配，纵向调节板(6)的另一端与大腿通过旋转副相连，实现大腿的抬起落下运动，同时在髋关节下侧另有一水平旋转副实现行走转向。3.根据权利要求1所述的可折叠便携式下肢外骨骼，其特征是所述的小腿组件(18)主要由小腿上调杆(10)、小腿驱动缸(12)和小腿下调杆(13)组成，小腿上调杆(10)和小腿下调杆(13)插接相连并通过紧固件固定以适应使用者小腿的长度需要，小腿上调杆(10)通过膝关节与大腿组件铰接相连，在小腿上调杆(10)上安装有捆绑装置(9)，小腿下调杆(13)的下端固定在踝关节组件(14)上，小腿驱动缸(12)的上端与小腿上调杆(10)相连，小腿驱动缸(12)的下端也安装在踝关节组件(14)上。4.根据权利要求1所述的可折叠便携式下肢外骨骼，其特征是所述的踝关节组件(14)包括小腿支撑件(V )，小腿支撑件(V )的下端枢装在伸展弯曲轴(2')上，伸展弯曲轴(2')支承在伸展弯曲架(3,)上，伸展弯曲架(3')在液压缸的驱动下带动整个脚踝装置绕伸展弯曲轴(2,)运动，伸展弯曲架(3')固定在内收外展架(5,)上，内收外展架(5,)枢装在内收外展轴(6,)上，内收外展轴(6,)固定安装在支架(7,)上，支架(7,)通过其下部的销轴可转动地安装在鞋底旋转平板(9')上，鞋底旋转平板(9')固定安装在鞋底板(11')上，鞋底板(IlD上设有脚面固定件(10')。5.根据权利要求4所述的可折叠便携式下肢外骨骼，其特征是在支架(70上、内收外展架(5')的两侧设有防止内收外展架(5')过度转动的限位挡板(8')。6.根据权利要求4所述的可折叠便携式下肢外骨骼，其特征是所述的鞋底旋转平板O7 )设有供支架(7')底部的限位销插入的弧形安全限位导向槽(13')。7.根据权利要求4所述的三自由度下肢助力外骨骼踝关节，其特征是所述的鞋底板(Il7 )安装有柔性缓冲垫(12')。
【专利摘要】一种可折叠便携式下肢外骨骼，它包括背架（1）和大腿组件（17），其特征是所述的大腿组件（17）主要由大腿上调杆（7）、大腿下调杆（8）、捆绑装置（9）和大腿驱动缸（11）组成，大腿驱动缸（11）与大腿上调杆（7）相连；大腿上调杆（7）和大腿下调杆（8）插接相连，捆绑装置（9）安装在大腿上调杆（7）上，所述的大腿下调杆（8）呈弧形结构以便小腿组件（18）中的小腿上调杆（10）能转动收折；大腿上调杆（7）与髋关节组件（16）相连处能绕垂直轴回转的同时，还能作绕额状轴的回转摆动，髋关节组件（16）能作绕矢状轴的回转摆动。本发明实现了人体外骨骼的收叠运输，具有体积小运输投送方便的优点。
【IPC分类】A61H3/00, A61H1/02, A61F4/00
【公开号】CN105686927
【申请号】CN201610009000
【发明人】宋胜利, 赵明, 邹正宇, 白攀峰, 陈文浩, 孙佳星
【申请人】中国人民解放军理工大学
【公开日】2016年6月22日
【申请日】2016年1月8日