下肢辅助行走装置的制作方法

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1.本实用新型属于辅助行走技术领域，具体为下肢辅助行走装置。

背景技术：

2.我国因年老、患病和发生交通事故等原因出现下肢行走障碍的人基数较大，且数量处于逐年递增的状态。行走的不便使得下肢行走障碍人的生活质量降低，家庭劳动力减弱且经济压力增大；而行走作为人日常生活的必不可少的肢体运动，对于人的心脑血管及机体的健康有着重要的作用。为改善下肢行走障碍人的生活和提高生活独立性，国内外都对人体下肢康复机构及辅助行走装置进行了广泛研究，然而针对室内康复运动的机构占地面积大，只能在室内使用且移动不方便，辅助行走机器人则存在结构复杂，经济性不高不利于推广等问题。

技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于：为了解决上述提出的围绕满足下肢行走障碍人日常生活所需要的下肢运功姿态及助力需求问题，提供下肢辅助行走装置。
4.本实用新型采用的技术方案如下：下肢辅助行走装置，包括髋关节助力机构、膝关节助力机构、大腿调节杆和踝关节助力机构，所述髋关节助力机构的下端和所述膝关节助力机构的上端通过大腿调节杆连接，连接处设置大腿绑带，所述踝关节助力机构的上端与所述膝关节助力机构的下端连接，连接处设置小腿绑带。
5.通过采用上述技术方案，包括髋关节助力机构、膝关节助力机构和踝关节助力机构，分别在髋关节、膝关节和踝关节处分别进行针对性的助力，单腿通过5个自由度就可以满足使用者在日常生活状态下，如：平地行走、上下坡和爬楼梯等场景下基本的下肢行走姿态，通过减少装置的自由度降低整体结构的复杂度，降低成本，减轻重量。
6.在一优选的实施方式中，所述髋关节助力机构包括静平台、动平台和伸缩杆，万向铰在所述静平台和所述动平台上按等边三角形分布，所述万向铰将伸缩杆的两端分别与所述静平台和所述动平台连接。
7.通过采用上述技术方案，包括的髋关节助力机构为3-upu并联机构，静平台可用于固定电机，减少额外辅助结构，同时动平台可在相互垂直的三个方向进行移动，通过伸缩杆的带动，让动平台在两个方向同时移动可完成用三个移动自由度的运动实现髋关节所需的三个转动自由度的运动，以平动实现转动，转动惯性小，不易有动态误差，同时使得装置能够在较小的空间内完成多个自由度的复杂运动。
8.在一优选的实施方式中，所述膝关节助力机构的上端为大腿固定杆，所述大腿固定杆的上端与所述大腿调节杆连接，所述大腿固定杆的下端与小腿抬升杆连接，所述小腿抬升杆中设置滑槽，滑槽内嵌滑块，所述滑块的内侧与滚珠丝杠副上的螺母座连接，所述滑块的外侧与转动杆的一端连接，所述转动杆的另一端通过铰链与所述大腿固定杆连接，所述滚珠丝杠副置于箱体内，所述箱体的内部与所述小腿抬升杆的下端固定。
9.通过采用上述技术方案，包括的膝关节助力机构利用滚珠丝杠副中螺母座的移动带动滑块进行上下滑动，从而抬放小腿并完成膝关节的转动，并使得抬放小腿的过程中滑块受力稳定，小腿抬起和放下时人体能够将腿部的一部分重力转移到装置上，使得运动更轻松。
10.在一优选的实施方式中，所述踝关节助力机构包括鞋底支撑板、脚部抬升杆、踝关节驱动杆和驱动支撑座，所述鞋底支撑板装有脚部绑带，所述鞋底支撑板的两端通过铰链装有小腿固定薄片，所述小腿固定薄片的上端与驱动支撑座固定，所述脚部抬升杆与所述小腿固定薄片通过铰链连接，所述脚部抬升杆的一端与所述鞋底支撑板固定且另一端与承接杆连接，所述踝关节驱动杆的一端与承接杆连接，另一端与驱动支撑座连接。
11.通过采用上述技术方案，包括的踝关节助力机构采用杠杆原理对脚部进行抬升，从而对踝关节进行助力，采用对称式的结构设计且只有一个自由度的运动，能够在满足使用者抬脚步行需求的前提下，保护使用者踝关节不会向一边转动，降低了崴脚的风险，增加了对使用者踝关节的保护。
12.综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
13.1、本实用新型中，包括髋关节助力机构、膝关节助力机构和踝关节助力机构，分别在髋关节、膝关节和踝关节处分别进行针对性的助力，单腿通过5个自由度就可以满足使用者在日常生活状态下，如：平地行走、上下坡和爬楼梯等场景下基本的下肢行走姿态，通过减少装置的自由度降低整体结构的复杂度，降低成本，减轻重量。
14.2、本实用新型中，包括的髋关节助力机构为3-upu并联机构，静平台可用于固定电机，减少额外辅助结构，同时动平台可在相互垂直的三个方向进行移动，通过伸缩杆的带动，让动平台在两个方向同时移动可完成用三个移动自由度的运动实现髋关节所需的三个转动自由度的运动，以平动实现转动，转动惯性小，不易有动态误差，同时使得装置能够在较小的空间内完成多个自由度的复杂运动。
15.3、本实用新型中，包括的膝关节助力机构利用滚珠丝杠副中螺母座的移动带动滑块进行上下滑动，从而抬放小腿并完成膝关节的转动，并使得抬放小腿的过程中滑块受力稳定，小腿抬起和放下时人体能够将腿部的一部分重力转移到装置上，使得运动更轻松。
16.4、本实用新型中，包括的踝关节助力机构采用杠杆原理对脚部进行抬升，从而对踝关节进行助力，采用对称式的结构设计且只有一个自由度的运动，能够在满足使用者抬脚步行需求的前提下，保护使用者踝关节不会向一边转动，降低了崴脚的风险，增加了对使用者踝关节的保护。
17.5、本实用新型中，包括的大腿调节杆通过螺栓在不同位置拧紧的方式可以使装置具有人体身材的适应性，使用者在第一次穿戴后就可以将装置调节到适合自己的使用长度，后续穿戴不用再调节，简单方便且成本低。
18.6、本实用新型中，通过绑带穿戴于人体下肢，可调节松紧，具有一定的舒适度。
19.7、本实用新型中，不区分左右腿，可选择单腿使用或者利用两个相同的装置进行双腿助力，让使用者可根据所需灵活选择。
20.8、本实用新型中，各关节单独助力，使用者可根据所需助力的关节进行针对性的调节，增大所需助力的关节的助力强度，可以使得在助力行走过程中，装置给予人体下肢一定的自主发力运动的能力，让使用者的肌肉力量在辅助过程中可以慢慢强化。
附图说明
21.图1为本实用新型整体正视的结构示意图；
22.图2为本实用新型髋关节助力机构正视的结构示意图；
23.图3为本实用新型膝关节助力机构正视的结构示意图；
24.图4为本实用新型踝关节助力机构等轴测的结构示意图。
25.图中标记：1、髋关节助力机构；101、静平台；102、动平台；103、伸缩杆；104、万向铰；2、大腿调节杆；3、膝关节助力机构；301、大腿固定杆；302、小腿抬升杆；303、转动杆；304、滑块；305、箱体；4、大腿绑带；5、小腿绑带；6、踝关节助力机构；601、鞋底支撑板；602、脚部绑带；603、小腿固定薄片；604、驱动支撑座；605、脚部抬升杆；606、承接杆；607、踝关节驱动杆；7、滚珠丝杠副；701、螺母座。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
27.下面将结合图1-图4对本实用新型实施例的下肢辅助行走装置进行详细的说明。
28.实施例一：
29.本实用新型实施例提供的一种下肢辅助行走装置，参照图1，包括髋关节助力机构1、膝关节助力机构3、大腿调节杆2和踝关节助力机构6，髋关节助力机构1的下端和膝关节助力机构3的上端通过大腿调节杆2连接，连接处设置大腿绑带4，踝关节助力机构6的上端与膝关节助力机构3的下端连接，连接处设置小腿绑带5，可以拆开分别安置在不同的腿上进行关节助力，如左腿使用髋关节助力机构1和膝关节助力机构2共同助力，而右腿则单独使用踝关节助力机构6对踝关节进行助力。本实施例可在双腿关节所需助力情况不同的情况下，使助力机构分布在双腿的不同关节进行具有针对性的、更为有效的助力，使得装置的性价比大大提高。
30.参照图1和图2，髋关节助力机构1包括静平台101、动平台102和伸缩杆103，万向铰104在静平台101和动平台102上按等边三角形分布，万向铰104将伸缩杆103的两端分别与静平台101和动平台102连接，使用者将一条腿穿过静平台101和动平台102内部，并将静平台101贴于大腿根部。
31.将大腿调节杆2与动平台102下端通过螺栓连接固定，对比好自己的大腿的长度，将膝关节助力机构3通过螺栓连接在大腿调节杆2的合适位置，并用大腿绑带4和小腿绑带5进行初步固定；之后将脚部穿上踝关节助力机构6，将脚部绑带602绑在鞋上进行脚部固定后，将踝关节助力机构6上端与膝关节助力机构3中小腿抬升杆302进行固定连接。
32.使用者最后重新确认绑带的松紧度，穿戴好后，髋关节助力机构可带动髋关节进行即可进行直线行走、上下坡和爬楼梯的运动。
33.参照图1和图3，膝关节助力机构3的上端为大腿固定杆301，大腿固定杆301的上端与大腿调节杆2连接，大腿固定杆301的下端与小腿抬升杆302连接，小腿抬升杆302中设置
滑槽，滑槽内嵌滑块304，滑块304的内侧与滚珠丝杠副7上的螺母座701连接，滑块304的外侧与转动杆303的一端连接，转动杆303的另一端通过铰链与大腿固定杆301连接，滚珠丝杠副7置于箱体305内，箱体305的内部与小腿抬升杆302的下端固定，膝关节助力机构3利用滚珠丝杠副中螺母座701的移动带动滑块304进行上下滑动，从而抬放小腿并完成膝关节的转动，并使得抬放小腿的过程中滑块304受力稳定，小腿抬起和放下时人体能够将腿部的一部分重力转移到装置上，使得运动更轻松。
34.参照图1和图4，踝关节助力机构6包括鞋底支撑板601、脚部抬升杆605、踝关节驱动杆607和驱动支撑座604，鞋底支撑板601装有脚部绑带602，鞋底支撑板601的两端通过铰链装有小腿固定薄片603，小腿固定薄片603的上端与驱动支撑座604固定，脚部抬升杆605与小腿固定薄片603通过铰链连接，脚部抬升杆605的一端与鞋底支撑板601固定且另一端与承接杆606连接，踝关节驱动杆607的一端与承接杆606连接，另一端与驱动支撑座604连接，在使用者穿戴好后可以选择让某部分不进行驱动，靠自己的肌肉力量进行运动，如只让髋关节助力机构1和踝关节助力机构6进行驱动和助力，这样节省了装置的能源消耗，提高装置的使用年限。
35.本实用新型实施例一的下肢辅助行走装置的实施原理为：
36.包括髋关节助力机构1、膝关节助力机构3和踝关节助力机构6，分别在髋关节、膝关节和踝关节处分别进行针对性的助力，单腿通过5个自由度就可以满足使用者在日常生活状态下，如：平地行走、上下坡和爬楼梯等场景下基本的下肢行走姿态，通过减少装置的自由度降低整体结构的复杂度，降低成本，减轻重量。
37.包括的髋关节助力机构为3-upu并联机构，静平台101可用于固定电机，减少额外辅助结构，同时动平台102可在相互垂直的三个方向进行移动，通过伸缩杆103的带动，让动平台102在两个方向同时移动可完成用三个移动自由度的运动实现髋关节所需的三个转动自由度的运动，以平动实现转动，转动惯性小，不易有动态误差，同时使得装置能够在较小的空间内完成多个自由度的复杂运动。
38.包括的膝关节助力机构3利用滚珠丝杠副中螺母座701的移动带动滑块304进行上下滑动，从而抬放小腿并完成膝关节的转动，并使得抬放小腿的过程中滑块304受力稳定，小腿抬起和放下时人体能够将腿部的一部分重力转移到装置上，使得运动更轻松。
39.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.下肢辅助行走装置，包括髋关节助力机构(1)、膝关节助力机构(3)、大腿调节杆(2)和踝关节助力机构(6)，其特征在于：所述髋关节助力机构(1)的下端和所述膝关节助力机构(3)的上端通过大腿调节杆(2)连接，连接处设置大腿绑带(4)，所述踝关节助力机构(6)的上端与所述膝关节助力机构(3)的下端连接，连接处设置小腿绑带(5)。2.如权利要求1所述下肢辅助行走装置，其特征在于：所述髋关节助力机构(1)包括静平台(101)、动平台(102)和伸缩杆(103)，万向铰(104)在所述静平台(101)和所述动平台(102)上按等边三角形分布，所述万向铰(104)将伸缩杆(103)的两端分别与所述静平台(101)和所述动平台(102)连接。3.如权利要求1所述下肢辅助行走装置，其特征在于：所述膝关节助力机构(3)的上端为大腿固定杆(301)，所述大腿固定杆(301)的上端与所述大腿调节杆(2)连接，所述大腿固定杆(301)的下端与小腿抬升杆(302)连接，所述小腿抬升杆(302)中设置滑槽，滑槽内嵌滑块(304)，所述滑块(304)的内侧与滚珠丝杠副(7)上的螺母座(701)连接，所述滑块(304)的外侧与转动杆(303)的一端连接，所述转动杆(303)的另一端通过铰链与所述大腿固定杆(301)连接，所述滚珠丝杠副(7)置于箱体(305)内，所述箱体(305)的内部与所述小腿抬升杆(302)的下端固定。4.如权利要求1所述下肢辅助行走装置，其特征在于：所述踝关节助力机构(6)包括鞋底支撑板(601)、脚部抬升杆(605)、踝关节驱动杆(607)和驱动支撑座(604)，所述鞋底支撑板(601)装有脚部绑带(602)，所述鞋底支撑板(601)的两端通过铰链装有小腿固定薄片(603)，所述小腿固定薄片(603)的上端与驱动支撑座(604)固定，所述脚部抬升杆(605)与所述小腿固定薄片(603)通过铰链连接，所述脚部抬升杆(605)的一端与所述鞋底支撑板(601)固定且另一端与承接杆(606)连接，所述踝关节驱动杆(607)的一端与承接杆(606)连接，另一端与驱动支撑座(604)连接。

技术总结

本实用新型公开了下肢辅助行走装置，属于辅助行走装置领域，包括髋关节助力机构，髋关节助力机构为3-UPU并联机构，通过动平台在三个方向上的平动实现髋关节的三个转动自由度；髋关节助力机构下端通过大腿调节杆连接膝关节助力机构，膝关节助力机构包含大腿固定杆、小腿抬升杆、转动杆和滑块，利用滚珠丝杠副带动滑块滑动从而带动转动杆转动，实现膝关节的屈曲运动；踝关节助力机构采用杠杆原理对脚部进行抬升，从而对踝关节进行助力，完成踝关节跖屈和背屈运动。通过绑带固定于腿部后，对使用者下肢髋关节、膝关节和踝关节分别进行助力，可以让具有下肢行走障碍的使用者进行更轻松的室内外的平地行走、上下坡及爬楼梯等运动，增强生活独立性。增强生活独立性。增强生活独立性。