本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，包括小腿桿件、凸輪機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)、大腿桿件以及液壓機(jī)構(gòu)，所述小腿桿件與凸輪機(jī)構(gòu)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述鎖定機(jī)構(gòu)套設(shè)于大腿桿件上，所述凸輪機(jī)構(gòu)的另一端位于鎖定機(jī)構(gòu)與大腿桿件之間且與大腿桿件滑動(dòng)連接，所述液壓機(jī)構(gòu)的兩端分別與小腿桿件、大腿桿件鉸接。本發(fā)明專利技術(shù)提供的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，通過在大腿桿件和小腿桿件之間設(shè)置凸輪機(jī)構(gòu)，是外骨骼運(yùn)動(dòng)與人體腿部運(yùn)動(dòng)更加接近，減少兩者之間的干涉成都。通過在大腿桿件和凸輪機(jī)構(gòu)之間設(shè)置鎖定機(jī)構(gòu)，可以方便根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整外骨骼腿桿尺寸。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于外骨骼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
，具體涉及一種膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置。
技術(shù)介紹
當(dāng)前下肢外骨骼助力機(jī)器人大多數(shù)采用半擬人化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如針對人體的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)采用簡化的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)副，實(shí)際上人體膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)是脛骨和大腿骨在韌帶和肌肉帶動(dòng)下，兩者相對滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)，因而是變軸轉(zhuǎn)動(dòng)的；另一方面，理想的外骨骼關(guān)節(jié)與人體關(guān)節(jié)兩者的轉(zhuǎn)動(dòng)中心是對齊的，但由于個(gè)人關(guān)節(jié)尺寸存在差異，因而希望設(shè)計(jì)的外骨骼關(guān)節(jié)尺寸能夠調(diào)整，傳統(tǒng)的調(diào)整機(jī)構(gòu)大多通過螺母鎖定，屬于有級可調(diào)，且需要工具，操作麻煩。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是解決上述問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：一種膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，包括小腿桿件、凸輪機(jī)構(gòu)、鎖定機(jī)構(gòu)、大腿桿件以及液壓機(jī)構(gòu)，所述小腿桿件與凸輪機(jī)構(gòu)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述鎖定機(jī)構(gòu)套設(shè)于大腿桿件上用于鎖定凸輪機(jī)構(gòu)和大腿桿件之間的相對位置，，所述凸輪機(jī)構(gòu)的另一端位于鎖定機(jī)構(gòu)與大腿桿件之間且與大腿桿件滑動(dòng)連接，所述液壓機(jī)構(gòu)的兩端分別與小腿桿件、大腿桿件鉸接。優(yōu)選地，所述凸輪機(jī)構(gòu)包括一體成型的凸輪本體、底座及固定板，所述固定板和凸輪本體位于底座兩側(cè)，所述固定板與大腿桿件滑動(dòng)連接，所述凸輪本體轉(zhuǎn)動(dòng)中心處固定設(shè)有長桿二，所述長桿二的兩端與小腿桿件轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述凸輪本體上位于長桿二外緣處還設(shè)有弧形通槽，所述弧形通槽內(nèi)放置有長桿一，所述長桿一兩端與小腿桿件固定連接。優(yōu)選地，所述長桿一上套設(shè)有軸承一。優(yōu)選地，所述小腿桿件與凸輪機(jī)構(gòu)的連接端為中間凹陷兩側(cè)凸起結(jié)構(gòu)，所述兩側(cè)凸起上由上至下設(shè)有通槽和通孔，所述長桿一兩端穿設(shè)于通孔中并與通孔固定連接，所述長桿二的兩端穿設(shè)于通孔中并與通孔轉(zhuǎn)動(dòng)連接。優(yōu)選地，所述鎖定機(jī)構(gòu)包括未閉合的環(huán)形本體，所述環(huán)形本體未閉合處的兩端分別設(shè)有端座一和端座二，所述端座一上設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)的壓蓋，所述端座一和端座二之間穿設(shè)有可上下移動(dòng)的鎖芯組件，所述鎖芯組件一端與壓蓋連接，所述壓蓋下壓后另一端可扣住端座二的底面，同時(shí)帶動(dòng)鎖芯組件下移時(shí)環(huán)形本體收縮從而鎖緊凸輪機(jī)構(gòu)和大腿桿件。優(yōu)選地，所述鎖芯組件包括若干個(gè)拉桿以及套設(shè)于拉桿上的彈簧，所述彈簧一端與長桿固定連接，所述端座一設(shè)有凹槽二，所述凹槽二左右兩側(cè)壁之間設(shè)有可上下移動(dòng)的長桿
三，所述若干個(gè)拉桿均勻掛設(shè)于長桿三上，彈簧位于長桿三與凹槽底面之間，所述壓蓋端部穿設(shè)于長桿三上，并與長桿三轉(zhuǎn)動(dòng)連接。優(yōu)選地，所述固定板外表面設(shè)有若干個(gè)凹槽一。優(yōu)選地，所述液壓機(jī)構(gòu)包括相互連接的液壓缸和液壓桿，所述液壓缸的末端與大腿桿件鉸接，所述液壓桿的末端與小腿桿件鉸接。優(yōu)選地，所述大腿桿件外表面設(shè)有滑槽，所述固定板與滑槽滑動(dòng)連接。本專利技術(shù)的有益效果是：本專利技術(shù)提供的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，通過在大腿桿件和小腿桿件之間設(shè)置凸輪機(jī)構(gòu)，使大腿桿件和小腿桿件實(shí)現(xiàn)更貼近人體實(shí)際的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過在大腿桿件和凸輪機(jī)構(gòu)之間設(shè)置鎖定機(jī)構(gòu)，可以方便根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整外骨骼腿桿尺寸。附圖說明圖1是本專利技術(shù)膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例中凸輪機(jī)構(gòu)與小腿桿件爆炸示意圖；圖3是實(shí)施例鎖定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例鎖定機(jī)構(gòu)爆炸示意圖。附圖標(biāo)記說明：1、小腿桿件；2、凸輪機(jī)構(gòu)；3、鎖定機(jī)構(gòu)；4、大腿桿件；5、液壓缸；6、液壓桿；7、凹槽一；8、通槽；9、軸承一；10、長桿一；11、螺母；12、長桿二；13、軸承二；14、端蓋；15、彈簧；16、拉桿。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本專利技術(shù)做進(jìn)一步的說明：如圖1所示，本專利技術(shù)的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括小腿桿件1、凸輪機(jī)構(gòu)2、鎖定機(jī)構(gòu)3、大腿桿件4以及液壓機(jī)構(gòu)，小腿桿件1與凸輪機(jī)構(gòu)2的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，鎖定機(jī)構(gòu)3套設(shè)于大腿桿件4上用于鎖定凸輪機(jī)構(gòu)2和大腿桿件4之間的相對位置，，凸輪機(jī)構(gòu)2的另一端位于鎖定機(jī)構(gòu)3與大腿桿件4之間且與大腿桿件4滑動(dòng)連接，液壓機(jī)構(gòu)的兩端分別與小腿桿件、大腿桿件鉸接。如圖2所示，本專利技術(shù)凸輪機(jī)構(gòu)與小腿桿件爆炸示意圖。凸輪機(jī)構(gòu)2包括一體成型的凸輪本體、底座和固定板。凸輪本體和固定板位于底座的兩側(cè)。在本實(shí)施例中，固定板共有兩個(gè)，與底座形成中間凹陷兩側(cè)凸起的U型結(jié)構(gòu)。固定板外表面設(shè)有若干個(gè)凹槽一7。凸輪本體與底座形成中間凸起兩側(cè)凹陷的T型結(jié)構(gòu)。凸輪本體轉(zhuǎn)動(dòng)中心處設(shè)有圓孔，圓孔中通過過盈配合固定設(shè)有長桿二12，長桿二12通過兩個(gè)螺母進(jìn)一步固定其與凸輪本體相對位置。為便于裝配，兩個(gè)螺母分別采用六角螺母和圓形螺母。凸輪本體上位于長桿二12外緣處設(shè)
有弧形通槽，該弧形凹槽輪廓模擬人體膝關(guān)節(jié)中脛骨和大腿骨滑動(dòng)軌跡，其軌跡函數(shù)可通過分析不同年齡與身高的人群膝關(guān)節(jié)擬合而得，可使外骨骼運(yùn)動(dòng)與人體更加接近，減少兩者干涉程度。弧形通槽內(nèi)穿設(shè)有長桿一10，長桿一10可沿弧形凹槽輪廓滾動(dòng)。為減少長桿一10與弧形凹槽之間的摩擦，延長長桿一10的使用壽命，在長桿一10上套設(shè)有軸承一9。小腿桿件1與凸輪機(jī)構(gòu)的連接端處為兩側(cè)凸起中間凹陷結(jié)構(gòu)。兩側(cè)的凸起上邊緣為圓弧形結(jié)構(gòu)。凸起上對應(yīng)長桿一10處設(shè)有通孔，長桿一10兩端穿設(shè)于通孔中，同時(shí)，長桿一10兩端設(shè)置螺母11，螺母11通孔過盈配。使長桿一10與小腿桿件1固定連接。為便于裝配，長桿一10兩端的螺母11采用六角螺母和圓形螺母。凸起上對應(yīng)長桿二12位置處設(shè)有通槽8，長桿二12兩端穿設(shè)于通槽8中，且可在通槽8中轉(zhuǎn)動(dòng)。通槽8為橢圓形結(jié)構(gòu)，用于限制長桿二12的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。為減少長桿二12與通槽8之間的摩擦，在長桿二12的兩端套設(shè)軸承二13。值得說明的是，軸承一9和軸承二13并非一定要采用軸承，也可使用其他圓筒型物件套設(shè)于長桿一10/長桿二12上以減少摩擦。大腿桿件外表面出設(shè)有滑槽，固定桿與滑槽滑動(dòng)連接。如圖3-4所示，本專利技術(shù)鎖定機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。鎖定機(jī)構(gòu)3包括未閉合的環(huán)形本體，未閉合處分別設(shè)有端座一和端座二。端座一設(shè)有凹槽二。凹槽二的左、右兩側(cè)壁上設(shè)有長形凹槽，凹槽二的左、右兩側(cè)壁之間設(shè)有長桿三，長桿三兩端位于長形凹槽中，且可沿凹槽上下移動(dòng)。長桿三上穿設(shè)有壓蓋14，壓蓋與長桿三轉(zhuǎn)動(dòng)連接。在端座一和端座而之間設(shè)有鎖芯組件。在本實(shí)施例中，鎖芯組件包括若干個(gè)拉桿16以及套設(shè)于拉桿上的彈簧15，彈簧15一端與長桿固定連接。若干個(gè)拉桿16均勻掛設(shè)于長桿三上，彈簧15位于長桿三與凹槽底面之間。壓蓋14可轉(zhuǎn)動(dòng)端為弧形結(jié)構(gòu)。彈簧15用于增大壓力。需要鎖定時(shí)，壓蓋14下壓，導(dǎo)致彈簧15壓縮，因而帶動(dòng)拉桿16拉緊環(huán)形本體收縮，達(dá)到壓緊凸輪機(jī)構(gòu)2與大腿桿件4的作用。在本實(shí)施例中，環(huán)形本體內(nèi)表面與凸輪機(jī)構(gòu)2接觸部分還設(shè)有細(xì)小凹槽，增大滑動(dòng)摩擦力。鎖定機(jī)構(gòu)3可采用韌性較大的金屬材料構(gòu)成，與凸輪機(jī)構(gòu)2固定板的凹槽一相貼合，通過預(yù)緊壓力與大腿桿固定。值得說明的是，鎖定機(jī)構(gòu)主要用于凸輪機(jī)構(gòu)與大腿桿件之間的鎖緊定位，因而并不限定于本實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)，也可采用如扣件式來進(jìn)行。液壓機(jī)構(gòu)包括相互連接的液壓缸5和液壓桿6。液壓缸5的末端與大腿桿件4通過銷軸連接。液壓桿6的末端與小腿桿件1通過銷軸連接。液壓機(jī)構(gòu)主要用于為小腿桿件1提供動(dòng)力，完成屈伸動(dòng)作。整體而言，本專利技術(shù)提供的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，凸輪機(jī)構(gòu)上開設(shè)弧形凹槽，該弧形通槽使外骨骼運(yùn)動(dòng)與人體腿桿運(yùn)動(dòng)更加接近，減少了兩者干涉程度。凸輪機(jī)構(gòu)與大腿桿件<本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，其特征在于：包括小腿桿件(1)、凸輪機(jī)構(gòu)(2)、鎖定機(jī)構(gòu)(3)、大腿桿件(4)以及液壓機(jī)構(gòu)，所述小腿桿件(1)與凸輪機(jī)構(gòu)(2)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述鎖定機(jī)構(gòu)(3)套設(shè)于大腿桿件(4)上用于鎖定凸輪機(jī)構(gòu)(2)和大腿桿件(4)之間的相對位置，所述凸輪機(jī)構(gòu)(2)的另一端位于鎖定機(jī)構(gòu)(3)與大腿桿件(4)之間且與大腿桿件(4)滑動(dòng)連接，所述液壓機(jī)構(gòu)的兩端分別與小腿桿件(1)、大腿桿件(4)鉸接。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，其特征在于：包括小腿桿件(1)、凸輪機(jī)構(gòu)(2)、鎖定機(jī)構(gòu)(3)、大腿桿件(4)以及液壓機(jī)構(gòu)，所述小腿桿件(1)與凸輪機(jī)構(gòu)(2)的一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述鎖定機(jī)構(gòu)(3)套設(shè)于大腿桿件(4)上用于鎖定凸輪機(jī)構(gòu)(2)和大腿桿件(4)之間的相對位置，所述凸輪機(jī)構(gòu)(2)的另一端位于鎖定機(jī)構(gòu)(3)與大腿桿件(4)之間且與大腿桿件(4)滑動(dòng)連接，所述液壓機(jī)構(gòu)的兩端分別與小腿桿件(1)、大腿桿件(4)鉸接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，其特征在于：所述凸輪機(jī)構(gòu)(2)包括一體成型的凸輪本體、底座及固定板，所述固定板和凸輪本體位于底座兩側(cè)，所述固定板與大腿桿件(4)滑動(dòng)連接，所述凸輪本體轉(zhuǎn)動(dòng)中心處固定設(shè)有長桿二(12)，所述長桿二(12)的兩端與小腿桿件(1)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述凸輪本體上位于長桿二(12)外緣處還設(shè)有弧形通槽，所述弧形通槽內(nèi)放置有長桿一(10)，所述長桿一(10)兩端與小腿桿件(10)固定連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，其特征在于：所述長桿一(10)上套設(shè)有軸承一(9)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的膝關(guān)節(jié)外骨骼助力裝置，其特征在于：所述小腿桿件(1)與凸輪機(jī)構(gòu)的連接端為中間凹陷兩側(cè)凸起結(jié)構(gòu)，所述兩側(cè)凸起上由上至下設(shè)有通槽(8)和通孔，所述長桿一(10)兩端穿設(shè)于通孔中并與通孔固定連接，所述長桿二(12)的兩端穿設(shè)于通槽(8)中并與通槽(8)轉(zhuǎn)動(dòng)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：戴躍洪，唐鵬，唐逵，鄧程心，
申請(專利權(quán))人：成都潤惠科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川;51
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