【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及外骨骼機器人，尤其涉及一種自適應步態的無源膝關節外骨骼。
技術介紹
1、外骨骼技術是目前提升人體運動效能最具優勢的方法之一。其中，膝關節外骨骼主要有支撐體重、提升下肢關節轉動能力、減小關節損傷等功能。
2、現有的膝關節外骨骼主要采用彈簧或者阻尼器作為儲能機構，這些儲能機構隨膝關節的旋轉角度變化在儲能和釋放能量的狀態間切換，以實現助力功能；在部分步態下，這些儲能機構的儲能和釋放能量的過程反而會阻礙使用者發力，影響正常步態。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種自適應步態的無源膝關節外骨骼，用以解決現有技術中膝關節外骨骼在部分步態下會阻礙使用者發力，影響正常步態的問題。
2、本專利技術提供一種自適應步態的無源膝關節外骨骼，包括：
3、大腿護板組件，所述大腿護板組件用于和人體大腿綁縛固定；
4、小腿護板組件，所述小腿護板組件用于和人體小腿綁縛固定；所述小腿護板組件和所述大腿護板組件可轉動地連接；所述小腿護板組件上設有棘輪和離合機構；所述離合機構可以在鎖定狀態和解鎖狀態間切換，在所述鎖定狀態，所述離合機構與所述棘輪嚙合鎖定；在所述解鎖狀態，所述棘輪可相對所述小腿護板組件轉動；
5、彈性儲能機構，所述彈性儲能機構的一端和所述大腿護板組件連接，另一端和所述棘輪連接。
6、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述離合機構包括棘爪組件、彈性復位件和驅動組件；
7、所述棘爪組件可轉動地設置于所
8、所述離合機構處于解鎖狀態，所述彈性復位件處于自然狀態；所述離合機構處于鎖定狀態，所述棘爪組件與所述棘輪嚙合，所述彈性復位件受到所述棘爪組件擠壓而產生形變。
9、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述驅動組件還包括氣囊、氣管、氣閥和頂塊；所述氣囊用于設置于腳底；
10、所述氣囊通過所述氣管與所述氣閥連通，所述氣閥設置有連通所述氣閥的內腔和外部的通孔，所述頂塊可移動插設于所述通孔；所述頂塊與所述棘爪組件抵接；
11、在所述氣囊內的氣體完全通入所述氣閥時，所述頂塊驅動所述棘爪組件與所述棘輪嚙合；在所述氣囊不受到擠壓時，所述彈性復位件驅動所述棘爪組件與所述棘輪分離并驅動所述頂塊復位。
12、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述氣囊包括平面側和與所述平面側相背的形變側；
13、所述平面側用于與腳底接觸，所述形變側用于隨所述氣囊內氣體量的變化產生形變。
14、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，還包括第一連接件和第二連接件，所述第一連接件和所述大腿護板組件繞第一轉軸可轉動地連接，所述第二連接件和所述小腿護板組件繞第二轉軸可轉動地連接，所述第一連接件和所述第二連接件繞第三轉軸可轉動地連接；
15、所述第一轉軸和所述第二轉軸與所述大腿護板組件所在平面垂直；所述第三轉軸與所述大腿護板組件所在平面平行。
16、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述彈性儲能機構包括彈簧以及相對設置的第一彈簧座和第二彈簧座；
17、所述彈簧的一端與所述第一彈簧座連接，另一端與所述第二彈簧座連接；所述第一彈簧座與所述大腿護板組件連接，所述第二彈簧座與所述棘輪連接；
18、所述第一彈簧座和所述第二彈簧座兩者中的一者設置有沿所述彈簧的伸縮方向延伸的導向槽，另一者上設置有與所述導向槽適配的導向部；所述導向部可滑動地插設于所述導向槽中。
19、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述彈簧成對設置，任一對所述彈簧分別設置于所述導向槽的兩側，并關于所述導向槽的中軸線呈軸對稱設置。
20、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述彈性儲能機構還包括預緊件；
21、所述預緊件與所述第一彈簧座和所述第二彈簧座兩者中的一者相連接，并在所述解鎖狀態與另一者相抵接，以使所述第一彈簧座和所述第二彈簧座之間具有初始間距。
22、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述第二彈簧座上設有螺紋孔，所述預緊件上設有與所述螺紋孔適配的螺紋，所述預緊件穿過所述螺紋孔與所述第一彈簧座抵接。
23、根據本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，所述大腿護板組件遠離所述小腿護板組件的一端設有沿大腿周向延伸的接觸部，用于與大腿相貼合。
24、本專利技術的自適應步態的無源膝關節外骨骼，大腿護板組件和小腿護板組件分別與人體的大腿和小腿綁縛固定，使大腿護板組件和小腿護板組件分別隨大腿和小腿運動。同時，通過在小腿護板組件上設置有棘輪和離合機構，并將棘輪和大腿護板組件通過彈性儲能機構連接，在離合機構鎖定棘輪時，棘輪和小腿護板組件相對固定，在膝關節轉動時，棘輪和大腿護板組件能夠拉伸或釋放彈性儲能機構，實現儲能助力功能；離合機構處于解鎖狀態時，棘輪可相對小腿護板組件轉動，在膝關節轉動時，棘輪可以轉動以保持彈性儲能機構的形態，不起到儲能助力功能，使用者可以根據步態合理切換離合機構的狀態，可以在部分步態下解除自適應步態的無源膝關節外骨骼的儲能和助力功能，以避免自適應步態的無源膝關節外骨骼阻礙使用者發力，有效解決了現有技術中膝關節外骨骼在部分步態下會阻礙使用者發力，影響正常步態的問題。
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1.一種自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述離合機構包括棘爪組件、彈性復位件和驅動組件；
3.根據權利要求2所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述驅動組件還包括氣囊、氣管、氣閥和頂塊；所述氣囊用于設置于腳底；
4.根據權利要求3所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述氣囊包括平面側和與所述平面側相背的形變側；
5.根據權利要求1所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，還包括第一連接件和第二連接件，所述第一連接件和所述大腿護板組件繞第一轉軸可轉動地連接，所述第二連接件和所述小腿護板組件繞第二轉軸可轉動地連接，所述第一連接件和所述第二連接件繞第三轉軸可轉動地連接；
6.根據權利要求1所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述彈性儲能機構包括彈簧以及相對設置的第一彈簧座和第二彈簧座；
7.根據權利要求6所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述彈簧成對設置，任一對所述彈簧分別設置
8.根據權利要求6所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述彈性儲能機構還包括預緊件；
9.根據權利要求8所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述第二彈簧座上設有螺紋孔，所述預緊件上設有與所述螺紋孔適配的螺紋，所述預緊件穿過所述螺紋孔與所述第一彈簧座抵接。
10.根據權利要求1所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述大腿護板組件遠離所述小腿護板組件的一端設有沿大腿周向延伸的接觸部，用于與大腿相貼合。
...【技術特征摘要】
1.一種自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述離合機構包括棘爪組件、彈性復位件和驅動組件；
3.根據權利要求2所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述驅動組件還包括氣囊、氣管、氣閥和頂塊；所述氣囊用于設置于腳底；
4.根據權利要求3所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，所述氣囊包括平面側和與所述平面側相背的形變側；
5.根據權利要求1所述的自適應步態的無源膝關節外骨骼，其特征在于，還包括第一連接件和第二連接件，所述第一連接件和所述大腿護板組件繞第一轉軸可轉動地連接，所述第二連接件和所述小腿護板組件繞第二轉軸可轉動地連接，所述第一連接件和所述第二連接件繞第三轉軸可轉動地連接；
6.根據權利要求1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉程林，金誠，丁澳杰，尹輝俊，許博然，吳宇航，王藝靜，李靜依，龐磊，霍波，
申請(專利權)人：首都體育學院，
類型：發明
國別省市：
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