申请/专利权人：厦门大学嘉庚学院

申请日：2018-03-23

公开（公告）日：2024-03-29

公开（公告）号：CN108338858B

主分类号：A61F2/60

分类号：A61F2/60;A61F2/68

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.29#授权;2018.08.24#实质审查的生效;2018.07.31#公开

摘要：本发明涉及支撑人体蹲坐的穿戴假肢及使用方法，包括大腿假肢、小腿假肢，大腿假肢下端设置有关节A，小腿假肢上端设置有关节B，关节A与关节B铰接，关节A中部设置有容纳关节B的槽口，槽口两侧对称设置有轴孔A，轴孔A外端贯穿关节A并设置有端盖，关节B包括外壳，外壳左右两侧对称设置有两个与轴孔A相配合的轴孔B，外壳内设置有转轴，转轴两端贯穿两端的轴孔B并深入轴孔A内与关节B转动配合，外壳内设置有齿轮，齿轮安装在转轴上，外壳内与齿轮两侧各设置一个限位组件，本发明结构简单，设计合理，去除大腿假肢和小腿假肢之间的支撑结构，减少设备尺寸和重量，使设备结构紧凑操作便捷特点。

主权项：1.一种支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于：包括大腿假肢、小腿假肢，大腿假肢下端设置有关节A，小腿假肢上端设置有关节B，关节A与关节B铰接，关节A中部设置有容纳关节B的槽口，槽口两侧对称设置有轴孔A，轴孔A外端贯穿关节A并设置有端盖，关节B包括外壳，外壳左右两侧对称设置有两个与轴孔A相配合的轴孔B，外壳内设置有转轴，转轴两端贯穿两端的轴孔B并深入轴孔A内与关节B转动配合，外壳内设置有齿轮，齿轮安装在转轴上，外壳内与齿轮两侧各设置一个限位组件，所述限位组件包括伺服电机、凸轮、摆臂，摆臂一端与外壳铰接，凸轮安装在外壳内并与其转动配合，凸轮的转轴部设置有从动带轮，伺服电机的输出轴设置主动带轮，从动带轮、主动带轮带传动，摆臂与壳体之间设置有张紧弹簧，张紧弹簧一端连接摆臂，另一端连接外壳，摆臂受张紧弹簧的作用与凸轮始终保持接触；大腿假肢上端设置有臀部支撑垫，大腿假肢前侧面设置有大腿支撑垫，大腿假肢前侧面中上部设置有大腿捆绑带；小腿假肢前侧面设置有小腿支撑垫，小腿假肢下端设置有支撑杆，小腿假肢下端设置有足部固定带，小腿假肢上部外侧设置电池仓，电池仓内设置电池、控制器，电池仓外盖设有仓盖，仓盖上设置有控制按钮，控制按钮、伺服电机、电池均与控制器电性连接；使用方法：（1）将本装置穿戴好，通过大腿捆绑带捆绑人体大腿，足部固定带连接人体足部；（2）当人体从站立转换到蹲坐姿势后，按下控制按钮，位于后侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，使齿轮沿顺时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿顺时针方向固定不动，后侧限位组件动作完成后，位于前侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，使齿轮沿逆时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿逆时针方向固定不动，从而支撑住处于蹲坐姿势的人体；（2）当人体想从蹲立转换到站立姿势时，再次按下控制按钮，位于前侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离，前侧限位组件的动作完成后，位于后侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离。

全文数据：支撑人体蹲坐的穿戴假肢及使用方法技术领域[0001]本发明涉及一种支撑人体蹲坐的穿戴假肢及使用方法。背景技术[0002]在一些工作中，人们需要蹲坐、直立，频繁变换工作姿势，如焊接、洗车、组装产品等工作，甚至有些工作在较长时间内需要保持一个蹲立的姿势，这些工作都会造成腰酸背痛和关节负担，使身体不适。国外开发出一种名叫“chairless”的穿戴假肢用于解决这类问题，较好的改善工人的工作环境，其支撑原理为:在大腿假肢和小腿假肢之间设计一根气弹簧，当人体蹲坐时，控制气弹簧行程锁定，来自人体的重量从大腿假肢经由气弹簧传递到小腿假肢下方与地面接触的支撑处，通过这个动作完成对人体蹲坐姿势的支撑，当前，人们还设计一些相似功能的穿戴假肢，都是在大腿假肢和小腿假肢之间外加一个支撑件，将气弹簧改为丝杆丝母、齿轮齿条或弹簧滑扣等结构，大多原理类似，这种在大腿和小腿假肢之间加一个支撑件的结构使整套系统尺寸和重量较大，也会在某种程度上影响使用。发明内容[0003]本发明的目的是提供一种支撑人体蹲坐的穿戴假肢及使用方法。[0004]本发明解决技术问题所采用的方案是，一种支撑人体蹲坐的穿戴假肢，包括大腿假肢、小腿假肢，大腿假肢下端设置有关节A，小腿假肢上端设置有关节B，关节A与关节B铰接，关节A中部设置有容纳关节B的槽口，槽口两侧对称设置有轴孔A，轴孔A外端贯穿关节A并设置有端盖，关节B包括外壳，外壳左右两侧对称设置有两个与轴孔A相配合的轴孔B，外壳内设置有转轴，转轴两端贯穿两端的轴孔B并深入轴孔A内与关节B转动配合，外壳内设置有齿轮，齿轮安装在转轴上，外壳内与齿轮两侧各设置一个限位组件，所述限位组件包括伺服电机、凸轮、摆臂，摆臂一端与外壳铰接，凸轮安装在外壳内并与其转动配合，凸轮的转轴部设置有从动带轮，伺服电机的输出轴设置主动带轮，从动带轮、主动带轮带传动，摆臂与壳体之间设置有张紧弹簧，张紧弹簧一端连接摆臂，另一端连接外壳，摆臂受张紧弹簧的作用与凸轮始终保持接触。[0005]进一步的，转轴与轴孔之间设置有滚动轴承。[0006]进一步的，齿轮与转轴制成一体。[0007]进一步的，限位组件设置于齿轮下侧。[0008]进一步的，大腿假肢上端设置有臀部支撑垫，大腿假肢前侧面设置有大腿支撑垫，大腿假肢前侧面中上部设置有大腿捆绑带。[0009]进一步的，小腿假肢前侧面设置有小腿支撑垫，小腿假肢下端设置有支撑杆，小腿假肢下端设置有足部固定带，小腿假肢上部外侧设置电池仓，电池仓内设置电池、控制器，电池仓外盖设有仓盖，仓盖上设置有控制按钮，控制按钮、伺服电机、电池均与控制器电性连接。[0010]进一步的，支撑杆下端设置支撑块，支撑块下侧面为弧面。[0011]一种支撑人体蹲坐的穿戴假肢的使用方法：（1将本装置穿戴好，通过大腿捆绑带捆绑人体大腿，足部固定带连接人体足部；（2当人体从站立转换到蹲坐姿势后，按下控制按钮，位于后侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，使齿轮沿顺时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿顺时针方向固定不动，后侧限位组件动作完成后，位于前侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，使齿轮沿逆时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿逆时针方向固定不动，从而支撑住处于蹲坐姿势的人体；（2当人体想从蹲立转换到站立姿势时，再次按下控制按钮，位于前侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离，前侧限位组件的动作完成后，位于后侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离。[0012]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:结构简单，设计合理，去除大腿假肢和小腿假肢之间的支撑结构，减少设备尺寸和重量，使设备结构紧凑操作便捷特点。附图说明[0013]下面结合附图对本发明专利进一步说明。[0014]图1为本发明实施例的整体构造示意图；图2为本发明实施例的小腿关节固定机构示意图；图3为本发明实施例的机械假肢直立蹲坐变换示意图；图4为本发明实施例的人体腿部关节由直立到蹲坐变换时关节转向示意图。[0015]图中：1-大腿假肢，11-臀部支撑垫，12-大腿支撑垫，13-大腿捆绑带，14-关节A，2-小腿假肢，21-关节B，211-外壳，212-齿轮，213-摆臂A，214-凸轮A，215-从动带轮A，216_伺服电机A，217-主动带轮A，218-摆臂B，219-凸轮B，220-从动带轮B，221-伺服电机B，222_主动带轮B，22-小腿支撑垫，23-仓盖，24-控制按钮，25-支撑杆，3-足部固定带。具体实施方式[0016]下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。[0017]如图1-4所示，一种支撑人体蹲坐的穿戴假肢，包括大腿假肢、小腿假肢，大腿假肢下端设置有关节A，小腿假肢上端设置有关节B，关节A与关节B铰接，关节A中部设置有容纳关节B的槽口，槽口两侧对称设置有轴孔A，轴孔A外端贯穿关节A并设置有端盖，关节B包括外壳，外壳左右两侧对称设置有两个与轴孔A相配合的轴孔B，外壳内设置有转轴，转轴两端贯穿两端的轴孔B并深入轴孔A内与关节B转动配合，外壳内设置有齿轮，齿轮安装在转轴上，外壳内与齿轮两侧各设置一个限位组件，所述限位组件包括伺服电机、凸轮、摆臂，摆臂一端与外壳铰接，凸轮安装在外壳内并与其转动配合，凸轮的转轴部设置有从动带轮，伺服电机的输出轴设置主动带轮，从动带轮、主动带轮带传动，摆臂与壳体之间设置有张紧弹簧，张紧弹簧一端连接摆臂，另一端连接外壳，摆臂受张紧弹簧的作用与凸轮始终保持接触。[0018]在本实施例中，张紧弹簧可以设置在摆臂下端转轴上的扭簧或设置在摆臂外侧的拉簧。L0019J在本实施例中，转轴与轴孔之间设置有滚动轴承。[0020]在本实施例中，齿轮与转轴制成一体。[0021]在本实施例中，限位组件设置于齿轮下侧。[0022]在本实施例中，大腿假肢上端设置有臀部支撑垫，大腿假肢前侧面设置有大腿支撑垫，大腿假肢前侧面中上部设置有大腿捆绑带。[0023]在本实施例中，小腿假肢前侧面设置有小腿支撑垫，小腿假肢下端设置有支撑杆，小腿假肢下端设置有足部固定带，小腿假肢上部外侧设置电池仓，电池仓内设置电池、控制器，电池仓外盖设有仓盖，仓盖上设置有控制按钮，控制按钮、伺服电机、电池均与控制器电性连接。[0024]在本实施例中，支撑杆下端设置支撑块，支撑块下侧面为弧面，以保证在各角度下都有较大的支撑面。[0025]—种支撑人体蹲坐的穿戴假肢的使用方法：（1将本装置穿戴好，通过大腿捆绑带捆绑人体大腿，足部固定带连接人体足部；（2当人体从站立转换到蹲坐姿势后，按下控制按钮，位于后侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，由于齿轮与摆臂接触面的受力通过摆臂圆心，使齿轮沿顺时针方向卡死不动，由于齿轮通过齿轮轴与大腿假肢关节A固定在一起，使齿轮沿顺时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿顺时针方向固定不动，后侧限位组件动作完成后，位于前侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，使齿轮沿逆时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿逆时针方向固定不动，从而支撑住处于蹲坐姿势的人体，这里，先使一侧摆臂到位后再转动另一侧摆臂的目的是避免两个摆臂同时运动时与齿轮出现撞齿现象，当关节固定不动后，大腿与小腿构成一刚性结构，来自臀部和腿部的重量较为均匀的分散作用到这一刚性结构上，且通过小腿假肢底部的支撑杆传递给地面，从而对人体起到支撑作用，通过以上操作，可在一定角度范围内，支撑住处于蹲坐姿势的人体；（2当人体想从蹲立转换到站立姿势时，再次按下控制按钮，位于前侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离，由于此时大腿可相对小腿沿逆时针方向转动，大腿可由弯曲状态转换为直立状态，人体慢慢起身，前侧限位组件的动作完成后，位于后侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离，以便人体起身后可以自由步行。[0026]上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于:包括大腿假肢、小腿假肢，大腿假肢下端设置有关节A，小腿假肢上端设置有关节B，关节A与关节B铰接，关节A中部设置有容纳关节B的槽口，槽口两侧对称设置有轴孔A，轴孔A外端贯穿关节A并设置有端盖，关节B包括外壳，外壳左右两侧对称设置有两个与轴孔A相配合的轴孔B，外壳内设置有转轴，转轴两端贯穿两端的轴孔B并深入轴孔A内与关节B转动配合，外壳内设置有齿轮，齿轮安装在转轴上，外壳内与齿轮两侧各设置一个限位组件，所述限位组件包括伺服电机、凸轮、摆臂，摆臂一端与外壳铰接，凸轮安装在外壳内并与其转动配合，凸轮的转轴部设置有从动带轮，伺服电机的输出轴设置主动带轮，从动带轮、主动带轮带传动，摆臂与壳体之间设置有张紧弹簧，张紧弹簧一端连接摆臂，另一端连接外壳，摆臂受张紧弹簧的作用与凸轮始终保持接触。2.根据权利要求1所述的支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于:转轴与轴孔之间设置有滚动轴承。3.根据权利要求1所述的支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于：齿轮与转轴制成一4.根据权利要求1所述的支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于:限位组件设置于齿轮下侧。5.根据权利要求1所述的支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于:大腿假肢上端设置有臀部支撑垫，大腿假肢前侧面设置有大腿支撑垫，大腿假肢前侧面中上部设置有大腿捆绑带。6.根据权利要求5所述的支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于:小腿假肢前侧面设置有小腿支撑垫，小腿假肢下端设置有支撑杆，小腿假肢下端设置有足部固定带，小腿假肢上部外侧设置电池仓，电池仓内设置电池、控制器，电池仓外盖设有仓盖，仓盖上设置有控制按钮，控制按钮、伺服电机、电池均与控制器电性连接。7.根据权利要求6所述的支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于:支撑杆下端设置支撑块，支撑块下侧面为弧面。8.—种支撑人体蹲坐的穿戴假肢的使用方法，采用如权利要求6所述的支撑人体蹲坐的穿戴假肢，其特征在于：（1将本装置穿戴好，通过大腿捆绑带捆绑人体大腿，足部固定带连接人体足部；（2当人体从站立转换到蹲坐姿势后，按下控制按钮，位于后侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，使齿轮沿顺时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿顺时针方向固定不动，后侧限位组件动作完成后，位于前侧限位组件的伺服电机转动带动凸轮转动，凸轮推动摆臂摆动并使得摆臂上端抵靠齿轮，使齿轮沿逆时针方向卡死不动，从而使得关节A、关节B沿逆时针方向固定不动，从而支撑住处于蹲坐姿势的人体；（2当人体想从蹲立转换到站立姿势时，再次按下控制按钮，位于前侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离，前侧限位组件的动作完成后，位于后侧限位组件的伺服电机反向转动带动凸轮反转，摆臂在张紧弹簧作用下与齿轮分离。

百度查询： 厦门大学嘉庚学院 支撑人体蹲坐的穿戴假肢及使用方法

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