申请/专利权人：河北工业大学

申请日：2024-02-09

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117798889A

主分类号：B25J9/00

分类号：B25J9/00

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.04.19#实质审查的生效;2024.04.02#公开

摘要：本发明公开了一种异构式无动力辅助负重下肢外骨骼，包括腰部装置、后支链装置、前支链装置、前后支链连接装置、足部装置、锁止绳索和传动绳索；两个后支链装置对称安装在腰部装置的后部的左侧和右侧；两个前支链装置对称安装在腰部装置的前部的左侧和右侧；同侧的后支链装置和前支链装置之间安装有一个前后支链连接装置、一根锁止绳索和一根传动绳索；每个前支链装置的下部安装有一个足部装置.本发明基于人体行走步态规律和人体负重原理，设计单侧双支链结构。后支链装置为直动式的非拟人设计，避免了前后支链由于转动副带来的结构复杂性，使人体负重重力通过外骨骼后支链装置更直接地传递地面。

主权项：1.一种异构式无动力辅助负重下肢外骨骼，其特征在于，该下肢外骨骼包括腰部装置1、后支链装置2、前支链装置3、前后支链连接装置4、足部装置5、锁止绳索和传动绳索；两个后支链装置2对称安装在腰部装置1的后部的左侧和右侧；两个前支链装置3对称安装在腰部装置1的前部的左侧和右侧；同侧的后支链装置2和前支链装置3之间安装有一个前后支链连接装置4；每个前支链装置3的下部安装有一个足部装置5；所述腰部装置1包括左侧纵向支撑板11、左侧后板12、左侧水平支撑板13、左侧前板14、左侧绑缚物支撑板15、腰部绑缚件16、腰部背板17、连接方形管18、右侧绑缚物支撑板19、右侧后线筒支撑板110、右侧水平支撑板111、右侧纵向支撑板112、右侧前板113、右侧前线筒支撑板114、右侧后板115、右侧传动线筒116、右侧锁止线筒117、左侧前线筒支撑板132、左侧后线筒支撑板133、左侧传动线筒134和左侧锁止线筒135；左侧绑缚物支撑板15的一端通过右侧绑缚物支撑板19的一端嵌套于右侧绑缚物支撑板19的内部，与右侧绑缚物支撑板19滑动连接，并通过螺纹连接件固定二者的相对位置，以适应不同的穿戴者；左侧绑缚物支撑板15的另一端固定在左侧纵向支撑板11上；右侧绑缚物支撑板19的另一端固定在右侧纵向支撑板112上；左侧水平支撑板13的一端与右侧水平支撑板111的一端分别通过连接方形管18的两端嵌套于连接方形管18的内部，左侧水平支撑板13与连接方形管18、右侧水平支撑板111与连接方形管18均滑动连接，并通过螺纹连接件固定三者的相对位置，以适应不同的穿戴者；左侧前板14、左侧前线筒支撑板132和左侧后板12分别固定于左侧纵向支撑板11的前端、中部和后端；右侧前板113、右侧前线筒支撑板114和右侧后板115分别固定于右侧纵向支撑板112的前端、中部和后端；腰部绑缚件16固定在腰部背板17上，腰部背板17固定于右侧绑缚物支撑板19和左侧绑缚物支撑板15中；左侧后线筒支撑板133固定在左侧水平支撑板13上，右侧后线筒支撑板110固定在右侧水平支撑板111上；右侧传动线筒116的两端分别安装于右侧前线筒支撑板114和左侧后板12上；右侧锁止线筒117的两端分别安装于右侧前线筒支撑板114和左侧后线筒支撑板133；左侧传动线筒134的两端分别安装于左侧前线筒支撑板132和右侧后板115上；左侧锁止线筒135的两端分别安装于左侧前线筒支撑板132和右侧后线筒支撑板110；左侧后板12和右侧后板115的末端均装配有锁止机构，用于启动和停止长弹簧上连接板22与长弹簧移动方形管23之间的相对滑动；所述锁止机构包括有后支链上传动三线轮118、复位弹簧119、复位弹簧轴120、复位弹簧移动板121、后支链上限位支撑套筒122、复位弹簧上限位板124、复位弹簧下限位板125、上锁止齿轮126、下锁止齿轮127、齿轮限位板128、下锁止齿轮轴130和上锁止齿轮轴131；上锁止齿轮轴130通过后支链上限位支撑套筒122转动安装在左侧后板12或右侧后板115内；下锁止齿轮127固定于上锁止齿轮轴130上；后支链上传动三线轮118固定在下锁止齿轮轴130上；上锁止齿轮轴131滑动安装于左侧后板12或右侧后板115的通槽中，能够沿左侧后板12或右侧后板115的通槽上下移动；上锁止齿轮126固定在上锁止齿轮轴131上；上锁止齿轮126与下锁止齿轮127啮合传动连接；齿轮限位板128的一端固定在上锁止齿轮轴131中，另一端与复位弹簧移动板121固定连接；复位弹簧上限位板124和复位弹簧下限位板125固定在左侧后板12或右侧后板115上；复位弹簧轴120的两端分别固定在复位弹簧上限位板124和复位弹簧下限位板125上；复位弹簧移动板121滑动安装于复位弹簧轴120上；复位弹簧119嵌套于复位弹簧轴120的外侧，一端与复位弹簧上限位板124接触或固定，一端与复位弹簧移动板121接触或固定；所述后支链装置2包括上连接杆21、长弹簧上连接板22、长弹簧移动方形管23、短弹簧上连接板24、短弹簧移动方形管25、下连接杆26、传动齿轮28、传动齿条29、长弹簧移动方形管限位块210、传动双线轮轴211、传动双线轮212、长弹簧213、长弹簧轴214、短弹簧移动方形管限位块215、短弹簧216和短弹簧轴217；上连接杆21的上端与左侧后板12或右侧后板115铰接，形成转动副；长弹簧上连接板22的上端从上连接杆21的下端伸入上连接杆21中，与上连接杆21滑动连接，并通过调整固定位置来调节后支链装置2的长度，以适应不同的穿戴者；传动双线轮轴211通过支撑套筒转动安装于长弹簧上连接板22中；长弹簧移动方形管23上开有通槽；长弹簧移动方形管23嵌套在长弹簧上连接板22的外侧且传动双线轮轴211的两端穿过长弹簧移动方形管23的通槽，伸出长弹簧移动方形管23的外侧；传动双线轮212固定于传动双线轮轴211上；传动双线轮轴211上固定安装有传动齿轮28；长弹簧移动方形管23的内壁上固定有传动齿条29；传动齿轮28与传动齿条29啮合传动连接；长弹簧上连接板22的下端与长弹簧轴214的一端固定连接；长弹簧轴214的另一端从短弹簧上连接板24的上端伸入短弹簧上连接板24中，与短弹簧上连接板24滑动连接；长弹簧213嵌套于长弹簧轴214的外侧，一端与长弹簧上连接板22的下端面接触或固定，另一端与短弹簧上连接板24的上端面接触或固定；短弹簧上连接板24与长弹簧移动方形管23固定连接；长弹簧上连接板22上设置有长弹簧移动方形管限位块210，与长弹簧移动方形管23的通槽配合，用于限制长弹簧移动方形管23的动程；短弹簧上连接板24的下端与短弹簧轴217的一端固定连接；短弹簧轴217的另一端伸入下连接杆26中，与下连接杆26滑动连接；短弹簧216嵌套于短弹簧轴217的外侧，一端与短弹簧上连接板24的下端面接触或固定，另一端与下连接杆26的上端面接触或固定；短弹簧移动方形管25嵌套在短弹簧上连接板24的外侧且与下连接杆26固定连接；短弹簧上连接板24上设置有短弹簧移动方形管限位块215，与短弹簧移动方形管25的通槽配合，用于限制短弹簧移动方形管25的动程；所述前支链装置3包括大腿上连杆31、大腿绑缚件32、大腿下连杆33、小腿上连杆34、小腿绑缚件35、小腿下连杆36、髋锁止线轮轴37、髋锁止线轮38、髋传动线轮310、膝传动线轮313、膝锁止线轮轴314、膝锁止线轮316、踝传动线轮319、踝三线轮轴321和踝三线轮322；大腿上连杆31的上端与右侧前板113或左侧前板14铰接，形成转动副；大腿上连杆31的下端从大腿下连杆33的上端伸入大腿下连杆33中，与大腿下连杆33滑动连接，并通过调整固定位置来调节前支链装置3的大腿的长度，以适应不同的穿戴者；大腿绑缚件32安装在大腿下连杆33上，用于连接人体大腿；大腿下连杆33的下端与小腿上连杆34的上端铰接，形成转动副；小腿上连杆34的下端从小腿下连杆36的上端伸入小腿下连杆36中，与小腿下连杆36滑动连接，并通过调整固定位置来调节前支链装置3的小腿的长度，以适应不同的穿戴者；小腿绑缚件35安装在小腿下连杆36上，用于连接人体小腿；髋锁止线轮轴37通过支撑套筒转动安装于大腿上连杆31中；髋锁止线轮38固定于髋锁止线轮轴37上；髋传动线轮310转动安装于髋锁止线轮轴37上；膝锁止线轮轴314通过支撑套筒转动安装于小腿上连杆34中；膝锁止线轮316固定于膝锁止线轮轴314上；膝传动线轮313转动安装于膝锁止线轮轴314上；踝三线轮轴321通过支撑套筒转动安装于小腿下连杆36中；踝三线轮322固定于踝三线轮轴321上；踝传动线轮319转动安装于踝三线轮轴321上；所述前后支链连接装置4包括前后支链前连杆41和前后支链后连杆42；后支链前连杆41的一端伸入前后支链后连杆42中，与前后支链后连杆42滑动连接，并通过调整固定位置来调节前后支链连接装置4的长度，以适应不同的穿戴者；下连接杆26的下端与前后支链后连接杆42的另一端铰链，形成转动副；小腿下连接杆36的下端与前后支链前连杆41和足部装置5的足踝连接方形板54铰接，形成转动副；所述足部装置5包括足底板51、传动齿轮轴52、锁止齿轮轴53、足踝连接方形板54、传动弹簧轴55、锁止弹簧轴56、锁止弹簧57、锁止弹簧移动板58、传动弹簧59、传动弹簧移动板510、足传动线轮511、足锁止齿条513、足传动齿条514、足锁止双线轮516；足底板51固定于足踝连接方形板54的一侧；传动弹簧轴55的两端和锁止弹簧轴56的两端均固定于足踝连接方形板54的一侧面的连接板上；传动弹簧移动板510滑动安装于传动弹簧轴55上；传动弹簧59嵌套于传动弹簧轴55的外侧，一端与足踝连接方形板54的侧面的连接板接触或固定，另一端与传动弹簧移动板510接触或固定；足传动齿条514固定于传动弹簧移动板510上；锁止弹簧移动板58滑动安装于锁止弹簧轴56上；锁止弹簧57嵌套于锁止弹簧轴56的外侧，一端与足踝连接方形板54的侧面的连接板接触或固定，另一端与锁止弹簧移动板58接触或固定；足锁止齿条513固定于锁止弹簧移动板58上；锁止齿轮轴53转动安装于足踝连接方形板54中；足双线轮516固定在锁止齿轮轴53上；锁止齿轮轴53为轴齿一体结构，锁止齿轮轴53上的齿轮与足传动齿条513啮合传动连接；传动齿轮轴52转动安装于足踝连接方形板54中；足传动线轮511固定在传动齿轮轴52上；传动齿轮轴52为轴齿一体结构，传动齿轮轴52上的齿轮与足传动齿条514啮合传动连接；右侧的足锁止双线轮516与右侧的踝三线轮322绳传动连接；右侧的锁止绳索的一端固定在右侧的踝三线轮322内，另一端依次缠绕过右侧的膝锁止线轮316和髋锁止线轮38、穿过右侧锁止线筒117后固定在左侧的锁止机构的上锁止齿轮轴131上；左侧的足锁止双线轮516与左侧的踝三线轮322绳传动连接；左侧的锁止绳索的一端固定在左侧的踝三线轮322内，另一端依次缠绕过左侧的膝锁止线轮316和髋锁止线轮38、穿过左侧锁止线筒135后固定在右侧的锁止机构的上锁止齿轮轴131上；右侧的传动绳索的一端固定在右侧的足传动线轮线511内，另一端依次缠绕过右侧的踝传动线轮319、膝传动线轮313和髋传动线轮310、穿过右侧传动线筒116后固定在左侧的锁止机构的后支链上传动三线轮118内；右侧的后支链上传动三线轮118和右侧的传动双线轮212绳传动连接；左侧的传动绳索的一端固定在左侧的足传动线轮线511内，另一端依次缠绕过左侧的踝传动线轮319、膝传动线轮313和髋传动线轮310、穿过左侧传动线筒134后固定在右侧的锁止机构的后支链上传动三线轮118内；左侧的后支链上传动三线轮118和左侧的传动双线轮212绳传动连接。

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