一种下肢外骨骼负重助力装置

1.本发明属于下肢外骨骼助力设备技术领域，具体涉及一种下肢外骨骼负重助力装置。


背景技术：

2.在救灾现场中，常常会出现一些机器不能完成的工作，这些工作只有人直接参与才能够顺利进行，但是人体的力量往往是有限的，不能持久或者没有足够的力量来完成。目前，在日常生活中，许多老年人和肌肉无力患者因为身体缺乏足够的力量，不能像正常人一样进行日常生活。虽然现在社会上已经有很多可以帮助人体搬运重物的器械，但是在许多情况下，这类器械也只能在特定的工作场合才能够进行工作。所以在大多数情况下，一般需要依靠人体的自身力量来实现各种动作。因此，研制一种既可以辅助人体在较为复杂的工作场合完成各种动作，又可以在可以保护人体免受伤害的机械是迫在眉睫的。


技术实现要素：

3.本发明的目的是解决现有的护理装置需要特定场所且需要依靠自身力量才可以使用的技术问题，提供一种下肢外骨骼负重助力装置。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
5.一种下肢外骨骼负重助力装置，包括背包、两个背带、髋部固定装置、两个大腿移动装置、两个小腿移动装置、两个脚踏板、电源和控制器；
6.所述背包固定设置在髋部固定装置的髋部固定架顶部中间，所述两个背带设置在背包的前端面两边，所述两个大腿移动装置分别设置在髋部固定装置的两端底部，所述两个小腿移动装置分别设置在两个大腿移动装置的下端，所述两个脚踏板分别设置在两个小腿移动装置的下端，所述电源和控制器放置在背包内，且电源和控制器均匀大腿移动装置、小腿移动装置电气连接。
7.进一步的，所述髋部固定装置包括髋部固定带、髋部固定架、两个髋关节固定块和两个t型连接杆，所述两个髋关节固定块铰接设置在髋部固定架的两端，所述两个t型连接杆倒立铰接设置在髋关节固定块的底部，所述髋部固定带的两边分别固定设置在两个髋关节固定块的内侧面上。
8.进一步的，所述大腿移动装置包括连接套、驱动盒、驱动盒盖、大腿杆、大腿绑带、驱动轴、第一电机和偏心轮，所述连接套固定设置在驱动盒的顶面中间，所述连接套与t型连接杆铰接，所述大腿杆的上端从底部插入到驱动盒中，所述偏心轮与大腿杆的上端活动连接，所述驱动盒盖固定设置在驱动盒的外部侧面上，所述第一电机固定设置在驱动盒盖的外侧中间，且第一电机的输出轴穿过驱动盒盖与偏心轮的偏心轴孔固定连接，所述大腿绑带固定设置在大腿杆的中部，所述驱动轴固定设置在大腿杆的外侧面下部，所述第一电机分别与电源和控制器电气连接。
9.进一步的，所述大腿杆的顶部内侧面上设有滑杆，所述偏心轮上开设有偏心轴孔，
所述偏心轮内侧面外圆周开设有滑槽，所述滑杆插入滑槽中。
10.进一步的，所述驱动盒盖与第一电机之间设有垫板。
11.进一步的，所述小腿移动装置包括小腿杆、小腿绑带、推杆、基座、铰接座和第二电机，所述小腿杆的上端与大腿杆的下端铰接，所述铰接座固定设置在小腿杆的外侧壁中部，所述基座设置在铰接座的上方，且基座与铰接座铰接，所述第二电机固定设置在基座的顶面上，所述推杆固定设置在第二电机的上端，所述推杆的上端与驱动轴外端铰接，所述小腿绑带设置在小腿杆的中部，所述小腿杆下端与脚踏板铰接，所述第二电机分别与电源和控制器电气连接。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
13.1、本发明的下肢外骨骼助力机器人在满足人体下肢运动机理的前提下，结合人体的控制能力以及传感技术，不仅可以为人体提供保护支持的作用，而且还可以通过驱动装置提高人体的力量，完成其自身不能完成的动作；
14.2、本发明的电源和控制装置放置在背包内，而背包的重量通过人体转嫁到了外骨骼装置上，节省了使用者的体力消耗，同时为使用者提供持续的动力；
15.3、本发明通过与大腿杆转动连接的偏心轮可以实现人体大腿的抬升和下落，同时小腿处的推杆可以为小腿的抬升和下落提供助力，极大地减轻了使用者的负担；
16.4、本发明的髋部固定带、大腿绑带和小腿绑带均可以根据不同体型的使用者进行调整，适用性强。
附图说明
17.图1为本发明的未移动时的结构示意图；
18.图2为本发明的移动时的结构示意图；
19.图3为本发明的髋部固定装置结构示意图；
20.图4为本发明的大腿移动装置结构示意图；
21.图5为本发明的大腿移动装置无驱动盒盖时的结构示意图；
22.图6为本发明的小腿移动装置结构示意图；
23.图7为本发明的偏心轮结构示意图；
24.图8为本发明的4.4-大腿杆结构示意图；
25.图中：1-背包、2-背带、3-髋部固定装置、4-大腿移动装置、5-小腿移动装置、6-脚踏板；
26.其中：3.1-髋部固定带、3.2-髋部固定架、3.3-髋关节固定块、3.4-t型连接杆；
27.4.1-连接套、4.2-驱动盒、4.3-驱动盒盖、4.4-大腿杆、4.5-大腿绑带、4.6-驱动轴、4.7-第一电机、4.8-垫板、4.9-偏心轮、20-减震垫、21-通气孔；
28.4.4.1、滑杆、4.9.1-偏心轴孔、4.9.2-滑槽；
29.5.1-小腿杆、5.2-小腿绑带、5.3-推杆、5.4-基座、5.5-铰接座、5.6-第二电机。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
31.如图1-8所示，一种下肢外骨骼负重助力装置，其特征在于：包括背包1、两个背带
2、髋部固定装置3、两个大腿移动装置4、两个小腿移动装置5、两个脚踏板6、电源和控制器；
32.所述背包1固定设置在髋部固定装置3的髋部固定架3.2顶部中间，所述两个背带2设置在背包1的前端面两边，所述两个大腿移动装置4分别设置在髋部固定装置3的两端底部，所述两个小腿移动装置5分别设置在两个大腿移动装置4的下端，所述两个脚踏板6分别设置在两个小腿移动装置5的下端，所述电源和控制器放置在背包1内，且电源和控制器均匀大腿移动装置4、小腿移动装置5电气连接。
33.所述髋部固定装置3包括髋部固定带3.1、髋部固定架3.2、两个髋关节固定块3.3和两个t型连接杆3.4，所述两个髋关节固定块3.3铰接设置在髋部固定架3.2的两端，所述两个t型连接杆3.4倒立铰接设置在髋关节固定块3.3的底部，所述髋部固定带3.1的两边分别固定设置在两个髋关节固定块3.3的内侧面上。
34.所述大腿移动装置4包括连接套4.1、驱动盒4.2、驱动盒盖4.3、大腿杆4.4、大腿绑带4.5、驱动轴4.6、第一电机4.7和偏心轮4.9，所述连接套4.1固定设置在驱动盒4.2的顶面中间，所述连接套4.1与t型连接杆3.4铰接，所述大腿杆4.4的上端从底部插入到驱动盒4.2中，所述大腿杆4.4的顶部内侧面上设有滑杆4.4.1，所述偏心轮4.9上开设有偏心轴孔4.9.1，所述偏心轮4.9内侧面外圆周开设有滑槽4.9.2，所述滑杆4.4.1插入滑槽4.9.2中，所述驱动盒盖4.3固定设置在驱动盒4.2的外部侧面上，所述驱动盒盖4.3上设有垫板4.8，所述第一电机4.7固定设置在垫板4.8的外侧中间，且第一电机4.7的输出轴穿过驱动盒盖4.3、垫板4.8与偏心轮4.9的偏心轴孔4.9.1固定连接，与第一电机4.7之间设有，所述大腿绑带4.5固定设置在大腿杆4.4的中部，所述驱动轴4.6固定设置在大腿杆4.4的外侧面下部，所述第一电机4.7分别与电源和控制器电气连接。
35.所述小腿移动装置5包括小腿杆5.1、小腿绑带5.2、推杆5.3、基座5.4、铰接座5.5和第二电机5.6，所述小腿杆5.1的上端与大腿杆4.4的下端铰接，所述铰接座5.5固定设置在小腿杆5.1的外侧壁中部，所述基座5.4设置在铰接座5.5的上方，且基座5.4与铰接座5.5铰接，所述第二电机5.6固定设置在基座5.4的顶面上，所述推杆5.3固定设置在第二电机5.6的上端，所述推杆5.3的上端与驱动轴4.6外端铰接，所述小腿绑带5.2设置在小腿杆5.1的中部，所述小腿杆5.1下端与脚踏板6铰接，所述第二电机5.6分别与电源和控制器电气连接。
36.本发明工作原理如下：
37.使用时，将髋部固定带3.1绑在使用者的髋部，大腿绑带4.5绑在大腿上，小腿绑带5.2绑在小腿上，脚穿在脚踏板6上，两个背带2背在肩上，手拿控制器，控制启动第一电机4.7和第二电机5.6，第一电机4.7带动偏心轮4.9做偏心转动，使得滑杆4.4.1沿着滑槽4.9.2运动，带动滑槽4.9.2上下移动，驱动轴4.6带动推杆5.3移动，推杆5.3通过铰接座5.5带动小腿杆5.1移动，同时第二电机5.6启动，助力推杆5.3进一步摆动，使得小腿杆5.1大幅度的摆动，从而完成人行走的过程，步幅的大小和速度可以通过控制器控制，电源可以为电机提供动力。