[发明专利]一种自适应受力类关节机构及具有该机构的外骨骼装置

说明书

技术领域

本发明涉及医疗辅具技术领域，尤其涉及一种自适应受力类关节机构及具有该机构的外骨骼装置。

背景技术

随着人体老年化，人体肌力和机能会逐渐老化或退化，造成关节灵活性变差甚至残疾的患者不断增加；此外，基于意外事故等原因而导致关节功能损伤的患者，在临床上也有一定比例的存在。众所周知，关节出现上述障碍后，大多通过外科手术更换人造关节改善患者的日常行为能力，不仅给家庭和社会增加了负担，还会对患者自身的生理和心理造成严重的影响。为此，现有技术提出了辅助用的外骨骼技术，以期助力于老人的关节使用姿态，帮助下关节功能丧失的残障人士，可提高肢体功能障碍人士活动能力；例如，提高膝关节活动障碍患者的行走能力。

现有技术中，辅助用外骨骼可分为自带动力式和非动力式。其中，自带动力式的外骨骼虽然能够有效地主动提供助力给关节，但其动力传动结构比较复杂，电池能耗较大，成本较为昂贵；尤其是，重量及外形比较庞大，并不适用于患者长期穿戴。而非动力式外骨骼的关节通常采用刚性结构合成承载机构，受其自身结构的限制，存在运动形态死板、机械的问题，无法适应人体关节运动的应力变化，直接影响到行动障碍患者的使用体验。

此外，针对士兵、消防员、救生员等特殊职业者，需要携带武器装备、灭火装置、救生用品等其它机械设备，显然地，良好性能的辅助用外骨骼，同样能够协助上述特殊职业者获取局部关节的机动优势，提高特殊条件下的机动能力。

有鉴于此，亟待针对现有外骨骼的类关节机构进行结构优化，在满足安全性和可靠性要求的基础上，有效地提升类关节使用者的用户体验，为提高外骨骼装置的辅助性能提供可靠保障。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于提供一种结构优化的类关节机构，以解决现在技术所存在的运动形态死板、机械，以及控制复杂且价格较高的问题。

本发明提供了一种自适应受力类关节机构，包括相适配的第一本体和第二本体，所述第一本体和第二本体分别用于与通过关节相对运动的两个人体部位固定连接，以适应人体关节运动；所述第一本体与第二本体之间相适配的配合面具有滑动配合副，且，在所述关节的运动平面内，所述滑动配合副的投影呈圆弧状，以限制所述第一本体相对于所述第二本体转动的往复运动轨迹；所述转动的圆心位于所述第二本体上；其中，所述第一本体为刚性件，所述第二本体的形成所述滑动配合副的配合面设置于自刚性基体延伸形成的弹性部上。

优选地，位于初始位置的所述第一本体与第二本体相适配的配合面配置为：在所述关节的运动平面内的投影为两个圆弧相连形成的“S”形。

优选地，位于初始位置的所述第一本体与第二本体相适配的配合面配置为：在所述关节的运动平面内的投影为两个圆弧形成的“C”形。

优选地，所述第二本体具有两个相向延伸的弹性部，并交汇位置处的两个所述弹性部呈截面递减的趋势变化，两个所述弹性部中的一者的外延伸段包覆于另一者的外侧。

优选地，两个所述弹性部上均具有限位部，一者上的限位部位于另一弹性部的外侧，以限制两者在与所述运动平面垂直的方向上的相对位置。

优选地，自初始位置至极限位置，所述第一本体相对第二本体的转动角度α配置为：α≤100°；在所述关节的运动平面内，位于初始位置的所述第一本体的配合面几何中心，与所述第二本体的两个所述弹性部的交汇点重合。

优选地，还包括：关节弹性件，具有折弯环绕形成的弹性本体，其一端铰接于所述第二本体的转动圆心的位置处，其另一端固定于所述第一本体。

优选地，形成所述滑动配合副的所述第一本体外表面与第二本体外表面上，一者上具有滑动限位部，另一者上设置有沿转动轨迹开设的与所述滑动限位部适配的限位槽。

本发明还提供一种外骨骼装置，包括：第一绷带和第二绷带，分别用于与通过关节相对运动的两个人体部位绑扎固定；第一卡箍和第二卡箍，分别与所述第一绷带和第二绷带包覆固定连接；如前所述的自适应受力类关节机构，其中，所述第一本体和第二本体的非配合端，分别与所述第一卡箍和第二卡箍固定连接；和助力作动筒，其筒端和杆端分别铰接于所述第一卡箍和第二卡箍，并配置为：所述第一本体自初始位置至极限位置转动时，所述助力作动筒储备弹性变形能，并在所述第一本体自极限位置转动至初始位置时，释放所述弹性变形能。