[发明专利]一种刚柔耦合仿生外骨骼膝关节助力装置

说明书

本发明公开了一种刚柔耦合仿生外骨骼膝关节助力装置，是由大腿组件、小腿组件和传动组件组成，小腿组件设置在大腿组件上，传动组件设置在小腿组件上；本发明通过运用仿生学思想实现刚柔耦合、高度人机相容、多自由度的仿生外骨骼膝关节助力装置，通过更换不同外轮廓的转盘获得不同的力矩驱动曲线，以适应不同种情况下的膝关节助力需求，通过第一绳索长度调节装置和第二绳索长度调节装置适应使用者在不同康复阶段的助力需求；本发明结合仿生学，设计人机共融、刚柔耦合的膝关节助力装置，适用于健康或膝关节损伤的使用者在日常工作生活中进行膝关节助力。

技术领域

本发明涉及一种下肢外骨骼机器人，具体涉及一种刚柔耦合仿生外骨骼膝关节助力装置。

背景技术

膝关节是人体最大也是最复杂的关节，一方面承担着身体的大部分重量，另一方面辅助人体实现行走、奔跑、跳跃等运动，同时医学研究表明，随着人年龄的逐渐增大，膝关节的老化不可避免，而即使是年轻人在运动中也同样由于运动损伤等其他原因导致膝关节受伤或患上膝关节炎等疾病而影响下肢行走，下肢膝关节外骨骼辅助装置的出现能够及时的帮助此类人群解决行走助力问题，但是膝关节的运动模式并非一个简单的屈伸运动，而是一个兼有屈伸、滚动、滑动、侧移和轴位旋转的复杂的多自由度的运动模式。目前，下肢膝关节辅助装置多为刚性结构连接，刚性大，无法代替或辅助人体膝关节发挥在运动中的缓冲作用；人机相容性较差，在运动中存在较大的人机干涉；自由度单一，仅有矢状面的屈曲伸展自由度，无法实现人体膝关节实际的多自由度运动。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中，现有下肢膝关节辅助装置多为刚性结构连接，刚性大，无法代替或辅助人体膝关节发挥在运动中的缓冲作用；人机相容性较差，在运动中存在较大的人机干涉；自由度单一，仅有矢状面的屈曲伸展自由度，无法实现人体膝关节实际的多自由度运动等问题，提供一种刚柔耦合仿生外骨骼膝关节助力装置，本发明通过运用仿生学思想实现刚柔耦合、高度人机相容、多自由度的仿生外骨骼膝关节助力装置，通过设计绳索长度调节装置适应使用者在不同康复阶段的助力需求。

一种刚柔耦合仿生外骨骼膝关节助力装置，是由大腿组件、小腿组件和传动组件组成，小腿组件设置在大腿组件上，传动组件设置在小腿组件上；

所述大腿组件包括第一快换接头、第二快换接头、大腿支架、大腿绑腿、大腿支架盖、仿生股骨支架、第一股骨引导销、第二股骨引导销、第三股骨引导销、第一弹性垫、第二弹性垫、第三弹性垫、第四弹性垫、第一仿生韧带和第二仿生韧带，第一仿生韧带和第二仿生韧带结构相同，第一弹性垫、第二弹性垫、第三弹性垫和第四弹性垫结构相同，第一快换接头、第二快换接头分别通过端部的外螺纹与大腿支架顶部的两个内螺纹孔联接，大腿绑腿通过螺钉与大腿支架联接，大腿支架盖一端通过螺钉与大腿支架联接，另一端通过螺钉与仿生股骨支架联接，仿生股骨支架通过螺钉与大腿支架联接，第一股骨引导销、第二股骨引导销、第三股骨引导销分别设置在仿生股骨支架与大腿支架接合面处对应的两个孔中，第一弹性垫、第二弹性垫、第三弹性垫、第四弹性垫分别设置在仿生股骨支架凹槽两侧的孔中，第一仿生韧带通过螺钉固定设置在仿生股骨支架与仿生胫骨支架的表面，第二仿生韧带通过螺钉固定设置在仿生股骨支架与仿生胫骨支架另一侧表面；