[发明专利]步行辅助装置及具有该步行辅助装置的步行机器人

说明书

本发明公开了一种可用于通过代替或补偿步行中发生的脚踝和足关节(joints of ankle and foot)的运动来改善步行障碍或者可用于步行机器人的底部结构的装置。本发明包括脚支撑部；后连接部，其结合于所述脚支撑部的后跟部分；以及后脚板，其结合于所述后连接部，所述后连接部包括接头，所述接头的轴以步行行进方向为准设置在步行周期中脚后跟着地时负荷线的线上或线上的后方。

技术领域

本发明涉及一种步行辅助装置及具有该步行辅助装置的步行机器人。本发明涉及一种可用于通过代替或补偿步行过程中产生的踝关节和足关节(joints of ankle andfoot)的运动来改善步行障碍或者可用于步行机器人底部结构的装置。

背景技术

步行是相对于地面保持稳定的负重姿势并使人体朝所需方向移动的动作，因此会产生人体施加于地面的力及其反作用力即地面反作用力(GRF，ground reaction force)。

正常的步行是同时利用基于肌肉收缩(muscle contraction)的主动运动(activemovement)和基于地面反作用力(GRF)的踝关节和足关节(joints of ankle and foot)的被动运动(passive movement)的非常有效地动作。

因下肢(lower limb)骨折和韧带受伤等而进行夹板或石膏固定(splint orcast)造成关节运动受到限制或者因夏科氏足(Charcot foot)、踝关节炎和足关节炎(ankle and foot arthropathies)等需要限制关节运动时，由于不会发生根据步行的踝关节和足关节(joints of ankle and foot)的充分的运动，无法产生正常的步行模式。在此情况下，由于普通鞋子、石膏鞋、弧形底鞋(rocker bottom shoe)和现有的辅助器没有考虑步行过程中产生的与地面的反作用力，不会发生有效的步行，反而变形的地面反作用力会对步行产生不良影响。

在中枢神经系统疾病如脑中风、脑损伤、脑肿瘤、脑瘫换引起的步行障碍的情况下，也因肌肉无力、肌肉僵硬等而无法产生正常的踝关节和足关节的运动，从而不能正常步行。目前典型的踝足矫形器(AFO，ankle foot orthosis)限制踝关节和足关节的运动，更不可能进行利用地面反作用力的有效步行。

另外，迄今为止所开发的步行机器人无法如人类步行有效地利用地面反作用力，需要很多输出较大力量的驱动装置，因此控制装置和电池装置也会变大，存在重量和体积增加以及制造成本增加的问题。

发明内容

因此，本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明的目的是提供一种用于引导利用地面反作用力(GRF)的有效步行的步行辅助装置。

本发明的另一个目的是提供一种在踝关节和足关节(joints of ankle andfoot)的运动受到限制或者需要予以限制的情况下代为补偿(compensation)踝关节和足关节运动的步行辅助装置。

本发明的再一个目的是提供一种神经系统损伤导致的步行障碍患者利用地面反作用力(GRF)可稳定地步行的步行辅助装置。

另外，本发明的又一个目的是提供一种可用于步行机器人的底部结构使得驱动装置、控制装置和电池装置轻量化的步行机器人。

为了达到如上所述的本发明的目的，本发明提供一种步行辅助装置，其包括：脚支撑部；后连接部，其结合于所述脚支撑部的后跟部分；以及后脚板，其结合于所述后连接部，

所述后连接部包括接头，

所述接头的轴以步行行进方向为准从侧面上看设置在步行周期中脚后跟着地时负荷线的线上或所述负荷线的后方。

优选地，在所述脚支撑部和所述后脚板之间设置角度保持部，所述角度保持部用于在步行周期中脚后跟离地期之后或摆动期阶段使所述后脚板保持一定角度。