[发明专利]一种无动力源膝关节机构

说明书

本发明涉及一种无动力源膝关节机构，包括大腿支撑组件、连接基座、小腿支撑组件和锁止机构，大腿支撑组件固定在外骨骼机器人大腿处并在髋部安装有第一角度传感器，通过髋部提供动力，连接基座安装有第二角度传感器，锁止机构包括电机、蜗轮蜗杆装置、锁止件以及解锁件和第一限位件，解锁件和第一限位件将锁止件牢牢固定，使大腿支撑组件、连接基座和小腿支撑组件保持在人体工程学角度，支撑人体重量，电机通过蜗轮蜗杆装置带动解锁件旋转，实现解锁，患者可以完成屈膝摆动，直至患者抬起的腿落地前再次形成上述角度后，第二角度传感器控制解锁件对锁止块锁止，该膝关节机构整体结构简单、轻便，体积小，能耗低，续航能力强。

技术领域

本发明涉及康复助行器械技术领域，特别涉及一种无动力源膝关节机构。

背景技术

在康复助行器械技术领域，现有部分膝关节机构选用电机加谐波减速器来实现驱动，参考专利申请公布号：CN110123589A，一种针对偏瘫患者的轻质可穿戴下肢康复助行外骨骼，其中膝关节驱动机构包括第二限位端盖、第二柔性法兰、第二联轴器、第二刚轮法兰、第二谐波减速器、第二电机法兰和第二电机，该膝关节驱动机构需要一左一右两个膝关节驱动器，成本高昂，同时增加了外骨骼整机的重量和体积，使用过程中需要持续给两个膝关节驱动器供电，能耗较高，一般需要配备大容量电池，而选用大容量电池亦会带来成本和重量的增加；

另外，也有部分膝关节通过液压缸来实现转动，参考专利申请公布号CN110465924A，一种四连杆膝关节的下肢外骨骼机器人，其膝关节包括膝关节上支撑块和膝关节下支撑块，两者通过第一膝关节摆动板和第二膝关节摆动板连成四连杆结构，通过液压缸驱动膝关节下支撑块的运动，整体体积和重量都较大，成本较高；

还有一种通过鲍登线的方式实现膝关节的转动，参考专利申请公布号：CN110193819A，用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构及装置，其膝关节机构包括大腿杆、小腿杆、柔性膝关节、膝鲍登线、膝鲍登线卷筒和膝关节驱动电机，整体结构较为复杂，使用过程中产生的能耗高，且随着使用时间的累计，鲍登线存在断裂的风险；

也有一种无动力源膝关节，参考专利申请公布号：CN110744526A，一种被动式下肢运动助力外骨骼装置，通过扭簧储存和释放能量起到缓冲省力的效果，虽然该装置体积小，重量轻，但是在人体行走时负重支撑效果较差。在人体站立或行走的过程中，当整条外骨骼的腿部受力时，其膝关节没有完全锁死，仍可以沿轴向转动，如患者腿部无力或者不慎，容易支撑失控而摔倒，带来二次损伤。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种无动力源膝关节机构，通过外骨骼机器人的髋部提供动力，第一角度传感器或第二角度传感器控制驱动组件驱动解锁件，使锁止件解锁或被锁止，小腿在重力作用下通过小腿支撑组件带动锁止件旋转或形成支撑，避免了在膝关节处设置动力源，整体结构轻便，体积小，续航时间长，可有效提高外骨康复机器人的实用性。

实现上述目的的技术方案是：

本发明提供一种无动力源膝关节机构，包括：

大腿支撑组件，所述大腿支撑组件被固定于外骨骼机器人的大腿处，且所述大腿支撑组件靠近外骨骼机器人髋部的一端安装有第一角度传感器；

小腿支撑组件，所述小腿支撑组件被固定于外骨骼机器人的小腿处；

连接基座，位于外骨骼机器人的膝关节侧，所述连接基座的上部固定连接所述大腿支撑组件，所述连接基座的下部转动连接所述小腿支撑组件，所述连接基座安装有第二角度传感器；以及