[实用新型]一种可辅助支撑负重的髋关节助力外骨骼系统

说明书

本实用新型公开一种可辅助支撑负重的髋关节助力外骨骼系统，其特征在于，包括背架部分、腰带部分、髋关节部分、大腿部分、膝关节部分、小腿部分、足部；腰带部分连接在背架部分的下侧，腰带部分两侧的下方均连接有一套由髋关节部分、大腿部分、膝关节部分、小腿部分、足部构成的下肢外骨骼，腰带部分两侧的下肢外骨骼的结构相同，两者呈镜面对称安装；本实用新型设计的外骨骼系统在为穿戴者提供步行助力及辅助支撑负重的前提下，提高了人机协同的各个关节自由度的活动范围，从而不影响穿戴者的自然步态。

技术领域

本实用新型属于刚性助力外骨骼技术领域，尤其是一种可辅助支撑负重的髋关节助力外骨骼系统。

背景技术

随着科技水平的快速发展，当前世界各国军队的单兵作战装备种类数量日益丰富，同时单兵作业时所需携带装备的重量也大幅增加。特别是士兵在远距离负重行军或者在高原坏境下作业时，需要一种可穿戴式外骨骼系统提供步行助力以及对士兵负重的辅助支撑，并且不会妨碍士兵的肢体动作，从而提高单兵的作业能力。在上述应用场景下，外骨骼系统的特性应当主要体现于人机交互力柔顺，结构强度高，系统可靠，质量轻，惯性小，尤其是对关节能够产生足够的扭矩，以提高士兵穿戴外骨骼系统后的步行能力，以及能够将士兵负重转移到外骨骼上减轻士兵的负担。

当前外骨骼主要分为柔性外骨骼和刚性外骨骼，其中柔性外骨骼采用符合人体工程学的布带、鲍登线、电机作为驱动装置，虽然能够提供柔顺的人机交互力且质量轻，惯性小，但是由于柔性结构不能对士兵的负重提供辅助支撑，所以柔性外骨骼必然不能满足上述需求。

而现有的刚性外骨骼大多采用液压驱动或电机驱动，且体积大，质量重，肢体关节惯量大，关节自由度活动范围不高，对士兵下肢活动影响较大，影响了穿戴者的自然步态。

实用新型内容

本实用新型提供一种可辅助支撑负重的髋关节助力外骨骼系统，以解决上述所提到的现有刚性外骨骼系统限制穿戴者各关节自由度活动范围进而影响其自然步态的问题。本实用新型设计的一种可辅助支撑负重的髋关节助力外骨骼系统在提高士兵的步行能力以及为士兵提供负重支撑的同时，又能提供给士兵各个关节较大的活动范围，从而不影响士兵的自然步态以及轻便的穿戴体验。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种可辅助支撑负重的髋关节助力外骨骼系统，其特征在于，包括背架部分1 、腰带部分2 、髋关节部分3 、大腿部分4 、膝关节部分5 、小腿部分6 、足部7 ；

腰带部分2 连接在背架部分1 的下侧，腰带部分2 两侧的下方均连接有一套由髋关节部分3 、大腿部分4 、膝关节部分5 、小腿部分 6 、足部7 构成的下肢外骨骼，腰带部分2 两侧的下肢外骨骼的结构相同，两者呈镜面对称安装；

其中，背架部分1 包括背带11 、背架12 ；腰带部分2 包括腰带模块21 、腰带22 ；髋关节部分3 包括髋关节连接板31 、髋关节电机座32 、髋关节电机33 、髋关节输出轴34、髋关节外展内收支架 35 、髋关节内外旋连接块36 ；大腿部分4 包括大腿杆41 、大腿绑缚42 ；膝关节部分5 包括膝关节连接板51 、膝关节挡板52 、轴承挡圈53 、膝关节轴承54、膝关节转轴55 、膝关节弹簧56 、膝关节弹簧下挡板57 、膝关节弹簧上挡板58 ；小腿部分6 包括小腿杆61 、小腿绑缚62 ；足部7 包括踝部绑缚71 、小腿弹簧管72 、足底限位螺钉73 、足底弹簧74 、足底弹簧挡块75 ；

两根背架12 的上端设置有上下排布的微孔，通过微孔用缝制的方法连接两根柔性的背带11 ；两根背架12 的下端设置有将两根背架12 的下部连接在一起的背架连接板；腰带模块21 为若干片状部件组合而成的链带，通过增、减片状部件的数量来调节腰带部分2 的长度；背架连接板的左、右两侧均连接有腰带模块21 ，两侧的腰带模块21 的另一端连接在腰带 22 的两侧上；两侧的髋关节连接板31 的上部通过螺栓固定在两侧的腰带模块21 的片状部件上；