6外側(cè)鉸接有可沿水平面轉(zhuǎn)動(dòng)的Y向鉸鏈座7，左側(cè)的Y向鉸鏈座7外側(cè)與左伸縮支撐結(jié)構(gòu)上端鉸接，右側(cè)的Y向鉸鏈座7外側(cè)與右伸縮支撐結(jié)構(gòu)上端鉸接；兩塊連接板2之間設(shè)有腰帶8。
[0027]連接板2上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)X向鉸鏈座4轉(zhuǎn)動(dòng)的X向減速電機(jī)9，左側(cè)的Y向鉸鏈座7上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)左伸縮支撐結(jié)構(gòu)前后擺動(dòng)的左Y向減速電機(jī)10，右側(cè)的Y向鉸鏈座7上設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)右伸縮支撐結(jié)構(gòu)前后擺動(dòng)的右Y向減速電機(jī)11。
[0028]Y向鉸鏈座7內(nèi)設(shè)有驅(qū)動(dòng)Y向鉸鏈座7沿Z向轉(zhuǎn)動(dòng)的Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
[0029]Z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括設(shè)在Y向鉸鏈座7內(nèi)的套管12，套管12內(nèi)設(shè)有伺服電機(jī)13、太陽(yáng)齒輪14、行星架15、行星齒輪16、內(nèi)齒圈17、輸出軸18、軸承19、軸承座20和聯(lián)軸器21，伺服電機(jī)13同軸向固定在Z向第二鉸鏈板6上，行星齒輪16轉(zhuǎn)動(dòng)連接在行星架15上，行星架15設(shè)在內(nèi)齒圈17內(nèi)，太陽(yáng)齒輪14設(shè)在伺服電機(jī)13的動(dòng)力輸出軸18上，太陽(yáng)齒輪14穿過(guò)行星架15位于行星齒輪16中間，行星齒輪16分別與太陽(yáng)齒輪14和內(nèi)齒圈17嚙合，內(nèi)齒圈17與軸承座20同軸向固定連接，軸承19設(shè)在軸承座20內(nèi)，輸出軸18—端與行星架15中心同軸向固定連接，輸出軸18另一端穿過(guò)軸承19內(nèi)圈與聯(lián)軸器21 —端連接，聯(lián)軸器21另一端與Y向鉸鏈座7固定連接。
[0030]左伸縮支撐結(jié)構(gòu)包括氣動(dòng)肌腱22、弧形板23、大腿支撐管24、小腿支撐管25、大腿伸縮桿26、小腿伸縮桿27和腳踏板28，小腿支撐管25上端設(shè)有安裝座29，大腿支撐管24下端通過(guò)膝關(guān)節(jié)鉸鏈30鉸接在安裝座29上，大腿伸縮桿26自上而下插設(shè)在大腿支撐管24內(nèi)，大腿支撐管24上部設(shè)有用于定位大腿伸縮桿26的上鎖緊環(huán)31，小腿伸縮桿27自下而上插設(shè)在小腿支撐管25內(nèi)，小腿支撐管25下部設(shè)有用于定位小腿伸縮桿27的下鎖緊環(huán)32 ;小腿伸縮桿27下端與腳踏板28上表面外側(cè)固定連接，大腿支撐管24連接有可卡在大腿上的弧形定位板33，弧形定位板33上設(shè)有大腿繃帶34，腳踏板28上設(shè)有腳繃帶35。
[0031]小腿支撐管25下端設(shè)有下支座36，大腿支撐管24中下部設(shè)有上支座37，氣動(dòng)肌腱22的下端鉸接在下支座36上，弧形板23上端鉸接在上支座37上，弧形板23下端與氣動(dòng)肌腱22上端鉸接，弧形板23后側(cè)沿上下方向設(shè)有耐磨滑道38，安裝座29前側(cè)設(shè)有與耐磨滑道38滾動(dòng)連接的滾輪39。
[0032]氣動(dòng)肌腱22包括氣囊40和易于水平及豎向伸縮的菱形編織網(wǎng)41，菱形編織網(wǎng)41設(shè)在氣囊40內(nèi)壁上，氣囊40上設(shè)有氣嘴42，氣囊40外表面設(shè)有柔彈性的外保護(hù)層43。
[0033]背負(fù)結(jié)構(gòu)包括垂直設(shè)置的框架44，框架44下端與固定座3通過(guò)螺栓固定連接，框架44上設(shè)有高度可調(diào)節(jié)的負(fù)重連接架45，框架44左右兩側(cè)分別設(shè)有一條肩帶46。
[0034]動(dòng)力控制裝置包括設(shè)在框架44上的箱體47，箱體47內(nèi)設(shè)有蓄電池48、伺服控制器49、伺服氣動(dòng)比例閥組50、減壓閥51、液氮瓶52、大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器53和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器54，蓄電池48分別與伺服控制器49、X向減速電機(jī)9、左Y向減速電機(jī)10、右Y向減速電機(jī)11和伺服電機(jī)13通過(guò)電纜連接，伺服控制器49通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線分別與伺服氣動(dòng)比例閥組50、X向減速電機(jī)9、左Y向減速電機(jī)10、右Y向減速電機(jī)11、伺服電機(jī)13、大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器53和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器54連接，液氮瓶52的出口通過(guò)減壓閥51與伺服氣動(dòng)比例閥組50的進(jìn)口連接，伺服氣動(dòng)比例閥組50的出口與氣動(dòng)肌腱22的進(jìn)口通過(guò)高壓氣管56連接。
[0035]本實(shí)用新型在使用時(shí)，使用者的雙腳分別踏在腳踏板28上并用腳繃帶35固定，大腿部位使用弧形定位板33套住并采用大腿繃帶34繃緊，腰部使用腰帶8將連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)緊固，肩部套上肩帶46將背負(fù)結(jié)構(gòu)緊固。同時(shí)將大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器53和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器54分別粘貼到大腿肌肉群和髖關(guān)節(jié)肌肉群處。重物綁在負(fù)重連接架45上，重物的重力通過(guò)背負(fù)結(jié)構(gòu)、連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)后通過(guò)左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，這樣就大大減輕了人們脊柱和下肢的壓力。
[0036]假定大腿前后擺動(dòng)是繞著X軸運(yùn)動(dòng)，大腿左右擺動(dòng)是繞著Y軸運(yùn)動(dòng)，大腿內(nèi)旋和外旋是繞著Z軸運(yùn)動(dòng)。繞X軸和繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)副可以在人體以外，但繞Z軸運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)副卻只能在人體內(nèi)。當(dāng)向前邁動(dòng)左腿或右腿時(shí)，髖關(guān)節(jié)肌肉和大腿肌肉會(huì)發(fā)生變化，大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器53和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器54將變化信號(hào)傳輸給伺服控制器49，伺服控制器49向左Y向減速電機(jī)10或右Y向減速電機(jī)11發(fā)出命令信號(hào)，左Y向減速電機(jī)10和右Y向減速電機(jī)11分別驅(qū)動(dòng)左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)。若大腿左右擺動(dòng)，伺服控制器49向X向減速電機(jī)9發(fā)出命令信號(hào)，左右兩個(gè)X向減速電機(jī)9分別驅(qū)動(dòng)連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)外端帶動(dòng)左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)左右擺動(dòng)。大腿內(nèi)旋和外旋時(shí)，伺服控制器49向X向減速電機(jī)9發(fā)出命令信號(hào)，伺服電機(jī)13轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)太陽(yáng)齒輪14驅(qū)動(dòng)行星齒輪16，行星齒輪16通過(guò)輸出軸18驅(qū)動(dòng)Y向鉸鏈座7和相對(duì)于Z向第二鉸鏈板6轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0037]人從下蹲準(zhǔn)備站起時(shí)，需要更大的腿部拉力來(lái)實(shí)現(xiàn)站立，而站立時(shí)只需很小的力氣維持。氣動(dòng)肌腱22驅(qū)動(dòng)弧形板23，這樣可以通過(guò)改變弧形板23的支點(diǎn)位置來(lái)提供不同力臂和力量輸出。滾輪39就是弧形板23的支點(diǎn)，隨著伸展角度變化，滾輪39與弧形板23接觸的位置也在變化。當(dāng)氣動(dòng)肌腱22行程越長(zhǎng)，大腿支撐管24和小腿支撐管25之間的伸展角度越大時(shí)，滾輪39所處位置會(huì)越靠近耐磨滑道38下部；當(dāng)大腿支撐管24和小腿支撐管25之間伸展角度越小時(shí)，即屈膝時(shí)，滾輪39所處位置會(huì)越靠近耐磨滑道38上部，從而在下蹲準(zhǔn)備站起時(shí)氣動(dòng)肌腱22提供更大的拉力。
[0038]當(dāng)不同身高的人使用時(shí)，可通過(guò)在大腿支撐管24內(nèi)上下調(diào)節(jié)大腿伸縮桿26，在小腿支撐管25內(nèi)上下調(diào)節(jié)小腿伸縮桿27，并通過(guò)上鎖緊環(huán)31和下鎖緊環(huán)32將大腿伸縮桿26和小腿伸縮桿27鎖緊即可。寬度調(diào)節(jié)板I可調(diào)節(jié)連接轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)再水平方向上的長(zhǎng)度，以適合不同腰圍的人使用。
[0039]氣動(dòng)肌腱22的氣囊40膨脹，菱形編織網(wǎng)41水平方向增大，垂直方向縮短，氣動(dòng)肌腱22產(chǎn)生向上的拉力將配重塊55向上拉起，氣動(dòng)肌腱22的氣囊40收縮，菱形編織網(wǎng)41水平方向減小，垂直方向伸長(zhǎng)，配重塊55下落。氣動(dòng)肌腱22只產(chǎn)生拉力不產(chǎn)生推力，同人體肌肉一樣。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括左伸縮支撐結(jié)構(gòu)、右伸縮支撐結(jié)構(gòu)和動(dòng)力控制裝置；左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同且左右對(duì)稱； 所述左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)均包括氣動(dòng)肌腱、弧形板、大腿支撐管、小腿支撐管、大腿伸縮桿、小腿伸縮桿和腳踏板，小腿支撐管上端設(shè)有安裝座，大腿支撐管下端通過(guò)膝關(guān)節(jié)鉸鏈鉸接在安裝座上，大腿伸縮桿自上而下插設(shè)在大腿支撐管內(nèi)，大腿支撐管上部設(shè)有用于定位大腿伸縮桿的上鎖緊環(huán)，小腿伸縮桿自下而上插設(shè)在小腿支撐管內(nèi)，小腿支撐管下部設(shè)有用于定位小腿伸縮桿的下鎖緊環(huán)；小腿伸縮桿下端與腳踏板上表面外側(cè)固定連接，大腿支撐管連接有可卡在大腿上的弧形定位板，弧形定位板上設(shè)有大腿繃帶，腳踏板上設(shè)有腳繃帶； 小腿支撐管下端設(shè)有下支座，大腿支撐管中下部設(shè)有上支座，氣動(dòng)肌腱的下端鉸接在下支座上，弧形板上端鉸接在上支座上，弧形板下端與氣動(dòng)肌腱上端鉸接，弧形板后側(cè)沿上下方向設(shè)有耐磨滑道，安裝座前側(cè)設(shè)有與耐磨滑道滾動(dòng)連接的滾輪； 所述動(dòng)力控制裝置包括設(shè)在框架上的箱體，箱體內(nèi)設(shè)有蓄電池、伺服控制器、伺服氣動(dòng)比例閥組、減壓閥、液氮瓶、大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器，蓄電池與伺服控制器通過(guò)電纜連接，伺服控制器通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線分別與伺服氣動(dòng)比例閥組、大腿肌肉群肌電信號(hào)傳感器和髖關(guān)節(jié)肌肉群肌電信號(hào)傳感器連接，液氮瓶的出口通過(guò)減壓閥與伺服氣動(dòng)比例閥組的進(jìn)口連接，伺服氣動(dòng)比例閥組的出口與氣動(dòng)肌腱的進(jìn)口連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述氣動(dòng)肌腱包括氣囊和易于水平及豎向伸縮的菱形編織網(wǎng)，菱形編織網(wǎng)設(shè)在氣囊內(nèi)壁上，氣囊上設(shè)有氣嘴，氣囊外表面設(shè)有柔彈性的外保護(hù)層。
【專利摘要】動(dòng)力驅(qū)動(dòng)式下肢關(guān)節(jié)減壓裝置的膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括左伸縮支撐結(jié)構(gòu)、右伸縮支撐結(jié)構(gòu)和動(dòng)力控制裝置；左伸縮支撐結(jié)構(gòu)和右伸縮支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)造相同且左右對(duì)稱。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造，自動(dòng)化程度高，可以作為老年人自理的工具，而且可以作為身殘病后的恢復(fù)鍛煉，充分減輕了人們背負(fù)重物的壓力，并大大提高了背負(fù)重物的重量，也特別適用于崎嶇的山路運(yùn)輸貨物。
【IPC分類】A61F2/60, A61F2/72, A61H3/00
【公開號(hào)】CN204814712
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520542942
【發(fā)明人】王震虎, 陳幫軍, 劉揚(yáng)
【申請(qǐng)人】黃河科技學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年7月24日