本發(fā)明涉及一種新型的機械外骨骼機構(gòu)，具體說來，是一種可自動切換的膝關(guān)節(jié)助力機構(gòu)。

背景技術(shù)：

在人體活動中，膝關(guān)節(jié)是承受人體負(fù)擔(dān)最大的部位，尤其在人體下蹲時對膝關(guān)節(jié)產(chǎn)生的負(fù)擔(dān)尤為更甚，膝關(guān)節(jié)也容易疲勞，造成人們一些關(guān)節(jié)炎之類的病癥，機械外骨骼則是解決這一問題的有效工具。在外骨骼助力領(lǐng)域，人們總是希望獲得一種純被動的膝關(guān)節(jié)助力機構(gòu)，不需要額外的動力結(jié)構(gòu)，只需要用彈簧儲能原件完成即可；一般的膝關(guān)節(jié)被動助力機構(gòu)都會使用彈簧，彈簧可以在人體下蹲時被壓縮產(chǎn)生助力效果，然而這種類似結(jié)構(gòu)都存在一個問題，無法解決人體行走時膝關(guān)節(jié)彎曲引起的彈簧干涉。本發(fā)明即是對該問題的一種具體解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本法民提供一種自動切換的膝關(guān)節(jié)助力機構(gòu)，該機構(gòu)可以穿戴在人的下肢，在人體下蹲時，對人的膝關(guān)節(jié)起助力作用；在人體正常抬腿行走時，該機構(gòu)不會干涉影響人體的正常運動動作。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種自動切換的膝關(guān)節(jié)助力機構(gòu)，包括：

設(shè)置在自動切換裝置上端的大腿支撐桿1；

設(shè)置在大腿支撐桿1和小腿支撐桿4之間的自動切換裝置，其包括設(shè)置在自動切換裝置上端的固定件7、設(shè)置在固定件7下端的關(guān)節(jié)軸承2、設(shè)置在關(guān)節(jié)軸承2下端的軸承支座3、設(shè)置在軸承支座3下端的滑動件11、設(shè)置在滑動件11內(nèi)部的滑動軸承12、分別鉸接在固定件7和滑動件11上的上鉸接件90和下鉸接件902、設(shè)置在上鉸接件90和下鉸接件902之間的壓縮彈性件10以及順次穿過上鉸接件90、壓縮彈性件10和下鉸接件902的滑動桿8，其中，所述大腿支撐桿1的下端和關(guān)節(jié)軸承2上端之間通過上螺紋桿1901固定連接，所述上螺紋桿1901穿過固定件7上的通孔，關(guān)節(jié)軸承2的下端能轉(zhuǎn)動地安裝在軸承支座3上，所述滑動桿8的上端設(shè)置有桿帽，下端安裝有螺母1601，所述上鉸接件90和下鉸接件902被限定在滑動桿8的桿帽和螺母1601之間；

設(shè)置在軸承支座3下端的小腿支撐桿4，所述小腿支撐桿4穿過滑動軸承12的內(nèi)部，其上端通過下螺紋桿1902固定在軸承支座3底座的沉頭式通孔內(nèi)；

設(shè)置在小腿支撐桿4內(nèi)部并能在小腿支撐桿4內(nèi)部上下滑動的滑動支撐桿5，所說滑動支撐桿5的上端和滑動件11的上端分別設(shè)置有相互對應(yīng)的兩個安裝孔，通過上銷軸1801和下銷軸1802插入兩個安裝孔中將滑動支撐桿5和滑動件11相互固定，所述滑動軸承12被限位在上銷軸1801和下銷軸1802之間；所述小腿支撐桿4的側(cè)邊開設(shè)一滑槽，所述上銷軸1801和下銷軸1802順次穿過滑動件11的安裝孔、滑槽和滑動支撐桿5，并能在滑槽內(nèi)上下滑動。

進一步地，還包括足底支撐件6，并通過螺釘固定在小腿支撐桿4的底部。

進一步地，所述上銷軸1801和下銷軸1802分別與滑動支撐桿5的安裝孔與滑動件11的安裝孔之間是過盈固定。

進一步地，所述滑動桿8分別與上鉸接件901和下鉸接件902之間滑動連接，壓縮彈性件10套在滑動桿8上，滑動桿8的下端還安裝有滑動桿螺母1601。

進一步地，所述滑動件11與滑動軸承12同心配合。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

(1)彈簧伸縮桿是滑動桿與壓縮彈性件組成的，這樣的組合可以最大化彈簧的壓縮行程，盡可能使膝關(guān)節(jié)彎曲的角度最大。

(2)彈簧壓縮桿下端固定一滑動件，該滑動件與小腿支撐桿內(nèi)的滑動支撐桿固連，可以完成著地與離地之間的機構(gòu)運動切換。

附圖說明

圖1為本發(fā)明三維結(jié)構(gòu)組裝示意圖。

圖2為三維結(jié)構(gòu)元件示意詳圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的和技術(shù)方案更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例的附圖，對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

本發(fā)明中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨存在或兩者同時存在的情況均包括在內(nèi)。

本發(fā)明中所述的“內(nèi)、外”的含義指的是相對于設(shè)備本身而言，指向設(shè)備內(nèi)部的方向為內(nèi)，反之為外，而非對本發(fā)明的裝置機構(gòu)的特定限定。

本發(fā)明中所述的“左、右”的含義指的是閱讀者正對附圖時，閱讀者的左邊即為左，閱讀者的右邊即為右，而非對本發(fā)明的裝置機構(gòu)的特定限定。

本發(fā)明中所述的“連接”的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過其它部件的間接連接。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開了1.一種自動切換的膝關(guān)節(jié)助力機構(gòu)，包括：

設(shè)置在自動切換裝置上端的大腿支撐桿1；

設(shè)置在大腿支撐桿1和小腿支撐桿4之間的自動切換裝置，其包括設(shè)置在自動切換裝置上端的固定件7、設(shè)置在固定件7下端的關(guān)節(jié)軸承2、設(shè)置在關(guān)節(jié)軸承2下端的軸承支座3、設(shè)置在軸承支座3下端的滑動件11、設(shè)置在滑動件11內(nèi)部的滑動軸承12、分別鉸接在固定件7和滑動件11上的上鉸接件90和下鉸接件902、設(shè)置在上鉸接件90和下鉸接件902之間的壓縮彈性件10以及順次穿過上鉸接件90、壓縮彈性件10和下鉸接件902的滑動桿8，其中，大腿支撐桿1的下端和關(guān)節(jié)軸承2上端之間通過上螺紋桿1901固定連接，上螺紋桿1901穿過固定件7上的通孔，關(guān)節(jié)軸承2的下端能轉(zhuǎn)動地安裝在軸承支座3上，滑動桿8的上端設(shè)置有桿帽，下端安裝有螺母1601，上鉸接件90和下鉸接件902被限定在滑動桿8的桿帽和螺母1601之間；

設(shè)置在軸承支座3下端的小腿支撐桿4，小腿支撐桿4穿過滑動軸承12的內(nèi)部，其上端通過下螺紋桿1902固定在軸承支座3底座的沉頭式通孔內(nèi)；

設(shè)置在小腿支撐桿4內(nèi)部并能在小腿支撐桿4內(nèi)部上下滑動的滑動支撐桿5，所說滑動支撐桿5的上端和滑動件11的上端分別設(shè)置有相互對應(yīng)的兩個安裝孔，通過上銷軸1801和下銷軸1802插入兩個安裝孔中將滑動支撐桿5和滑動件11相互固定，滑動軸承12被限位在上銷軸1801和下銷軸1802之間；小腿支撐桿4的側(cè)邊開設(shè)一滑槽，上銷軸1801和下銷軸1802順次穿過滑動件11的安裝孔、滑槽和滑動支撐桿5，并能在滑槽內(nèi)上下滑動。

還包括足底支撐件6，并通過螺釘固定在小腿支撐桿4的底部。

上銷軸1801和下銷軸1802分別與滑動支撐桿5的安裝孔與滑動件11的安裝孔之間是過盈固定。

滑動桿8分別與上鉸接件901和下鉸接件902之間滑動連接，壓縮彈性件10套在滑動桿8上，滑動桿8的下端還安裝有滑動桿螺母1601?；瑒蛹?1與滑動軸承12同心配合。

上鉸接件901與固定件7通過螺栓1301和螺母1702連接；下鉸接件902與滑動件11通過螺栓1302和螺母1701連接。

關(guān)節(jié)軸承2通過螺栓14和和螺母1602固定于軸承支座3上。

小腿支撐桿4與軸承支座3通過下螺桿1902連接，并由螺釘1501和1502固定。

固定件7通過螺釘1504固定于大腿支撐桿1。

上述外骨骼裝置的工作過程是：用柔性綁套固定該機構(gòu)的大腿支撐桿1和小腿支撐桿4于人體下肢，當(dāng)人體下蹲時，膝關(guān)節(jié)發(fā)生彎曲，壓縮彈性件10受壓，由于滑動支撐桿5與地面接觸，滑動件11相對小腿支撐桿4不會滑動，由此壓縮彈性件10將產(chǎn)生對膝關(guān)節(jié)的彎矩，形成助力效果。

當(dāng)人體正常行走抬腿時，足底的滑動支撐桿5離開地面，則滑動件11成為自由端，抬腿動作時壓縮彈性件10不會工作，并不會對人體腿部產(chǎn)生阻力。這正是該膝關(guān)節(jié)機構(gòu)與普通下肢被動助力機構(gòu)不同之處。

上述膝關(guān)節(jié)彈簧的工作模式切換都是靠足底的滑動支撐桿是否觸地自動完成的，不需要人的其他動作輔助，這正是該新型的膝關(guān)節(jié)機構(gòu)與普通下肢被動助力機構(gòu)不同之處。