本發(fā)明涉及一種新型的機(jī)械外骨骼機(jī)構(gòu)，具體說(shuō)來(lái)，是一種可自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

在人體活動(dòng)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(shí)對(duì)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(jī)械外骨骼則是解決這一問(wèn)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(dòng)的膝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)，不需要額外的動(dòng)力結(jié)構(gòu)，只需要用彈簧儲(chǔ)能原件完成即可；一般的膝關(guān)節(jié)被動(dòng)助力機(jī)構(gòu)都會(huì)使用彈簧，彈簧可以在人體下蹲時(shí)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(gè)問(wèn)題，無(wú)法解決人體行走時(shí)膝關(guān)節(jié)彎曲引起的彈簧干涉。本發(fā)明即是對(duì)該問(wèn)題的一種具體解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本法民提供一種自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以穿戴在人的下肢，在人體下蹲時(shí)，對(duì)人的膝關(guān)節(jié)起助力作用；在人體正常抬腿行走時(shí)，該機(jī)構(gòu)不會(huì)干涉影響人體的正常運(yùn)動(dòng)動(dòng)作。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)，包括：

設(shè)置在自動(dòng)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(dòng)切換裝置，其包括設(shè)置在自動(dòng)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(dòng)件11、設(shè)置在滑動(dòng)件11內(nèi)部的滑動(dòng)軸承12、分別鉸接在固定件7和滑動(dòng)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(guò)上鉸接件90、壓縮彈性件10和下鉸接件902的滑動(dòng)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(guò)上螺紋桿1901固定連接，所述上螺紋桿1901穿過(guò)固定件7上的通孔，關(guān)節(jié)軸承2的下端能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在軸承支座3上，所述滑動(dòng)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(dòng)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(guò)滑動(dòng)軸承12的內(nèi)部，其上端通過(guò)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(dòng)的滑動(dòng)支撐桿5，所說(shuō)滑動(dòng)支撐桿5的上端和滑動(dòng)件11的上端分別設(shè)置有相互對(duì)應(yīng)的兩個(gè)安裝孔，通過(guò)上銷軸1801和下銷軸1802插入兩個(gè)安裝孔中將滑動(dòng)支撐桿5和滑動(dòng)件11相互固定，所述滑動(dòng)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(kāi)設(shè)一滑槽，所述上銷軸1801和下銷軸1802順次穿過(guò)滑動(dòng)件11的安裝孔、滑槽和滑動(dòng)支撐桿5，并能在滑槽內(nèi)上下滑動(dòng)。

進(jìn)一步地，還包括足底支撐件6，并通過(guò)螺釘固定在小腿支撐桿4的底部。

進(jìn)一步地，所述上銷軸1801和下銷軸1802分別與滑動(dòng)支撐桿5的安裝孔與滑動(dòng)件11的安裝孔之間是過(guò)盈固定。

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

進(jìn)一步地，所述滑動(dòng)件11與滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)件，該滑動(dòng)件與小腿支撐桿內(nèi)的滑動(dòng)支撐桿固連，可以完成著地與離地之間的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)切換。

附圖說(shuō)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(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)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(shí)施例的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)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(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))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(yǔ)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(huì)用理想化或過(guò)于正式的含義來(lái)解釋。

本發(fā)明中所述的“和/或”的含義指的是各自單獨(dú)存在或兩者同時(shí)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(duì)于設(shè)備本身而言，指向設(shè)備內(nèi)部的方向?yàn)閮?nèi)，反之為外，而非對(duì)本發(fā)明的裝置機(jī)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(duì)附圖時(shí)，閱讀者的左邊即為左，閱讀者的右邊即為右，而非對(duì)本發(fā)明的裝置機(jī)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(guò)其它部件的間接連接。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明公開(kāi)了1.一種自動(dòng)切換的膝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)，包括：

設(shè)置在自動(dòng)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(dòng)切換裝置，其包括設(shè)置在自動(dòng)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(dòng)件11、設(shè)置在滑動(dòng)件11內(nèi)部的滑動(dòng)軸承12、分別鉸接在固定件7和滑動(dòng)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(guò)上鉸接件90、壓縮彈性件10和下鉸接件902的滑動(dòng)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(guò)上螺紋桿1901固定連接，上螺紋桿1901穿過(guò)固定件7上的通孔，關(guān)節(jié)軸承2的下端能轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在軸承支座3上，滑動(dòng)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(dòng)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(guò)滑動(dòng)軸承12的內(nèi)部，其上端通過(guò)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(dòng)的滑動(dòng)支撐桿5，所說(shuō)滑動(dòng)支撐桿5的上端和滑動(dòng)件11的上端分別設(shè)置有相互對(duì)應(yīng)的兩個(gè)安裝孔，通過(guò)上銷軸1801和下銷軸1802插入兩個(gè)安裝孔中將滑動(dòng)支撐桿5和滑動(dòng)件11相互固定，滑動(dòng)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(kāi)設(shè)一滑槽，上銷軸1801和下銷軸1802順次穿過(guò)滑動(dòng)件11的安裝孔、滑槽和滑動(dòng)支撐桿5，并能在滑槽內(nèi)上下滑動(dòng)。

還包括足底支撐件6，并通過(guò)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(dòng)支撐桿5的安裝孔與滑動(dòng)件11的安裝孔之間是過(guò)盈固定。

滑動(dòng)桿8分別與上鉸接件901和下鉸接件902之間滑動(dòng)連接，壓縮彈性件10套在滑動(dòng)桿8上，滑動(dòng)桿8的下端還安裝有滑動(dòng)桿螺母1601。滑動(dòng)件11與滑動(dòng)軸承12同心配合。

上鉸接件901與固定件7通過(guò)螺栓1301和螺母1702連接；下鉸接件902與滑動(dòng)件11通過(guò)螺栓1302和螺母1701連接。

關(guān)節(jié)軸承2通過(guò)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(guò)下螺桿1902連接，并由螺釘1501和1502固定。

固定件7通過(guò)螺釘1504固定于大腿支撐桿1。

上述外骨骼裝置的工作過(guò)程是：用柔性綁套固定該機(jī)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(shí)，膝關(guān)節(jié)發(fā)生彎曲，壓縮彈性件10受壓，由于滑動(dòng)支撐桿5與地面接觸，滑動(dòng)件11相對(duì)小腿支撐桿4不會(huì)滑動(dòng)，由此壓縮彈性件10將產(chǎn)生對(duì)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(shí)，足底的滑動(dòng)支撐桿5離開(kāi)地面，則滑動(dòng)件11成為自由端，抬腿動(dòng)作時(shí)壓縮彈性件10不會(huì)工作，并不會(huì)對(duì)人體腿部產(chǎn)生阻力。這正是該膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與普通下肢被動(dòng)助力機(jī)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(dòng)支撐桿是否觸地自動(dòng)完成的，不需要人的其他動(dòng)作輔助，這正是該新型的膝關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)與普通下肢被動(dòng)助力機(jī)構(gòu)不同之處。