一種內置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置的製作方法

2023-06-05 06:30:21 2

本發明涉及一種下肢輔助裝置，尤其是涉及一種內置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置。

背景技術：

穿戴式助力裝置是近年來比較嶄新的一個研究領域，它可以幫助人們擴展其四肢部位的運動能力，減輕重物對人們的負擔。目前國際上現有的穿戴式助力裝置主要有日本筑波大學的hal系列下肢外骨骼、美國darpa的ehpa研究項目、德國奧託博克的c-leg智能仿生腿等。

而傳統的需要外部動力的穿戴式助力裝置具有下面的一些缺點：

1、整個裝置包括可穿戴在人體上各個部位的機械裝置、動力裝置和控制裝置以及檢測人體運動信息的多種傳感器，造成自重過大，一定程度上削減了其輕便性。

2、傳感器、大功率電機等設備造價高昂，使得整個裝置的實用性、普及性降低。

針對上述的一些問題，如何在完成輔助行走和輔助坐的功能的同時，簡化裝置結構以減輕裝置自重、降低造價，是製造設計穿戴式助力裝置的難點

技術實現要素：

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種內置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種內置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置，包括：

氣推桿：包括推桿腔、推桿活塞、推桿桿身，其中，所述的推桿活塞活動設置在內置氣壓的推桿腔內，並可沿其內壁移動，所述的推桿活塞的一側還連接密封穿出推桿腔的推桿桿身；

固定部：包括大腿固定部和小腿固定部，其中，大腿固定部活動連接推桿腔的一端；

連杆：其兩端分別活動連接推桿腔腔壁和小腿固定部。

所述的大腿固定部通過球副與推桿腔連接。

所述的連杆的一端通過十字聯軸節連接小腿固定部，另一端通過轉動副與推桿腔連接。

在推桿桿身伸出推桿腔的端部上還設有與地面接觸的單向輪。

所述的推桿活塞上還設有通孔。氣推桿在推桿活塞內部設置通孔，使得推桿活塞兩端的氣體壓力相等，而推桿活塞兩側的截面積不同(一端連有推桿桿身，另一端沒有)，在氣體壓力作用下，產生向截面積小的一側的壓力，而且無論推桿活塞處於哪個位置，所產生的壓力都不變。

本發明的工作過程與原理如下：

整套裝置做成穿戴式服裝，由兩個固定部分(大腿固定部和小腿固定部)分別與大腿和小腿相連。在大腿固定部通過一個球副與氣推桿相連。氣推桿內置氣壓，在不受外力的情況下會保持伸長狀態。當人行走，腿放下時，氣推桿伸出部分(即活塞推桿)接觸地面，並由重力將其壓縮，在此過程中，人腿的動能與重力勢能轉化為氣推桿中活塞的位置勢能，抬腿時儲存的能量將釋放出來，幫助抬腿，達到輔助行走的目的。在氣推桿上固定有一個只能單向轉動的單向輪，以減少前進時氣推桿在地面上的摩擦。一根連杆一端通過一個十字聯軸節與小腿固定部相連，另一端通過一個轉動副與和氣推桿相連，由此大腿、小腿、連杆和氣推桿組成一個四桿機構，達到了穩定的目的。此發明能夠起到輔助行走、上樓、坐的作用。當人保持坐姿時，氣推桿保持縮短狀態且單向輪與地面接觸，由於單向輪不能向後轉動，整個裝置能夠支撐人的重量，達到輔助坐的目的。

與現有技術相比，本發明具有結構簡單，成本較低，功能多樣等特點。

附圖說明

圖1為本發明的氣推桿的結構示意圖；

圖2為本發明的結構示意圖；

圖3為本發明行走時的使用狀態示意圖；

圖4為本發明保持坐姿時的狀態示意圖；

圖中，1-推桿活塞，2-推桿腔，3-推桿桿身，4-小腿固定部，5-單向輪，6-球副，7-十字聯軸節，8-連杆，9-大腿固定部，10-氣推桿。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

一種內置氣壓型穿戴式下肢輔助裝置，其結構如圖2所示，包括：

氣推桿10，其結構如圖1所示：包括推桿腔2、內置氣壓的推桿活塞1、推桿桿身3，其中，推桿活塞1設置在推桿腔2內，並可沿其內壁移動，推桿活塞1的一側還連接密封穿出推桿腔2的推桿桿身3，推桿活塞1上還設有通孔，在推桿桿身3伸出推桿腔2的端部上還設有與地面接觸的單向輪5。

固定部：包括大腿固定部9和小腿固定部4，其中，大腿固定部9通過球副6連接推桿腔2的一端，小腿固定部4通過十字聯軸節7連接設置一根連杆8，該連杆8的另一端通過轉動副與推桿腔2連接。

整套裝置做成穿戴式服裝，由兩個固定部分(大腿固定部9和小腿固定部4)分別與大腿和小腿相連。在大腿固定部9通過一個球副6與氣推桿10相連。氣推桿10內置氣壓，在不受外力的情況下會保持伸長狀態。如圖3所示，當人行走，腿放下時，氣推桿10伸出部分(即活塞推桿)接觸地面，並由重力將其壓縮，儲存勢能。抬腿時儲存的能量釋放，並由重力將其壓縮，在此過程中，人腿的動能與重力勢能轉化為氣推桿中活塞的位置勢能，抬腿時儲存的能量將釋放出來，幫助抬腿，達到輔助行走的目的。在氣推桿10上固定有一個只能單向轉動的單向輪5，以減少前進時氣推桿10在地面上的摩擦。一根連杆8一端通過一個十字聯軸節7與小腿固定部4相連，另一端通過一個轉動副與和氣推桿10相連，由此大腿、小腿、連杆8和氣推桿10組成一個四桿機構，達到了穩定的目的。此發明能夠起到輔助行走、上樓、坐的作用。如圖4所示，當人保持坐姿時，氣推桿10保持縮短狀態且單向輪5與地面接觸，由於單向輪5不能向後轉動，整個裝置能夠支撐人的重量，達到輔助坐的目的。

上述的對實施例的描述是為便於該技術領域的普通技術人員能理解和使用發明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，並把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經過創造性的勞動。因此，本發明不限於上述實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明範疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護範圍之內。