CN109760026A - 用于可穿戴外骨骼的髋部机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于可穿戴外骨骼的髋部机构，包括背板机构（100）、氮气弹簧机构（200）和万向节机构（300），氮气弹簧机构（200）设于背板机构（100）上，万向节机构（300）与氮气弹簧机构（200）连接。本发明内部设置有销轴和弹簧机构，左右髋关节可绕销轴转动，自动调节髋部宽度；由于弹簧机构的作用，使得两髋关节可跟随穿戴者的姿态自动调整姿态,保持重心平衡，并提升穿戴体验。设置有氮气弹簧平衡机构，可以压缩，使得髋部机构可以相对腿部机构活动，起到平衡背部载荷的作用。设置有万向节机构，能够实现更大的活动范围，并使得外骨骼可以折叠，方便运输。
Description
技术领域
本发明涉及外骨骼机器人领域，尤其涉及用于可穿戴外骨骼的髋部机构。
背景技术
随着外骨骼机器人技术的不断发展，外骨骼机器人的应用越来越广泛，在医疗康复、军队等领域都不断有新产品涌现。外骨骼的形式多种多样，其中髋部机构的性能对穿戴者的体验有着非常重要的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种用于可穿戴外骨骼的髋部机构，内部设置有销轴和弹簧机构，左右髋关节可绕销轴转动，自动调节髋部宽度；由于弹簧机构的作用，使得两髋关节可跟随穿戴者的姿态自动调整姿态,保持重心平衡，并提升穿戴体验。设置有氮气弹簧平衡机构，可以压缩，使得髋部机构可以相对腿部机构活动，起到平衡背部载荷的作用。设置有万向节机构，能够实现更大的活动范围，并使得外骨骼可以折叠，方便运输。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：用于可穿戴外骨骼的髋部机构，包括背板机构、氮气弹簧机构和万向节机构，氮气弹簧机构设于背板机构上，万向节机构与氮气弹簧机构连接；背板机构包括前部背板和后部背板，前部背板和后部背板上设计有机械限位，背板机构上设有销轴A，左髋关节与右髋关节的一端通过销轴堵头与销轴A连接；左髋关节通过左弹簧与前部背板上的左弹簧固定销连接，右髋关节通过右弹簧与前部背板上的右弹簧固定销连接；万向节机构包括左万向节机构和右万向节机构。
进一步的，氮气弹簧机构包括弹性缓冲零件。
进一步的，氮气弹簧机构和万向节机构左右结构对称。
进一步的，弹性缓冲零件包括左氮气弹簧和右氮气弹簧。
进一步的，万向节机构与氮气弹簧机构连接方式包括铰接。
进一步的，前部背板和后部背板采用高强度材料制成。
进一步的，高强度材料包括铝合金材料、碳纤维复合材料和钛合金材料中的一种。
进一步的，销轴A外层设有铜套。
进一步的，铜套外层还设有铜垫片。
进一步的，左万向节机构上设有左铜柱，右万向节机构上设有右铜柱，当穿戴者想要左髋部外展、内收时，左铜柱和右铜柱与氮气弹簧机构相互作用。
进一步的，左万向节机构上还设有左铰链、左中间铰链、左腿部连接件、销轴B、销轴C和销轴D；右万向节机构上还设有右铰链、右中间铰链、右腿部连接件、销轴E、销轴F和销轴G；左铰链与左铜柱组成第一铰链，左中间铰链与销轴B组成第二铰链，左腿部连接件与销轴D组成第三铰链；右铰链与右铜柱组成第四铰链，右中间铰链与销轴E组成第五铰链，右腿部连接件与销轴G组成第六铰链。
本发明的有益效果是：内部设置有销轴和弹簧机构，左右髋关节可绕销轴转动，自动调节髋部宽度；由于弹簧机构的作用，使得两髋关节可跟随穿戴者的姿态自动调整姿态,保持重心平衡，并提升穿戴体验。设置有氮气弹簧平衡机构，可以压缩，使得髋部机构可以相对腿部机构活动，起到平衡背部载荷的作用。设置有万向节机构，能够实现更大的活动范围，并使得外骨骼可以折叠，方便运输。
附图说明
图1 是髋部机构的轴测图。
图2 是髋部机构的侧视图。
图3是背板机构的轴测图。
图4是隐藏了后部背板的背板机构后视图。
图5是销轴机构剖视图。
图6是氮气弹簧机构图。
图7是万向节机构轴测图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1-7所示，用于可穿戴外骨骼的髋部机构，包括背板机构100、氮气弹簧机构200和万向节机构300，氮气弹簧机构200设于背板机构100上，万向节机构300与氮气弹簧机构200连接；背板机构100包括前部背板101和后部背板102，前部背板101和后部背板102上设计有机械限位，以防止髋部活动范围超过人体正常活动范围；背板机构100上设有销轴A104，左髋关节103L与右髋关节103R的一端通过销轴堵头105与销轴A104连接；左髋关节103L通过左弹簧108L与前部背板101上的左弹簧固定销109L连接，右髋关节103R通过右弹簧108R与前部背板101上的右弹簧固定销109R连接；万向节机构300包括左万向节机构300L和右万向节机构300R。因左弹簧108L和右弹簧108R提供一定的拉力用于平衡部分或全部下肢重力，当穿戴者想要左髋部外展、内收时，下肢不会有额外负重的感觉，使得穿戴者有良好的体验。
氮气弹簧机构200包括弹性缓冲零件。
氮气弹簧机构200和万向节机构300左右结构对称。
弹性缓冲零件包括左氮气弹簧201L和右氮气弹簧201R。
万向节机构300与氮气弹簧机构200连接方式包括铰接。
前部背板101和后部背板102采用高强度材料制成。
高强度材料包括铝合金材料、碳纤维复合材料和钛合金材料中的一种。
销轴A104外层设有铜套106。
铜套106外层还设有铜垫片107。
左万向节机构300L上设有左铜柱304L，右万向节机构300R上设有右铜柱304R，当穿戴者想要左髋部外展、内收时，左铜柱304L和右铜柱304R与氮气弹簧机构相互作用，将背部载荷有效的传递到腿部，起到平衡背部载荷的作用，并能够在运动过程中给髋部起到一定的缓冲作用。
左万向节机构300L上还设有左铰链301L、左中间铰链302L、左腿部连接件303L、销轴B305L、销轴C306L和销轴D307L；右万向节机构300R上还设有右铰链301R、右中间铰链302R、右腿部连接件303R、销轴E305R、销轴F306R和销轴G307R；左铰链301L与左铜柱304L组成第一铰链，实现单自由度转动，左中间铰链302L与销轴B305L组成第二铰链，实现单自由度转动，左腿部连接件303L与销轴D307L组成第三铰链，实现单自由度转动；右铰链301R与右铜柱304R组成第四铰链，实现单自由度转动，右中间铰链302R与销轴E305R组成第五铰链，实现单自由度转动，右腿部连接件303R与销轴G307R组成第六铰链，实现单自由度转动；第一、二、三组铰链和第四、五、六组铰链实现左右髋关节的内收/外展、屈/伸以及可折叠性能。
本发明所提出的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，内部设置有销轴和弹簧机构，左右髋关节可绕销轴转动，自动调节髋部宽度；由于弹簧机构的作用，使得两髋关节可跟随穿戴者的姿态自动调整姿态,保持重心平衡，并提升穿戴体验。设置有氮气弹簧平衡机构，可以压缩，使得髋部机构可以相对腿部机构活动，起到平衡背部载荷的作用。设置有万向节机构，能够实现更大的活动范围，并使得外骨骼可以折叠，方便运输。
Claims (10)
1.用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：包括背板机构（100）、氮气弹簧机构（200）和万向节机构（300），氮气弹簧机构（200）设于背板机构（100）上，万向节机构（300）与氮气弹簧机构（200）连接；所述背板机构（100）包括前部背板（101）和后部背板（102），前部背板（101）和后部背板（102）上设计有机械限位，背板机构（100）上设有销轴A（104），左髋关节（103L）与右髋关节（103R）的一端通过销轴堵头（105）与销轴（A104）连接；左髋关节（103L）通过左弹簧（108L）与前部背板（101）上的左弹簧固定销（109L）连接，右髋关节（103R）通过右弹簧（108R）与前部背板（101）上的右弹簧固定销（109R）连接；所述万向节机构（300）包括左万向节机构（300L）和右万向节机构（300R）。
2.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述氮气弹簧机构（200）包括弹性缓冲零件。
3.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述氮气弹簧机构（200）和万向节机构（300）左右结构对称。
4.根据权利要求2所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述弹性缓冲零件包括左氮气弹簧（201L）和右氮气弹簧（201R）。
5.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述万向节机构（300）与氮气弹簧机构（200）连接方式包括铰接。
6.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述前部背板（101）和后部背板（102）采用高强度材料制成，包括铝合金材料、碳纤维复合材料、钢材和钛合金材料中的一种。
7.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述销轴（A104）外层设有铜套（106）。
8.根据权利要求7所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述铜套（106）外层还设有铜垫片（107）。
9.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述左万向节机构（300L）上设有左铜柱（304L），右万向节机构（300R）上设有右铜柱（304R），当穿戴者想要左髋部外展、内收时，左铜柱（304L）和右铜柱（304R）与氮气弹簧机构（200）相互作用。
10.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的髋部机构，其特征在于：所述左万向节机构（300L）上还设有左铰链（301L）、左中间铰链（3020L）、左腿部连接件(303L)、销轴B(305L)、销轴C(306L)和销轴D(307L)；所述右万向节机构(300R)上还设有右铰链(301R)、右中间铰链(302R)、右腿部连接件(303R)、销轴E(305R)、销轴F(306R)和销轴G(307R)；左铰链(301L)与左铜柱(304L)组成第一铰链，左中间铰链(302L)与销轴B(305L)组成第二铰链，左腿部连接件(303L)与销轴D(307L)组成第三铰链；右铰链(301R)与右铜柱(304R)组成第四铰链，右中间铰链(302R)与销轴E(305R)组成第五铰链，右腿部连接件(303R)与销轴G（307R）组成第六铰链。
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2019
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