CN109986535B - 一种髋关节结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种髋关节结构，包括背部基体连接件、腰部连接件、髋部定轴、髋部销轴、驱动装置、和髋部大腿；所述髋部定轴可在外力作用下与所述腰部连接件相对转动，以实现所述髋部大腿的内旋外旋动作；所述髋部销轴可在外力作用下与所述髋部定轴相对转动，以实现所述髋部大腿的外展内收动作；所述髋部大腿能在所述驱动装置的驱动下完成前屈后伸动作。本发明提供的髋关节结构，髋部定位轴可以在外力作用下与腰部连接件相对转动，髋部销轴可在外力作用下与髋部定位轴相对转动，上述两种转动方式，都是被动的，使得其转动协调行更好，能够与使用者的动作保持高度一致。
Description
技术领域
本发明涉及可穿戴外骨骼领域，尤其涉及一种应用于可穿戴外骨骼的髋关节结构。
背景技术
髋关节结构是可穿戴外骨骼整体结构中的重要部分，首先其关系到使用者在使用外骨骼时能否穿戴舒适、操作灵活、能否最大限度地贴合人的活动范围。其次，合理的结构可保证使用者与外骨骼装置协调一致，减小二者间的相互干涉。
现有的外骨骼装置中的髋关节结构往往存在使用者运动范围受限，协调性差的情况，髋关节结构不能与使用者的动作保持同步的问题。
发明内容
本发明旨在至少解决上述技术问题之一，提供一种协调性好、运动范围可控并且能够与使用者的动作保持同步一致的髋关节结构。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种髋关节结构，包括：
背部基体连接件；
腰部连接件，所述腰部连接件与所述背部基体连接件连接；
髋部定轴，所述髋部定轴可旋转的连接在所述腰部连接件远离所述背部基体连接件的一端；所述髋部定轴的下端设置有吊耳，所述吊耳上设置有吊耳安装通孔；
髋部销轴，所述髋部销轴可旋转的安装在所述吊耳安装通孔内；
髋部输出端盖，所述髋部输出端盖固定设置在所述髋部销轴的下方，带动所述髋部销轴的旋转；
驱动装置，所述驱动装置固定安装在所述髋部输出端盖上；
髋部大腿，所述髋部大腿与所述驱动装置连接；
所述髋部定轴可在外力作用下与所述腰部连接件相对转动，以实现所述髋部大腿的内旋外旋动作；所述髋部销轴可在外力作用下与所述髋部定轴相对转动，以实现所述髋部大腿的外展内收动作；所述髋部大腿能在所述驱动装置的驱动下完成前屈后伸动作。
一些实施例中，所述腰部连接件与所述背部基体连接件的连接位置可调节，以改变所述腰部连接件位于所述背部基体连接件与所述髋部定轴之间一段的长度。
一些实施例中，所述髋部定轴的顶端设置有吊环螺母，所述髋部定轴与所述腰部连接件通过所述吊环螺母连接。
一些实施例中，所述腰部连接件的端部设置有腰部连接件通孔，所述髋部定轴部分位于所述腰部连接件通孔内，所述腰部连接件通孔的侧壁上设置有腰部连接件限位槽，所述髋部定轴与所述腰部连接件限位槽对应的位置设置有髋部定轴限位件，所述髋部定轴限位件的至少部分位于所述腰部连接件限位槽内。
一些实施例中，所述髋部定轴下端设置有并排设置的两个吊耳，每个吊耳上设置有吊耳安装通孔，所述髋部销轴穿过并支撑在两个吊耳安装通孔内。
一些实施例中，所述髋部销轴的端部设置有髋部限位板，所述髋部限位板临近所述吊耳的一端设置有髋部限位板限位槽，所述吊耳上设置有与所述限位槽配合使用的吊耳限位件，所述吊耳限位件的至少部分位于所述髋部限位板限位槽内。
一些实施例中，所述髋部输出端盖与所述髋部限位板的下端固定连接。
一些实施例中，所述髋部销轴位于所述髋部限位板内侧的部分设置有髋部轴承，所述髋部轴承配合设置在所述吊耳安装通孔内，以实现所述髋部销轴与所述髋部定轴之间的旋转。
一些实施例中，所述髋部大腿与所述驱动装置之间设置有用于限制所述髋部大腿前屈后伸角度的髋部限位块。
一些实施例中，所述驱动装置为驱动电机，所述驱动电机驱动谐波减速器运动，并带动驱动轴转动，所述髋部大腿与所述减速器的驱动柔轮连接。
本发明的有益效果在于：本发明提供的髋关节结构，髋部定位轴可以在外力作用下与腰部连接件相对转动，髋部销轴可在外力作用下与髋部定位轴相对转动，上述两种转动方式，都是被动的，使得其转动协调行更好，能够与使用者的动作保持高度一致。
附图说明
图1是本发明一个实施例中，髋关节结构的整体结构示意图。
图2是本发明一个实施例中，髋部定轴、髋部销轴和髋部输出端盖之间的连接结构整体示意图。
图3是本发明一个实施例中，髋部定轴、髋部销轴和髋部输出端盖之间的连接关系爆炸示意图。
图4是本发明一个实施例中，腰部连接件与髋部定轴之间的连接结构示意图。
图5是本发明一个实施例中，腰部连接件与髋部定位之间的连接关系爆炸示意图。
附图标记：
背部基体连接件10；腰部连接件20；腰部连接件通孔201；腰部连接件限位槽202；髋部定轴30；吊耳301；吊耳安装通孔302；吊环螺母303；吊耳限位件304；髋部定轴限位件305；髋部销轴40；髋部限位板401；髋部限位板限位槽402；髋部轴承403；髋部输出端盖50；驱动装置60；髋部大腿70；髋部限位块80。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将结合附图1至附图5详细说明一下本发明提供的髋关节结构。
如图1、图2和图3所示，本发明一个实施例中，髋关节结构包括背部基体连接件10、腰部连接件20、髋部定轴30、髋部销轴40、髋部输出端盖50、驱动装置60和髋部大腿70。
背部基体连接件10起整体支撑作用，用于将该髋关节结构与人体进行配合使用。使用时，将背部基体连接件10及腰部连接件20围绕人体腰部使用，以将整个髋关节结构与人体进行固定。
腰部连接件20与背部基体连接件10连接。所述髋部定轴30可旋转的连接在所述腰部连接件20远离所述背部基体连接件10的一端；所述髋部定轴30的下端设置有吊耳301，所述吊耳301上设置有吊耳安装通孔302。所述髋部销轴40可旋转的安装在所述吊耳安装通孔302内。所述髋部输出端盖50固定设置在所述髋部销轴40的下方，带动所述髋部销轴40的旋转。所述驱动装置固定安装在所述髋部输出端盖50上。所述髋部大腿70与所述驱动装置60连接。
所述髋部定轴30可在外力作用下与所述腰部连接件20相对转动，以实现所述髋部大腿70的内旋外旋动作；所述髋部销轴40可在外力作用下与所述髋部定轴30相对转动，以实现所述髋部大腿70的外展内收动作；所述髋部大腿70能在所述驱动装置60的驱动下完成前屈后伸动作。上述三个自由度的动作，前屈后伸动作为主动自由度，而前面两个自由度为被动自由度。
人体有两条腿，所以很好理解的，上述髋关节结构除背部基体连接件10为，其余结构都有左右对称的两组。
本发明提供的髋关节结构，髋部定位轴可以在外力作用下与腰部连接件20相对转动，髋部销轴40可在外力作用下与髋部定位轴相对转动，上述两种转动方式，都是被动的，使得其转动协调行更好，能够与使用者的动作保持高度一致。
本发明的一个实施例中，腰部连接件20与背部基体连接件10的连接位置可调节，以改变腰部连接件20位于背部基体连接件10与髋部定轴30之间一段的长度。从而满足不同身材使用者的使用需求。
如图4和图5所示，髋部定轴30的顶端设置有吊环螺母303，髋部定轴30与腰部连接件20通过该吊环螺母303连接。一方面，吊环螺母303对髋部定轴30起到支撑限位作用；另一方面，吊环螺母303的设置，便于使用者驱动和调整髋部定轴30的角度，也就是调节髋部定轴30与腰部连接件20之间的旋转角度。
上述调节是被动调节的过程，一般使用时，可以通过人体的转动或者手动调节，使得髋部定轴30与腰部连接件20之间发生转动，以实现其转动与使用者的动作保持高度的同步和一致性。
如图2和图3所示，所述腰部连接件20的端部设置有腰部连接件通孔201，所述髋部定轴30至少部分位于所述腰部连接件通孔201内，所述腰部连接件通孔201的侧壁上设置有腰部连接件限位槽202，所述髋部定轴30与所述腰部连接件限位槽202对应的位置设置有髋部定轴限位件305，所述髋部定轴限位件305的至少部分位于所述腰部连接件限位槽202内。
在腰部连接件通孔201的侧壁上设置腰部连接件限位槽202，将髋部定轴30相对与腰部连接件20的旋转角度限定在合理范围内，避免过多的旋转，对使用者造成不必要的损伤等不利影响。髋部定轴30在腰部连接件通孔201内旋转，带动髋部定轴限位件305在腰部连接件限位槽202内移动，当移动到腰部连接件限位槽202的端部时，髋部定轴限位件305被限位，髋部定轴30相对腰部连接件20旋转到最大角度。
如图3所述，为了提高髋部销轴40的稳定性，髋部定轴30下端设置有并排设置的两个吊耳301，每个吊耳301上设置有吊耳安装通孔302，髋部销轴40穿过并支撑在两个吊耳安装通孔302内。
为了对髋部销轴40的旋转角度进行限制，避免旋转过度对使用者造成不利影响，如图3所示，所述髋部销轴40的端部设置有髋部限位板401，所述髋部限位板401临近所述吊耳301的一端设置有髋部限位板限位槽402，所述吊耳301上设置有与所述髋部限位板限位槽402配合使用的吊耳限位件304，所述吊耳限位件304的至少部分位于所述髋部限位板限位槽402内。
髋部销轴40在吊耳301中的转动，可带动位于其下方的髋部大腿70摆动。吊耳限位件304与髋部限位板限位槽402的配合，使得髋部大腿70的摆动保持在一定角度范围内。
一般情况下，髋部输出端盖50可通过设置在其上的通孔与髋部销轴40的配合，将髋部输出端盖50支撑在髋部销轴40上。
为了将髋部输出端盖50与髋部销轴40进行固定，保证两者之间的转动一致性，髋部输出端盖50与髋部限位板401的下端固定连接。更具体的，如图3所示，髋部输出端盖50和髋部限位板401的下端设置有相互配合的螺钉孔，通过螺钉将两者进行固定连接。
为了提高髋部销轴40在吊耳安装通孔302内的旋转能力，如图3所示，所述髋部销轴40位于所述髋部限位板401内侧的部分设置有髋部轴承403，所述髋部轴承403配合设置在所述吊耳安装通孔302内，以实现所述髋部销轴40与所述髋部定轴30之间的旋转。
如图1所示，为了将髋部大腿70的前屈后伸控制在一定角度范围内，所述髋部大腿70与所述驱动装置60之间设置有用于限制所述髋部大腿70前屈后伸角度的髋部限位块80。
在本发明的一个实施例中，驱动装置60可以选用驱动电机，驱动电机驱动谐波减速器运动，进而带动驱动轴转动，髋部大腿70与所述减速器的驱动柔轮连接。从而驱动装置60驱动髋部大腿70的前屈后伸运动。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种髋关节结构，其特征在于，包括：
背部基体连接件；
腰部连接件，所述腰部连接件与所述背部基体连接件连接；
髋部定轴，所述髋部定轴可旋转的连接在所述腰部连接件远离所述背部基体连接件的一端；所述髋部定轴的下端设置有吊耳，所述吊耳上设置有吊耳安装通孔；
髋部销轴，所述髋部销轴可旋转的安装在所述吊耳安装通孔内；
髋部输出端盖，所述髋部输出端盖固定设置在所述髋部销轴的下方，带动髋部销轴的旋转；
驱动装置，所述驱动装置固定安装在所述髋部输出端盖上；
髋部大腿，所述髋部大腿与所述驱动装置连接；
所述髋部定轴可在外力作用下与所述腰部连接件相对转动，以实现所述髋部大腿的内旋外旋动作；所述髋部销轴可在外力作用下与所述髋部定轴相对转动，以实现所述髋部大腿的外展内收动作；所述髋部大腿能在所述驱动装置的驱动下完成前屈后伸动作；
所述腰部连接件的端部设置有腰部连接件通孔，所述髋部定轴至少部分位于所述腰部连接件通孔内，所述腰部连接件通孔的侧壁上设置有腰部连接件限位槽，所述髋部定轴与所述腰部连接件限位槽对应的位置设置有髋部定轴限位件，所述髋部定轴限位件的至少部分位于所述腰部连接件限位槽内。
2.根据权利要求1所述的髋关节结构，其特征在于，所述腰部连接件与所述背部基体连接件的连接位置可调节，以改变所述腰部连接件位于所述背部基体连接件与所述髋部定轴之间一段的长度。
3.根据权利要求1所述的髋关节结构，其特征在于，所述髋部定轴的顶端设置有吊环螺母，所述髋部定轴与所述腰部连接件通过所述吊环螺母连接。
4.根据权利要求1所述的髋关节结构，其特征在于，所述髋部定轴下端设置有并排设置的两个吊耳，每个吊耳上设置有吊耳安装通孔，所述髋部销轴穿过并支撑在两个吊耳安装通孔内。
5.根据权利要求1所述的髋关节结构，其特征在于，所述髋部销轴的端部设置有髋部限位板，所述髋部限位板临近所述吊耳的一端设置有髋部限位板限位槽，所述吊耳上设置有与所述髋部限位板限位槽配合使用的吊耳限位件，所述吊耳限位件的至少部分位于所述髋部限位板限位槽内。
6.根据权利要求5所述的髋关节结构，其特征在于，所述髋部输出端盖与所述髋部限位板的下端固定连接。
7.根据权利要求5所述的髋关节结构，其特征在于，所述髋部销轴位于所述髋部限位板内侧的部分设置有髋部轴承，所述髋部轴承配合设置在所述吊耳安装通孔内，以实现所述髋部销轴与所述髋部定轴之间的旋转。
8.根据权利要求1所述的髋关节结构，其特征在于，所述髋部大腿与所述驱动装置之间设置有用于限制所述髋部大腿前屈后伸角度的髋部限位块。
9.根据权利要求1所述的髋关节结构，其特征在于，所述驱动装置为驱动电机，所述驱动电机驱动谐波减速器运动，所述髋部大腿与所述减速器的驱动柔轮连接。
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