一種多級儲能助力外骨骼的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種多級儲能助力外骨骼，屬于醫療康復器領域。包括小腿支撐結構、彈簧儲能助力結構、腳部控制開關結構；小腿支撐結構上的小腿支撐板件通過腳部活動軸與腳底支撐板件連接；小腿支撐結構的設置可以滿足人們簡便的穿戴。彈簧儲能助力結構包括支撐面板、齒輪傳送裝置、彈簧儲能裝置；齒輪傳送裝置包括齒條板、齒輪；彈簧儲能裝置設置在齒條板的下方，包括彈簧套筒和設置在彈簧套筒中的彈簧，以及彈簧套筒上方的活塞部分；腳部控制開關結構包括腳部支撐面板、橡膠插槽，彈簧開關；所述彈簧開關固定到腳部支撐面板上；本多級儲能助力外骨骼結構簡單，穿戴簡便能夠輔助正常出行。且解決邁步時候能量存儲不反彈，前行時能量釋放助力的問題。
【專利說明】
一種多級儲能助力外骨骼
技術領域
[0001]本專利涉及一種多級儲能助力外骨骼，屬于醫療康復器械類。
【背景技術】
[0002]目前，殘疾人以及行走不方便的人的出行問題越來越明顯，特別是老齡化問題加重，方便步行輔助設備的需求就很明顯。大多用材料模擬緩沖，或只是簡單支撐，滿足殘疾人的行走。然而能量的存儲集中利用在殘疾人運動領域，高能量存儲的義肢，由于彈性韌性高，每一步都有極強地彈力不適合正常步行。特別是中老年殘疾人或是正常人，義肢或是可穿戴外骨骼都需要一個從正常步行角度考慮的機械結構，解決著地階段能量存儲不反彈，前行階段能量釋放助力的問題。
[0003]為了克服上述現有的生產問題，本專利提供了一種多級儲能助力外骨骼，在于模擬正常的腳步運動起到緩沖儲能的功能并且通過儲能腳后部的彈簧開關進行控制其他輔助行走部件。
【發明內容】
[0004]針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種多級儲能助力外骨骼，本多級儲能助力外骨骼結構簡單，能夠輔助正常出行，并且解決著地階段能量存儲不反彈，前行階段能量釋放助力的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本專利采用如下技術方案:一種多級儲能助力外骨骼:包括小腿支撐結構、彈簧儲能助力結構、腳部控制開關結構;所述小腿支撐結構包括連接關節I，小腿支撐板件2，小腿包裹部件3，小腿束帶4，拉力連動桿6，腳部活動軸9，腳部固定部件10，腳底支撐板件11;所述小腿包裹部件3設置在小腿支撐板件2上;所述小腿支撐板件2通過腳部活動軸9與腳底支撐板件11連接;所述腳部固定部件10固定在腳底支撐板件11上;來實現小腿的穿戴;所述彈簧儲能助力結構包括支撐面板18、齒輪傳送裝置、彈簧儲能裝置;所述支撐面板18設置在彈簧儲能裝置的兩邊;所述彈簧儲能裝置包括彈簧套筒8和設置在彈簧套筒8中的彈簧7，以及彈簧上方的活塞22;所述彈簧上方的活塞22通過齒條板14與齒輪傳送裝置固定連接;所述齒輪傳送裝置包括齒輪16、單向鎖死裝置和聯動抱死裝置;所述齒輪16與齒條板14下方的齒條咬合;所述單向鎖死裝置設置在齒輪16的內部，其包括棘輪17;所述棘輪17的兩端固定在支撐面板上;所述聯動抱死裝置包括油碟剎片15、油碟剎夾片器5以及油碟導線19;所述油碟剎片15通過螺絲與棘輪17固定;所述油碟剎夾片器5設置在支撐面板18的外部;所述油碟導線的一端連接油碟剎夾片器5，一端與腳部控制開關結構連接;所述腳部控制開關結構包括腳部支撐面板20、橡膠插槽12，彈簧開關21;所述彈簧開關設置在腳部支撐面板20的后腳跟處。
[0006]所述小腿支撐板件2與小腿包裹部件3通過螺母固定鏈接。
[0007]所述小腿包裹部件3中設置有卡槽，所述小腿束帶4穿過小腿包裹部件3，通過卡槽固定。
[0008]所述小腿支撐結構通過連接關節I與支撐面板18相連。
[0009]所述支撐面板18與齒條板14通過聯動杠桿13連接;所述聯動杠桿13通過拉力連動桿6與小腿支撐板件2連接，齒條板14的運動，從而實現裝置的整體運動。
[0010]所述小腿支撐結構的腳底支撐板件11前段插在橡膠插槽20上與腳部控制開關結構固定。
[0011]所述齒條板14與彈簧儲能裝置的上端的活塞連接。
[0012]所述彈簧儲能裝置的中彈簧套筒8的下部與支撐面板18連接，彈簧7放置于彈簧套筒8之中。
[0013]所述聯動抱死裝置的油壓夾片器5與支撐面板18用螺母相連接;所述油碟剎片15卡在油壓夾片器5中間。
[0014]所述單向鎖死裝置中棘輪17內部設置有軸承，所述棘輪17側面通過螺母與齒輪傳動裝置中的齒輪15相連。
[0015]所述橡膠插槽12固定在腳部支撐面板20上。
[0016]本發明所述使用方法為:當使用者向前步行時，腳后跟先著地，腳后跟踩到彈簧開關21，彈簧開關21閉合，碟剎壓力通過油碟剎引線19傳輸到油碟剎夾片器5上，油碟剎夾片器5閉合碟剎片15抱死，從而棘輪17中的軸承固定鎖住，棘輪17只能單項順時針旋轉。邁出去后，人由于自身壓力踩在腳底支撐板件11上，由于腳部支撐板件20前端在橡膠卡槽12處固定，腳底支撐板件11被壓力踩下去，腳步活動軸9的夾角變小，拉力連動桿6向下把壓力傳輸到聯動杠桿13，使得齒條板14帶動下方的齒條下壓，同時彈簧套筒上方的活塞帶動彈簧7發生形變。齒條板14向下移動的過程中帶動咬合的齒輪16順時針轉動帶動棘輪17順時針轉動。當人體壓力使彈簧壓到最低的之后，彈簧需要釋放，但是由于碟剎片15抱死，導致棘輪17的軸不能逆時針旋轉，彈簧不能釋放，人不會受到彈簧向上的彈力。
[0017]當人體另一條腿邁出去后，后腿腳跟抬起，彈簧開關21打開，油碟釋放，齒輪可以逆時針旋轉，彈簧7的彈力把齒條板14向上頂，腳底支撐板件11的后跟被抬起，人獲得向前的推力以及向上的托力，幫助人行走。本專利解決使用者著地階段能量存儲不反彈，前行階段能量釋放助力的問題，不需采用外部能源實現人體運動有效助力，適用于輔助行走、跳躍、跑步、登山等多種場合。
[0018]本專利的有益效果:
[0019](I)本多級儲能助力外骨骼結構簡單，穿戴簡便能夠輔助正常出行，適用于輔助行走、跳躍、跑步、登山等多種場合。。
[0020](2)解決著地階段能量存儲不反彈，前行階段能量釋放助力的問題，不需采用外部能源實現人體運動有效助力。
【附圖說明】
[0021]圖1為多級儲能助力外骨骼的側視圖。
[0022](1、連接關節，2、小腿支撐板件，3、小腿包裹部件，4、小腿束帶，5、油碟剎夾片器，
6、拉力連動桿，7、彈簧，8、彈簧套筒，9、腳部活動軸，10、腳部固定部件，11、腳底支撐板件，12、橡膠插槽，13、聯動杠桿，14、齒條板，15、油碟剎片，16、齒輪，17、棘輪，18、支撐面板，19、油碟導線，20、腳部支撐面板，21、彈簧開關，22、活塞部分)
【具體實施方式】
[0023]結合附圖1所示，本專利包括小腿支撐結構、彈簧儲能助力結構、腳部控制開關結構;所述小腿支撐結構包括連接關節I，小腿支撐板件2，小腿包裹部件3，小腿束帶4，拉力連動桿6，腳部活動軸9，腳部固定部件10，腳底支撐板件11;所述小腿支撐板件2與小腿包裹部件3通過螺母固定鏈接，小腿包裹部件3上設置有卡槽，小腿束帶4穿過小腿包裹部件3上的卡槽，通過調節卡槽的大小來匹配使用者的小腿;所述小腿支撐板件2通過腳部活動軸9與腳底支撐板件11連接，所述腳部固定部件10固定在腳底支撐板件11上;此小腿支撐結構的設置可以滿足人們簡便的穿戴。
[0024]所述彈簧儲能助力結構包括支撐面板18、齒輪傳送裝置、彈簧儲能裝置;所述支撐面板18設置在彈簧儲能裝置的兩側;所述齒輪傳送裝置設置在彈簧儲能裝置的后面，S卩2個支撐面板之間;所述齒輪傳送裝置包括齒條板14、齒輪16;齒輪16與齒條板14下方的齒條咬合;所述彈簧儲能裝置設置在齒條板14的下方，(即齒條板14下方不僅設有齒條還設有與齒條并列的彈簧儲能裝置)，所述彈簧儲能裝置包括彈簧套筒8和設置在彈簧套筒8中的彈簧7，以及彈簧套筒上方的活塞部分22;所述齒輪16的內部設置有單向鎖死裝置，所述單向鎖死裝置包括棘輪;所述棘輪里設有軸承，所述齒輪16的外部設置有聯動抱死裝置;所述聯動抱死裝置包括油碟剎片15、油碟剎夾片器5以及油碟導線19;所述油碟剎夾片器5通過螺母設置在支撐面板18上，所述油碟剎片15卡在油壓夾片器5中間;所述聯動抱死裝置的油碟剎片15與單向鎖死裝置中的軸承相連;所述油碟導線19的一端與油碟剎夾片器5連接，一端與腳部控制開關結構連接;上述小腿支撐結構的小腿支撐板件2通過連接關節I與彈簧儲能裝置連接，此外齒條板14通過聯動杠桿13與控制面板18連接，聯動杠桿18通過拉力連動桿6與小腿支撐板件2連接，以此來達到拉力連動桿6控制齒條板14的運動，從而帶動整體裝置的運動；
[0025]所述腳部控制開關結構包括腳部支撐面板20、橡膠插槽12，彈簧開關21;橡膠插槽12固定在腳部支撐面板20上，小腿支撐結構的腳底支撐板件11前段插在橡膠插槽20上與腳部控制開關結構固定。所述腳部控制開關結構中彈簧開關21固定到腳部支撐面板20上；以上為本助力外骨骼裝置的連接關系，以下將具體介紹本專利的基本原理。
[0026]本專利的原理:
[0027]首先使用者將腿放在小腿支撐板件2的前端，使用者的腳部通過腳部固定裝置10固定在腳底支撐板件11上，小腿通過支撐板件2上的包裹部件3將小腿固定，該多級儲能助力外骨骼穿戴完畢。
[0028]然后當使用者向前步行時，腳后跟先著地，腳后跟踩到彈簧開關21，彈簧開關21閉合，碟剎壓力通過油碟剎引線19傳輸到油碟剎夾片器5上，油碟剎夾片器5閉合碟剎片15抱死，從而棘輪17中的軸承固定鎖住，棘輪17只能單項順時針旋轉。邁出去后，人由于自身壓力踩在腳底支撐板件11上，由于腳部支撐板件20前端在橡膠卡槽12處固定，腳底支撐板件11被壓力踩下去，腳步活動軸9的夾角變小，拉力連動桿6向下把壓力傳輸到聯動杠桿13，使得齒條板14帶動下方的齒條下壓，同時彈簧套筒上方的活塞帶動彈簧7發生形變。齒條板14向下移動的過程中帶動咬合的齒輪16順時針轉動帶動棘輪17順時針轉動。當人體壓力使彈簧壓到最低的之后，彈簧需要釋放，但是由于碟剎片15抱死，導致棘輪17的軸不能逆時針旋轉，彈簧不能釋放，人不會受到彈簧向上的彈力。
[0029]當人體另一條腿邁出去后，后腿腳跟抬起，彈簧開關21打開，油碟釋放，齒輪可以逆時針旋轉，彈簧7的彈力把齒條板14向上頂，腳底支撐板件11的后跟被抬起，人獲得向前的推力以及向上的托力，幫助人行走。本專利解決使用者著地階段能量存儲不反彈，前行階段能量釋放助力的問題，不需采用外部能源實現人體運動有效助力，適用于輔助行走、跳躍、跑步、登山等多種場合。
[0030]以上所述的僅是本專利的優選實施方式，本專利不限于以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本專利的精神和構思的前提下直接導出或聯想到的其他改進和變化，均應認為包含在本專利的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種多級儲能助力外骨骼:包括小腿支撐結構、彈簧儲能助力結構、腳部控制開關結構;所述小腿支撐結構包括連接關節(I)，小腿支撐板件(2)，小腿包裹部件(3)，小腿束帶(4)，拉力連動桿(6)，腳部活動軸(9)，腳部固定部件(10)，腳底支撐板件(11);所述小腿包裹部件(3)設置在小腿支撐板件(2)上;所述小腿支撐板件(2)通過腳部活動軸(9)與腳底支撐板件(11)連接;所述腳部固定部件(10)固定在腳底支撐板件(11)上;來實現小腿的穿戴；所述彈簧儲能助力結構包括支撐面板(18)、齒輪傳送裝置、彈簧儲能裝置;所述支撐面板(18)設置在彈簧儲能裝置的兩邊;所述彈簧儲能裝置包括彈簧套筒(8)和設置在彈簧套筒(8)中的彈簧(7)，以及彈簧上方的活塞(22);所述彈簧上方的活塞(22)通過齒條板(14)與齒輪傳送裝置固定連接;所述齒輪傳送裝置包括齒輪(16)、單向鎖死裝置和聯動抱死裝置；所述齒輪(16)與齒條板(14)下方的齒條咬合;所述單向鎖死裝置設置在齒輪(16)的內部，其包括棘輪(17);所述棘輪(17)的兩端固定在支撐面板上;所述聯動抱死裝置包括油碟剎片(15)、油碟剎夾片器(5)以及油碟導線(19);所述油碟剎片(15)通過螺絲與棘輪(17)固定;所述油碟剎夾片器(5)設置在支撐面板(18)的外部;所述油碟導線的一端連接油碟剎夾片器(5)，一端與腳部控制開關結構連接;所述腳部控制開關結構包括腳部支撐面板(20)、橡膠插槽(12)，彈簧開關(21);所述彈簧開關設置在腳部支撐面板(20)的后腳跟處。2.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述小腿包裹部件(3)中設置有卡槽，所述小腿束帶(4)穿過小腿包裹部件(3)，通過卡槽固定。3.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述小腿支撐結構通過連接關節(I)與支撐面板(18)相連。4.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述支撐面板(18)與齒條板(14)通過聯動杠桿(13)連接;所述聯動杠桿(13)通過拉力連動桿(6)與小腿支撐板件(2)連接，帶動齒條板(14)的運動，從而實現裝置的整體運動。5.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述齒條板(14)與彈簧儲能裝置的上端的活塞(22)連接。6.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述小腿支撐結構的腳底支撐板件(11)前段插在橡膠插槽(20)上與腳部控制開關結構固定。7.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述聯動抱死裝置的油壓夾片器(5)與支撐面板(18)用螺母相連接;所述油碟剎片(15)卡在油壓夾片器(5)中間。8.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述單向鎖死裝置中棘輪(17)內部設置有軸承，所述棘輪(17)側面通過螺母與齒輪傳動裝置中的齒輪(15)相連。9.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述橡膠插槽(12)固定在腳部支撐面板(20)上。10.根據權利要求1所述的一種多級儲能助力外骨骼，特征在于，所述彈簧儲能裝置的中彈簧套筒(8)的下部與支撐面板(18)連接，彈簧(7)放置于彈簧套筒(8)之中。
【文檔編號】B25J9/00GK105943315SQ201610304656
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】曹恩國, 馬冬妮, 沈逸豪
【申請人】江南大學