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专利号: 2022105413594
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-12-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:其包括髋关节组件、大腿组件、小腿组件、脚踝组件以及测力组件;

所述髋关节组件包括安装板、髋关节回转驱动装置和髋关节限位套杯,所述髋关节限位套杯为阶梯中空型圆盘且圆盘端面设有弧形限位凸台,所述髋关节限位套杯固定连接在安装板内侧,髋关节回转驱动装置自安装板外侧嵌套于髋关节限位套杯内并与髋关节限位套杯固定连接;所述大腿组件包括大腿上段结构、大腿下段结构、膝关节回转驱动装置、膝关节限位套杯和大腿调长装置;

所述大腿上段结构为分体式的中空结构,所述大腿上段结构的上端固定连接在所述髋关节回转驱动装置的输出端并与所述安装板通过所述髋关节回转驱动装置构成第一转动副,所述第一转动副的转动轴线垂直于安装板,所述大腿上段结构与所述髋关节回转驱动装置连接的一端设置有与所述髋关节限位套杯的弧形限位凸台配合的用于对大腿的回转角度进行限位的弧形限位槽口;

所述大腿下段结构包括大腿下段本体和膝关节回转驱动安装座,所述膝关节回转驱动安装座为阶梯中空型圆筒且外圆周设有连接凸台,所述膝关节回转驱动安装座固定连接在所述大腿下段本体的下端,所述大腿下段本体的上端嵌套于所述大腿上段结构的内部并与所述大腿上段结构构成第一移动副,第一移动副的轴线垂直于第一转动副轴线;所述膝关节限位套杯与所述髋关节限位套杯结构相同且安装于所述膝关节回转驱动安装座内侧,所述膝关节回转驱动装置自所述膝关节回转驱动安装座外侧嵌套于所述膝关节限位套杯内并与所述膝关节限位套杯固定连接,所述大腿调长装置安装在所述大腿上段结构的内部;

所述小腿组件包括小腿上段结构、小腿下段结构、踝关节回转驱动装置、踝关节限位套杯和小腿调长装置;

所述小腿上段结构与所述大腿上段结构相同,所述小腿上段结构的上端固定连接于所述膝关节回转驱动装置的输出端并与所述大腿下段结构通过所述膝关节回转驱动装置构成第二转动副,第二转动副的轴线平行于第一转动副的轴线,所述小腿上段结构与所述膝关节回转驱动装置连接的一端设有与所述膝关节限位套杯的弧形限位凸台配合的用于对小腿的回转角度进行限位的弧形限位槽口;

所述小腿下段结构包括小腿下段本体和踝关节回转驱动安装座,所述踝关节回转驱动安装座与所述膝关节回转驱动安装座结构相同并固定连接在所述小腿下段本体下端,所述小腿下段本体嵌套于所述小腿上段结构的内部并与所述小腿上段结构构成第二移动副,第二移动副的轴线垂直于第二转动副轴线;所述踝关节限位套杯与所述髋关节限位套杯结构相同且安装于所述踝关节回转驱动安装座内侧,所述踝关节回转驱动装置自所述踝关节回转驱动安装座外侧嵌套于所述踝关节限位套杯内并与所述踝关节限位套杯固定连接,所述小腿调长装置安装在所述小腿上段结构的内部;

所述脚踝组件包括脚踝立板和脚板,所述脚踝立板上端固定连接于所述踝关节回转驱动装置的输出端并与所述小腿下段结构通过所述踝关节回转驱动装置构成第三转动副,第三转动副的轴线平行于第二转动副的轴线,所述脚踝立板与所述踝关节回转驱动装置连接的一端设有与所述踝关节限位套杯的限位凸台配合的用于对脚踝的回转角度进行限位的弧形限位槽口;

所述测力组件包括大腿测力绑腿装置、小腿测力绑腿装置、脚踝测力底板和足底测力传感器,所述大腿测力绑腿装置固定连接在所述大腿上段结构上,所述小腿测力绑腿装置固定连接在所述小腿上段结构上,所述脚踝测力底板固定连接在所述脚踝立板底端,所述足底测力传感器设置在所述脚踝测力底板的两端;

所述大腿测力绑腿装置和所述小腿测力绑腿装置的结构相同,均包括凹形底座、悬臂梁力传感器、L形锁轴、转动手柄、碰珠、绑腿导轨、绑腿滑块和腿托,所述凹形底座与所述大腿上段结构固定连接,所述悬臂梁力传感器的第一端设置有限位凸台和转轴,所述悬臂梁力传感器的转轴与所述凹形底座宽度方向的通孔配合连接构成第四转动副,第四转动副的轴线平行于凹形底座的底面且垂直于第一转动副,所述L形锁轴安装于所述凹形底座中并与凹形底座底部的通孔配合连接构成第五转动副,第五转动副的轴线平行于所述凹形底座的底面且垂直于第四转动副的轴线,所述转动手柄安装于所述L形锁轴长边的一端,通过所述转动手柄带动L形转轴旋转,从而对所述悬臂梁力传感器在工作位的转动进行限位,所述碰珠嵌于所述凹形底座侧壁并与所述悬臂梁力传感器侧面设置的圆窝配合,从而对所述悬臂梁力传感器在非工作位的转动进行限位,所述绑腿导轨安装在所述悬臂梁力传感器第二端的表面,所述绑腿滑块与所述绑腿导轨连接形成第三移动副,第三移动副的轴线平行于第一移动副的轴线,所述腿托固定连接在所述绑腿滑块上。

2.根据权利要求1所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:所述凹形底座在一侧肩部垂直其底面的方向开设有孔;所述悬臂梁力传感器在侧面和尾部开设有限位槽,所述L形锁轴与所述凹形底座肩部的孔构成第五转动副,所述转动手柄带动所述L形锁轴旋转,通过与所述悬臂梁力传感器侧面的限位槽配合,对所述悬臂梁力传感器在工作位的转动进行限位,通过与所述悬臂梁力传感器尾部的限位槽配合,对所述悬臂梁力传感器在非工作位的转动进行限位。

3.根据权利要求1或2所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:

所述凹形底座为上下分体式结构,所述悬臂梁力传感器第一端的转轴为中空轴。

4.根据权利要求1所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:所述脚踝测力底板为两端带有悬臂结构的底板,所述足底测力传感器嵌于所述脚踝测力底板两端的悬臂结构内,通过多个所述足底测力传感器分别测量患者脚踝跖屈/背屈、外翻/内翻和踩踏的力矩与力。

5.根据权利要求1所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:所述脚板为足形板,所述脚板固定连接在所述足底测力传感器的测力端。

6.根据权利要求1所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:

所述髋关节组件还包括安装板外壳和髋关节外壳,所述安装板外壳与安装板外侧相连,所述髋关节外壳从外侧嵌于安装板中且罩在髋关节回转驱动装置的外侧;

所述大腿组件还设置有髋关节内盖和膝关节外壳,所述髋关节内盖安装于大腿上段结构与髋关节回转驱动装置连接的一端,且罩在髋关节回转驱动装置内侧;所述膝关节外壳罩在膝关节回转驱动装置外侧;

所述小腿组件还设置有膝关节内盖和踝关节外壳,所述膝关节内盖安装于小腿上段结构与膝关节回转驱动装置连接的一端,且罩在膝关节回转驱动装置内侧;所述踝关节外壳罩在踝关节回转驱动装置外侧。

7.根据权利要求1所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:所述髋关节限位套杯与所述安装板、所述膝关节限位套杯与所述膝关节回转驱动安装座、所述踝关节限位套杯与所述踝关节回转驱动安装座均分别为一体结构。

8.根据权利要求1所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:所述大腿上段结构和所述小腿上段结构均为两个对扣槽型板组成的剖分式中空矩形管,所述大腿下段本体和小腿下段本体均为矩形管。

9.根据权利要求8所述的具有力反馈的高刚度下肢康复外骨骼系统,其特征在于:所述大腿调长装置和小腿调长装置的结构相同;所述大腿调长装置的支撑座安装在大腿上段结构的两个对扣槽型板之间,所述小腿调长装置的支撑座安装在小腿上段结构的两个对扣槽型板之间。