動力驅動式下肢關節減壓裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種輔助老年人行動的裝置，尤其涉及一種動力驅動式下肢關節減壓裝置。
【背景技術】
[0002]隨著逐漸步入的老齡化的社會，年輕人贍養中老人的重擔也越來越大。有很多看似平常的家務勞動，對于體力不支的中老年人來說都是難以完成的；當獨生子女成家后將會面臨兩人贍養四名或者更多老人的問題，在生活中也會越來越多的遇到個人體力嚴重不足的問題。因此，市場上亟需一種機器用以輔助體弱者及中老年人運動，來幫助這部分人提高他們的自理能力和改善他們的生活質量。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、輕便、易于操控、自動化程度高的動力驅動式下肢關節減壓裝置。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:動力驅動式下肢關節減壓裝置，包括左伸縮支撐結構、右伸縮支撐結構、連接轉動調節結構、背負結構、動力控制裝置，連接轉動調節結構左右兩端分別與左伸縮支撐結構和右伸縮支撐結構的上端連接，背負結構下端與連接轉動調節結構中部連接；左伸縮支撐結構和右伸縮支撐結構的構造相同且左右對稱；動力控制裝置設在背負機構后側下部；
[0005]連接轉動調節結構包括一塊寬度調節板和兩塊連接板，背負結構下端與兩塊連接板上端之間通過固定座連接，寬度調節板兩端分別與兩塊連接板中部連接，每塊連接板的下端均鉸接有可沿垂直平面轉動的X向鉸鏈座，X向鉸鏈座外側鉸接有可沿水平面轉動的Z向第一鉸鏈板，Z向第一鉸鏈板外側鉸接有可沿水平面轉動的Z向第二鉸鏈板，Z向第二鉸鏈板外側鉸接有可沿水平面轉動的Y向鉸鏈座，左側的Y向鉸鏈座外側與左伸縮支撐結構上端鉸接，右側的Y向鉸鏈座外側與右伸縮支撐結構上端鉸接；兩塊連接板之間設有腰帶；
[0006]連接板上設有用于驅動X向鉸鏈座轉動的X向減速電機，左側的Y向鉸鏈座上設有用于驅動左伸縮支撐結構前后擺動的左Y向減速電機，右側的Y向鉸鏈座上設有用于驅動右伸縮支撐結構前后擺動的右Y向減速電機；
[0007]Y向鉸鏈座內設有驅動Y向鉸鏈座沿Z向轉動的Z向驅動機構。
[0008]所述Z向驅動機構包括設在Y向鉸鏈座內的套管，套管內設有伺服電機、太陽齒輪、行星架、行星齒輪、內齒圈、輸出軸、軸承、軸承座和聯軸器，伺服電機同軸向固定在Z向第二鉸鏈板上，行星齒輪轉動連接在行星架上，行星架設在內齒圈內，太陽齒輪設在伺服電機的動力輸出軸上，太陽齒輪穿過行星架位于行星齒輪中間，行星齒輪分別與太陽齒輪和內齒圈嚙合，內齒圈與軸承座同軸向固定連接，軸承設在軸承座內，輸出軸一端與行星架中心同軸向固定連接，輸出軸另一端穿過軸承內圈與聯軸器一端連接，聯軸器另一端與Y向鉸鏈座固定連接。
[0009]所述左伸縮支撐結構包括氣動肌腱、弧形板、大腿支撐管、小腿支撐管、大腿伸縮桿、小腿伸縮桿和腳踏板，小腿支撐管上端設有安裝座，大腿支撐管下端通過膝關節鉸鏈鉸接在安裝座上，大腿伸縮桿自上而下插設在大腿支撐管內，大腿支撐管上部設有用于定位大腿伸縮桿的上鎖緊環，小腿伸縮桿自下而上插設在小腿支撐管內，小腿支撐管下部設有用于定位小腿伸縮桿的下鎖緊環；小腿伸縮桿下端與腳踏板上表面外側固定連接，大腿支撐管連接有可卡在大腿上的弧形定位板，弧形定位板上設有大腿繃帶，腳踏板上設有腳繃帶；
[0010]小腿支撐管下端設有下支座，大腿支撐管中下部設有上支座，氣動肌腱的下端鉸接在下支座上，弧形板上端鉸接在上支座上，弧形板下端與氣動肌腱上端鉸接，弧形板后側沿上下方向設有耐磨滑道，安裝座前側設有與耐磨滑道滾動連接的滾輪。
[0011]所述氣動肌腱包括氣囊和易于水平及豎向伸縮的菱形編織網，菱形編織網設在氣囊內壁上，氣囊上設有氣嘴，氣囊外表面設有柔彈性的外保護層。
[0012]所述背負結構包括垂直設置的框架，框架下端與固定座通過螺栓固定連接，框架上設有高度可調節的負重連接架，框架左右兩側分別設有一條肩帶。
[0013]所述動力控制裝置包括設在框架上的箱體，箱體內設有蓄電池、伺服控制器、伺服氣動比例閥組、減壓閥、液氮瓶、大腿肌肉群肌電信號傳感器和髖關節肌肉群肌電信號傳感器，蓄電池分別與伺服控制器、X向減速電機、左Y向減速電機、右Y向減速電機和伺服電機通過電纜連接，伺服控制器通過數據信號線分別與伺服氣動比例閥組、X向減速電機、左Y向減速電機、右Y向減速電機、伺服電機、大腿肌肉群肌電信號傳感器和髖關節肌肉群肌電信號傳感器連接，液氮瓶的出口通過減壓閥與伺服氣動比例閥組的進口連接，伺服氣動比例閥組的出口與氣動肌腱的進口連接。
[0014]采用上述技術方案，本實用新型在使用時，使用者的雙腳分別踏在腳踏板上并用腳繃帶固定，大腿部位使用弧形定位板套住并采用大腿繃帶繃緊，腰部使用腰帶將連接轉動調節結構緊固，肩部套上肩帶將背負結構緊固。同時將大腿肌肉群肌電信號傳感器和髖關節肌肉群肌電信號傳感器分別粘貼到大腿肌肉群和髖關節肌肉群處。重物綁在負重連接架上，重物的重力通過背負結構、連接轉動調節結構后通過左伸縮支撐結構和右伸縮支撐結構進行支撐，這樣就大大減輕了人們脊柱和下肢的壓力。
[0015]假定大腿前后擺動是繞著X軸運動，大腿左右擺動是繞著Y軸運動，大腿內旋和外旋是繞著Z軸運動。繞X軸和繞Y軸的轉動副可以在人體以外，但繞Z軸運動的轉動副卻只能在人體內。當向前邁動左腿或右腿時，髖關節肌肉和大腿肌肉會發生變化，大腿肌肉群肌電信號傳感器和髖關節肌肉群肌電信號傳感器將變化信號傳輸給伺服控制器，伺服控制器向左Y向減速電機或右Y向減速電機發出命令信號，左Y向減速電機和右Y向減速電機分別驅動左伸縮支撐結構和右伸縮支撐結構。若大腿左右擺動，伺服控制器向X向減速電機發出命令信號，左右兩個X向減速電機分別驅動連接轉動調節結構進行轉動，連接轉動調節結構外端帶動左伸縮支撐結構和右伸縮支撐結構左右擺動。大腿內旋和外旋時，伺服控制器向X向減速電機發出命令信號，伺服電機轉動，通過太陽齒輪驅動行星齒輪，行星齒輪通過輸出軸驅動Y向鉸鏈座和相對于Z向第二鉸鏈板轉動。
[0016]人從下蹲準備站起時，需要更大的腿部拉力來實現站立，而站立時只需很小的力氣維持。氣動肌腱驅動弧形板，這樣可以通過改變弧形板的支點位置來提供不同力臂和力量輸出。滾輪就是弧形板的支點，隨著伸展角度變化，滾輪與弧形板接觸的位置也在變化。當氣動肌腱行程越長，大腿支撐管和小腿支撐管之間的伸展角度越大時，滾輪所處位置會越靠近耐磨滑道下部；當大腿支撐管和小腿支撐管之間伸展角度越小時，即屈膝時，滾輪所處位置會越靠近耐磨滑道上部，從而在下蹲準備站起時氣動肌腱提供更大的拉力。
[0017]當不同身高的人使用時，可通過在大腿支撐管內上下調節大腿伸縮桿，在小腿支撐管內上下調節小腿伸縮桿，并通過上鎖緊環和下鎖緊環將大腿伸縮桿和小腿伸縮桿鎖緊即可。寬度調節板可調節連接轉動調節結構再水平方向上的長度，以適合不同腰圍的人使用。
[0018]氣動肌腱的氣囊膨脹，菱形編織網水平方向增大，垂直方向縮短，氣動肌腱產生向上的拉力將配重塊向上拉起，氣動肌腱的氣囊收縮，菱形編織網水平方向減小，垂直方向伸長，配重塊下落。氣動肌腱只產生拉力不產生推力，同人體肌肉一樣。
[0019]本實用新型結構簡單，易于制造，自動化程度高，可以作為老年人自理的工具，而且可以作為身殘病后的恢復鍛煉，充分減輕了人們背負重物的壓力，并大大提高了背負重物的重量，也特別適用于崎嶇的山路運輸貨物。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0021]圖2是圖1的左視圖(工作使用狀態下)；
[0022]圖3是動力控制裝置的結構示意圖；
[0023]圖4是右側的連接轉動調節結構的整體裝配示意圖；
[0024]圖5是圖4中連接轉動調節結構的爆炸圖；
[0025]圖6是圖1中氣動肌腱收縮和膨脹時的不意圖。
【具體實施方式】
[0026]如圖1-圖6所示，本實用新型的動力驅動式下肢關節減壓裝置，包括左伸縮支撐結構、右伸縮支撐結構、連接轉動調節結構、背負結構、動力控制裝置，連接轉動調節結構左右兩端分別與左伸縮支撐結構和右伸縮支撐結構的上端連接，背負結構下端與連接轉動調節結構中部連接；左伸縮支撐結構和右伸縮支撐結構的構造相同且左右對稱；動力控制裝置設在背負機構后側下部。
[0027]連接轉動調節結構包括一塊寬度調節板I和兩塊連接板2，背負結構下端與兩塊連接板2上端之間通過固定座3連接，寬度調節板I兩端分別與兩塊連接板2中部連接，每塊連接板2的下端均鉸接有可沿垂直平面轉動的X向鉸鏈座4，X向鉸鏈座4外側鉸接有可沿水平面轉動的Z向第一鉸鏈板5，Z向第一鉸鏈板5外側鉸接有可沿水平面轉動的Z向第二鉸鏈板6，Z向第二鉸鏈板6外側鉸接有可沿水平面轉動的Y向鉸鏈座7，左側的Y向鉸鏈座7外側與左伸縮支撐結構上端鉸接，右側的Y向鉸鏈座7外側與右伸縮支撐結構上端鉸接；兩塊連接板2之間設有腰帶8。
[0028]連接板2上設有用于驅動X向鉸鏈座4轉動的X向減速電機9，左側的Y向鉸鏈座7上設有用于驅動左伸縮支撐結構前后擺動的左Y向減速電機10，右側的Y向鉸鏈座7上設有用于驅動右伸縮支撐結構前后擺動的右Y向減速電機11。
[0029]Y向鉸鏈座I內設有驅動Y向鉸鏈座7沿Z向轉動的Z向驅動機構。
[0030]Z向驅動機構包括設在Y向鉸鏈座7內的套管12，套管12內設有伺服電機13、太陽齒輪14、行星架15、行星齒輪16、內齒圈17、輸出軸18、軸承19、軸承座20和聯軸器21，伺服電機13同軸向固定在Z向第二鉸鏈板6上，行星齒輪16轉動連接在行星架15上，行星架15設在內齒圈17內，太陽齒輪14設在伺服電機13的動力輸出軸18上，太陽齒輪14穿過行星架15位于行星齒輪16中間，行星齒輪16分別與太陽齒輪14和內齒圈17嚙合，內齒圈17與軸承座20同軸向固定連接，軸承19設在軸承座20內，輸出軸18—端與行星架15中心同軸向固定連接，輸出軸18另一端穿過軸承19內圈與聯軸器21