具有关节结构的拐杖的制作方法

本发明涉及一种具有关节结构的拐杖，更具体而言，涉及这样一种具有关节结构的拐杖，其关节结构能够在佩戴者的姿势在坐立姿势和站立姿势之间改变的时候旋转。

背景技术：

已经开发了用于辅助下肢肌肉力量的可佩戴辅助机器人，其特别有助于受伤或者患有残疾的人以及老年人。结合可佩戴机器人，已经开发了与可佩戴机器人同步操作的拐杖。

拐杖是用于辅助使用者(佩戴者)进行活动(例如行走等)的装置，并且拐杖支撑佩戴者的肩膀和手腕的负荷，以辅助佩戴者的下肢肌肉。特别地，当佩戴者将他/她的姿势从坐立姿势改变为站立姿势的时候，过多的负荷集中在肩膀和手腕上。

图1(相关技术)的视图示出了佩戴者的姿势按照使用根据相关技术的拐杖的顺序进行改变。

参考图1，根据相关技术的拐杖a形成为直线形状，而该拐杖的问题在于，整个负载集中在使用/佩戴该拐杖的佩戴者的肩部和手腕上，特别地，较大的负荷集中在肩部上。相应地，存在的问题在于，佩戴者会感觉到肩膀和手腕上的较大的负荷，因此可能会经受极度疲劳。

由于当佩戴者的姿势从坐立姿势改变为站立姿势的时候，直线型拐杖a的长度不变，另外，存在的问题在于：与坐立姿势的佩戴者的重心以及上部间隔开的下端部支撑在地板上，因此拐杖a的下端部可能在地板上滑动。

此外，拐杖a的手柄部件包括操纵部件，操纵部件包括操作开关，操作开关用于控制与拐杖a一起操作的可佩戴机器人的操作。然而，经常出现下述问题，其中当在坐立姿势和站立姿势之间改变姿势的时候，佩戴者错误地操纵手柄部件的操纵部件，因此，需要用于防止这种错误操纵的方法。

应当理解的是，以上陈述仅仅旨在帮助理解本发明的背景技术，而不意为本发明落入本领域技术人员公知的现有技术的范围内。

技术实现要素：

本发明提供了一种具有关节结构的拐杖，所述关节结构能够在佩戴者的姿势在坐立姿势和站立姿势之间改变的时候旋转，从而减小施加在佩戴者肩部的负荷，并且在改变姿势的时候能够实现稳定的姿势改变。

根据本发明的具有关节结构的拐杖可以包括：固定部分，其在固定部分的下端支撑在地板上，并且从其下部延伸至上部；以及旋转部分，其联接至所述固定部分，以便关于设置在所述固定部分的上部处的旋转轴线相对于所述固定部分能够旋转。这里，所述旋转部分可以通过联接手柄部件和前臂部件来配置，所述手柄部件用于在佩戴者佩戴拐杖的状态下支撑佩戴者的手；所述前臂部件支撑佩戴者的前臂。

所述手柄部件可以联接至所述前臂部件的下端部，以便在手柄部件与前臂部件之间维持恒定的角度；所述旋转部分相对于所述固定部分旋转所围绕的旋转轴线可以形成在前臂部件的下端部处，所述手柄部件的端部联接连接至所述前臂部件的下端部处。

根据本发明的具有关节结构的拐杖进一步可以包括锁定机构，其配置成禁止呈预设的固定角度的所述固定部分与所述旋转部分之间的相对旋转，在所述预设的固定角度下，所述固定部分与所述旋转部分之间围绕所述旋转轴线的角度对应于佩戴者在站立姿势中佩戴拐杖的状态。

所述锁定机构可以包括突出部和通孔，所述突出部形成为从所述固定部分向外突出；所述通孔通过穿透所述旋转部分形成，以对应于所述突出部的形状。这里，由于所述突出部穿过所述通孔，可以禁止所述固定部分与所述旋转部分之间的相对旋转。

支撑固定装置，其可以形成在所述前臂部件的上侧，并且延伸至佩戴者的前臂的两侧，以部分地包围佩戴者的前臂。

根据本发明的具有关节结构的拐杖进一步可以包括操纵部件，其设置在所述手柄部件上，以操纵由佩戴者佩戴的可佩戴机器人的操作；所述操纵部件可以包括多个按钮，所述多个按钮包括用于操纵佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势改变的按钮。

所述操纵佩戴者的坐立姿势与站立姿势之间的姿势改变的按钮，可以位于所述手柄部件的最外端部处。

在所述操纵部件中，在佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势改变期间，可以停用除了用于操纵姿势改变的按钮之外的按钮。

附图说明

通过下文结合附图所呈现的详细描述将会更为清楚地理解本申请的以上和其它目的、特征以及优点，在这些附图中：

图1(相关技术)是示出佩戴者的姿势的按照使用根据相关技术的拐杖的顺序进行改变的视图；

图2是示出根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖的视图；

图3至图4分别是示出了佩戴根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖的佩戴者的坐立姿势和站立姿势的视图；以及

图5是示出根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖中所包含的操纵部件的视图。

具体实施方式

公开在本说明书或者本申请中的本发明的实施方案的具体结构和功能性描述仅仅是出于示出根据本发明的实施方案的目的，并且根据本发明的实施方案可以以各种形式实现，而不应当解释为限于在本说明书或者本申请中描述的实施方案。

虽然本发明易于进行各种修改，并且可以具有各种实施方案，但是其具体实施方案将通过附图中的示例的方式来示出，并且在具体实施方案中详细描述。然而，应当理解的是，本发明不旨在限于具体的实施方案，而是包括落入本发明的精神和范围内的所有修改形式、等效形式以及可选形式。

术语“第一”、“第二”等可以用于描述各种部件，但是这些部件不应当被这些术语所限制。以上术语仅用于区分一个部件与另一个部件的目的。例如，第一部件可以命名为第二部件，类似地，第二部件可以命名为第一部件，而不脱离本发明的权利的范围。

应当理解，当任何部件称为“连接”或者“联接”至另一个部件的时候，该部件可以直接连接或者联接至另一个部件，但是在这些部件之间可以存在任何中间部件。相反，应该理解，当任何部件称为“直接连接”或“直接联接”至另一个部件的时候，在这些部件之间没有中间部件。描述部件之间的关系的其他表述方式，例如“在～之间”和“直接在～之间”或者“相邻”和“直接相邻”也应当如上解释。

本文所用的术语仅为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制本发明。正如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另有清楚的说明。还将进一步理解的是，当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”的时候，其指的是存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或者加入一种或者多种其他的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群体。正如本文所使用的，术语“和/或”包括一种或多种相关列举项目的任何的和所有的组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“包括有”应被理解为暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。此外，在说明书中描述的术语“单元”、“器件”、“部件”和“模块”意为用于执行至少一个功能和操作的单元，并且可以由硬件部件或者软件部件以及它们的组合来实现。

除非另外定义，否则本文使用的所有术语，包括技术或者科学术语，其含义与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。例如在常用词典中定义的术语应当解释为具有与相关领域上的下文中的含义一致的含义，并且除非在本申请中明确定义，否则不应当解释为理想的或者过于正式的含义。

在下文中，通过参考所附附图描述本发明的优选的实施方案来详细描述本发明。在各个附图中显示的相同附图标记表示相同的构件。

图2是示出根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖的视图；以及图3至图4的视图分别示出了佩戴根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖的佩戴者的坐立姿势和站立姿势。

参考图2至图4，根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖包括：固定部分10和旋转部分20，所述固定部分10在固定部分10的下端处支撑在地板上，并且从固定部分10的下部延伸至上部；所述旋转部分20联接至固定部分10，以关于设置在固定部分10的上部处的旋转轴线相对固定部分可旋转。特别地，旋转部分20通过将手柄部件21和前臂部件22联接来配置，所述手柄部件21用于在佩戴者佩戴拐杖的状态下，支撑佩戴者的手；所述前臂部件22支撑佩戴者的前臂。

固定部分10是在纵向方向上延伸的构件，并且固定部分的下端支撑在地板上并且可以向上延伸。优选地，固定部分的下端由例如橡胶等的材料制成，以便使滑动最小化。

旋转部分20可以联接至固定部分10的上部，以便相对于旋转轴线相对可旋转。特别地，旋转部分20通过将手柄部件21和前臂部件22联接来配置，所述手柄部件21用于在佩戴者佩戴拐杖的状态下，支撑佩戴者的手；所述前臂部件22支撑佩戴者的前臂。

手柄部件21可以形成为杆形状，以使佩戴者能够用手握持它，前臂部件22可以形成为在佩戴者的前臂的外侧和底部支撑佩戴者的前臂的形状。

坐立姿势中的佩戴者的肩部的高度和前臂的角度与站立姿势中的佩戴者的肩部的高度和前臂的角度不同，并且具有关节结构的拐杖是可调节的，以补偿肩部的高度和前臂的角度的每一个的差。

换而言之，旋转部分20相对可旋转地联接至固定部分10，所述固定部分10在其下端部处支撑在地板上，使得当佩戴者在坐立姿势和站立姿势之间改变姿势的时候，旋转部分可以关于设置在固定部分10的上部处的旋转轴线相对旋转。因此，存在下述效果，固定部分10的下端部可以稳定地支撑在地板上，并且佩戴者可以将负荷分散在手腕与肘部之间的前臂上，以减少施加至肩膀、手腕等的强负荷。

手柄部件21联接至前臂部件22的下端部(即，在其端部处)，以便在手柄部件21与前臂部件22之间维持恒定的角度，并且旋转部分20相对于固定部分10旋转所围绕的旋转轴线可以形成在前臂部件22的下端部处，手柄部件21的端部连接至所述前臂部件22的下端部。

手柄部件21和前臂部件22可以彼此联接，以便在它们之间维持恒定的角度。合意的是，以上恒定的角度符合人体工程学设计，以便最小化佩戴者感觉到的异质性的感觉，并且由佩戴者的手握持的手柄部件21将与支撑佩戴者的前臂的前臂部件22维持接近90°的角度。

旋转部分20相对于固定部分10旋转所围绕的旋转轴线位于前臂部件22的下端部，并且手柄部件21的一个端部可以联接至前臂部件22的下端部。手柄部件21的另一个端部可以打开。相应地，即使当旋转部分20相对于固定部分10围绕旋转轴旋转的时候，支撑佩戴者的手的手柄部件21的旋转角度与支撑佩戴者的前臂的前臂部件22的旋转角度一致，从而可以最小化佩戴者感觉到的异质性的感觉。

具体参考图2，拐杖进一步可以包括锁定机构，锁定机构配置成禁止呈预设的固定角度的固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转，其中在预设的固定角度下，固定部分10与旋转部分20之间围绕旋转轴线的角度，对应于佩戴者在站立姿势中佩戴拐杖的状态。

锁定机构包括突出部13和通孔，所述突出部13形成为从固定部分10向外突出；所述通孔通过穿透旋转部分10形成，以对应于突出部13的形状，使得当突出部13穿过通孔23时，可以禁止固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转。优选地，突出部13和通孔23位于固定部分10与旋转部分20之间的旋转轴线上。

特别地，形成为从固定部分10向外突出的突出部13可以插入到固定部分10中，并且在其中可以包括能够提供弹性力的弹性构件，突出部13通过所述弹性力来从固定部分10向外突出。突出部13可以形成为如图所示的具有三角形截面的柱形形状，或者可以依据允许固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转的角度形成为具有各种形状。

在预设的固定角度下，固定部分10与旋转部分20之间围绕旋转轴线的角度对应于佩戴者在站立姿势中佩戴拐杖的状态；在预设的固定角度下，突出部13从固定部分10向外突出并且穿过通孔23，因此可以禁止固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转。

当使佩戴者自己的姿势从站立姿势改变为坐立姿势的时候，佩戴者将突出部13推入到固定部分10中，以释放固定部分10与旋转部分20之间的固定状态，因此可以允许固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转。

另外，当佩戴者的姿势完全处于站立姿势的时候，突出部13通过弹性力自动向外突出，并且紧固至通孔23，以便使固定部分10和旋转部分20固定，使得佩戴者可以直接进入步行状态，而无需任何单独的操纵。

相应地，可以防止在佩戴者的运动(例如站立姿势中的行走)期间发生固定部分10和旋转部分20之间的相对旋转，因此具有能够确保稳定性的效果。

另外，拐杖可以包括在佩戴者处于坐立姿势的时候使固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转锁定的装置。换而言之，通过适当地选择突出部13和通孔23的形状，固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转可以由单个锁定机构以多个角度锁定。

为了姿势的改变的安全性的目的，可以另外设置下述装置，该装置使得在佩戴者分别将姿势从坐立姿势改变成站立姿势以及从站立姿势改变成坐立姿势的时候，使旋转部分20相对于固定部分10仅能够在对应的方向上旋转，并且禁止旋转部分相对于固定部分在相反方向上的旋转。

另外，当佩戴者通过对固定部分10与旋转部分20之间的相对旋转施加操纵力，使用由操纵部件30(后面描述)操纵的控制器输入姿势改变时，可以支撑由佩戴者的姿势的改变引起的相对旋转，并且可以控制成阻止相反方向上的相对旋转。

延伸至佩戴者的前臂的两侧以部分地包围佩戴者的前臂的支撑固定装置40可以形成在前臂部件22的上侧。由于前臂部件22是对应于佩戴者的手腕与肘部之间的前臂的配置，并且应当支撑佩戴者的负荷，因此，为了稳定地支撑佩戴者的负荷，可以形成延伸至佩戴者的前臂的两侧以部分地包围佩戴者的前臂的支撑固定装置40。

支撑固定装置40可以形成在前臂部件22的与佩戴者的肘部相邻的上侧，以最大程度地稳定支撑与佩戴者的肘部(其在姿势改变的时候接收较大负载)相邻的前臂。

图5是示出根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖中所包含的操纵部件的视图。

尽管佩戴者可以仅佩戴拐杖以获得行走辅助，但当佩戴者佩戴可佩戴机器人的时候，拐杖也可以包括用于操作可佩戴机器人的控制器，并且用于辅助分散负荷。

参考图5，根据本发明的一个实施方案的具有关节结构的拐杖进一步可以包括操纵部件30，操纵部件30设置在手柄部件21上并且操纵由佩戴者佩戴的可佩戴机器人的操作。

操作部件30设置在具有关节结构的拐杖的手柄部件21上，以具有能够在佩戴者握持手柄部件21的状态中容易地操作可佩戴机器人的操作的功能。虽然操纵部件30可以分别形成于两个拐杖，但是操纵部件可以仅形成于具有相对小的支撑力的左拐杖上。

操纵部件30可以包括多个按钮，所述多个按钮包括用于操纵佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势的改变的按钮31，并且可以包括显示操纵状态的显示器32。除了以上之外，所述多个按钮可以包括例如用于改变佩戴者的行走模式的模式改变按钮、腿部收拢按钮、向前移动按钮等的按钮，并且进一步可以包括可以由佩戴者容易地操纵的轮子。考虑到用途或者频率，按钮和轮子可以适当地布置，以便能够由佩戴者的拇指或者食指操纵。

操纵佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势改变的按钮31可以位于手柄部件21的最外端部处。换而言之，用于操纵佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势改变的按钮31可以位于手柄部件21的最外端部，使得佩戴者可以通过移动拇指或者食指来操纵该按钮，因为与行走等相比，佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势改变相对而言是不寻常的操纵，并且是向手柄部件21施加较大负荷的动作。

另外，在操纵部件30中，在佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势改变期间，可以停用除了用于操纵姿势改变的按钮31之外的按钮。佩戴者的站立姿势与坐立姿势之间的姿势改变是特别对手柄部件21施加较大负荷的操作，因此，佩戴者很有可能错误地操纵操纵部件30。而且，由于在姿势改变期间几乎不需要控制走动，因此可以在姿势改变期间停用按钮的操纵。

停用按钮的操纵包括两种情况，在前一种情况下，按钮本身锁定且操作本身不能实现；在后一种情况下，操纵部件30受到控制，使得即使按钮被操纵也不识别佩戴者的操纵。

然而，优选采用控制操纵部件使得不停用按钮31，这是因为在佩戴者的姿势改变期间，有必要操纵该按钮来操纵姿势改变。用于操纵姿势改变的按钮31位于手柄部件21的最外端部处，使得佩戴者可以移动拇指或者食指来操纵按钮，从而可以使错误操纵的可能性最小化。

根据本发明的具有关节结构的拐杖具有下述的效果，固定部分的下端部可以稳定地支撑在地板上，并且佩戴者将负荷分散在手腕与肘部之间的前臂上。

相应地，根据本发明的具有关节结构的拐杖具有稳定地支撑佩戴者的姿势改变，以及佩戴者的肩部和手腕上的负荷最小化的效果。

尽管已经示出并且描述了本发明的具体实施方案，但是对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离所附权利要求中公开的本发明的技术精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变。