一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构的制作方法

本申请涉及一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构。

背景技术：

外骨骼原来指生物学中保护生物内部柔软器官的一种坚硬外部结构，而现在外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置，穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。由于外骨骼机器人涉及人机工效学，这就要求其就要较强适应性，不仅要适用不同体型穿戴者，同时也要对人体关节进行危险防护，防止穿戴过程中造成人体损伤。

现有技术的外骨骼机器人很多膝关节无自适应性，在无法从外部确定人体关节的准确位置时，会造成的外骨骼与人体关节错位，使佩戴者感到不适，长期使用时甚至会引起膝关节病发症，而拥有自适应性的结构往往结构较尺寸及重量较大。

技术实现要素：

本申请要解决的技术问题是提供一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构，其特征在于，所述的膝关节机构包括至少一个内连接件、分别连接于内连接件上下两侧的两个外连接件，所述的内连接件通过第一转轴与位于内连接件上侧的外连接件相转动连接，所述的内连接件通过第二转轴与位于内连接件下侧的外连接件相转动连接，所述的第一转轴与第二转轴位于所述的外连接件及内连接件的内部位置，所述的外连接件的后端安装有第二滑轮，所述的内连接件的后端安装有第一滑轮。

优选地，在所述的膝关节机构弯曲过程中，所述的内连接件通过第一转轴相对位于内连接件上侧的外连接件转动，所述的内连接件通过第二转轴相对位于内连接件下侧的外连接件转动，相邻的第一滑轮和第二滑轮之间相互远离。

优选地，所述的外连接件包括相对设置的两个外连接片，两个外连接片通过一连接部相连接，所述的外连接片的前端分别开设有上外轴孔及下外轴孔，所述的上外轴孔位于所述的连接部的上侧，所述的下外轴孔位于所述的连接部的下侧，所述的内连接件包括内连接块、位于内连接块后侧的两个相对设置的内连接片，所述的内连接块开设有上内轴孔及下内轴孔，所述的内连接件的上内轴孔与位于所述的内连接件上侧的外连接件的下外轴孔相对设置，并通过所述的第一转轴相转动连接，所述的内连接件的下内轴孔与位于所述的内连接件下侧的外连接件的上外轴孔相对设置，并通过所述的第二转轴相转动连接。

优选地，所述的内连接件的两个内连接片上开设有第一滑轮安装孔，所述的第一滑轮通过所述的第一滑轮安装孔安装在两个内连接片之间。

优选地，所述的外连接片上还开设有第二滑轮安装孔，所述的第二滑轮通过所述的第二滑轮安装孔安装于两个外连接片之间。

优选地，所述的内连接片的外壁上还设置有一限位块，所述的限位块的上下边缘分别为第一外限位面，所述的外连接片的上下两侧分别具有与所述的第一外限位面相配合的第二外限位面，当所述的膝关节机构处于非弯曲状态时，限位块被夹于位于内连接块上下两侧的连接片之间，限位块的两个第一外限位面分别与相邻的第二外限位面相接触。

优选地，所述的连接部的上下边缘分别为内限位面，所述的内连接件的内连接块的上下两侧具有与所述的内限位面相对应的内限位角，在所述的膝关节机构在弯曲过程中，当所述的内限位角与所述的内限位面相接触时，膝关节机构弯曲至最大角度。

优选地，所述的内连接块的至少一部分嵌入外连接件的两个外连接片之间。

优选地，所述的膝关节机构包括多个外连接件和多个内连接件，所述的外连接件和内连接件间隔串联。

本申请的一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构，提供一种体积小，重量轻、结构紧凑的具有自适应性的自适应膝关节结构，方便不同体型穿戴者调节外骨骼。与现有技术相比，本实用新型提供一种自适应膝关节结构，使膝关节在转动时流畅自热，外连接片与内连接片相互嵌合，可承受较大的侧向扭矩，并具有限位保护功能。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本申请公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本申请的理解，并不是具体限定本申请各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本申请的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本申请。在附图中：

图1是一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构的结构示意图；

图2是本申请的外连接件的结构示意图；

图3是本申请的内连接件的结构示意图；

图4是本申请的膝关节机构的侧视图；

图5是图4在a-a方向的剖视图；

图6是本申请的膝关节机构在歪曲状态的结构示意图。

其中：100、外连接件；200、内连接件；300、第一滑轮；400、第二滑轮；

11、外连接片；12、上外轴孔；13、下外轴孔；14、第二滑轮安装孔；15、连接部；

21、内连接块；22、内连接片；23、第一滑轮安装孔；24、上内轴孔；25、下内轴孔；26、限位块；

111、第二外限位面；211、内限位角；151、内限位面；261、第一外限位面。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图所示，本申请提供了一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构，其特征在于，所述的膝关节机构包括至少一个内连接件200、分别连接于内连接件200上下两侧的两个外连接件100，所述的内连接件200通过第一转轴与位于内连接件200上侧的外连接件100相转动连接，所述的内连接件200通过第二转轴与位于内连接件200下侧的外连接件100相转动连接，所述的第一转轴与第二转轴位于所述的外连接件100及内连接件200的内部位置，所述的外连接件100的后端安装有第二滑轮400，所述的内连接件200的后端安装有第一滑轮300。在所述的膝关节机构弯曲过程中，所述的内连接件200通过第一转轴相对位于内连接件200上侧的外连接件100转动，所述的内连接件200通过第二转轴相对位于内连接件200下侧的外连接件100转动，相邻的第一滑轮300和第二滑轮400之间相互远离。

所述的外连接件100包括相对设置的两个外连接片11，两个外连接片11通过一连接部15相连接，所述的外连接片11的前端分别开设有上外轴孔12及下外轴孔13，所述的上外轴孔12位于所述的连接部15的上侧，所述的下外轴孔13位于所述的连接部15的下侧，所述的内连接件200包括内连接块21、位于内连接块21后侧的两个相对设置的内连接片22，所述的内连接块21开设有上内轴孔24及下内轴孔25，所述的内连接件200的上内轴孔24与位于所述的内连接件200上侧的外连接件100的下外轴孔13相对设置，并通过所述的第一转轴相转动连接，所述的内连接件200的下内轴孔25与位于所述的内连接件200下侧的外连接件100的上外轴孔12相对设置，并通过所述的第二转轴相转动连接。所述的内连接件200的两个内连接片22上开设有第一滑轮安装孔23，所述的第一滑轮300通过所述的第一滑轮安装孔23安装在两个内连接片22之间。所述的外连接片11上还开设有第二滑轮安装孔14，所述的第二滑轮400通过所述的第二滑轮安装孔14安装于两个外连接片11之间。所述的内连接块21的至少一部分嵌入外连接件100的两个外连接片11之间，使膝关节机构保持稳定。

所述的内连接片22的外壁上还设置有一限位块26，所述的限位块26的上下边缘分别为第一外限位面261，所述的外连接片11的上下两侧分别具有与所述的第一外限位面261相配合的第二外限位面111，当所述的膝关节机构处于非弯曲状态时，限位块26被夹于位于内连接块21上下两侧的连接片之间，限位块26的两个第一外限位面261分别与相邻的第二外限位面111相接触。所述的连接部15的上下边缘分别为内限位面151，所述的内连接件200的内连接块21的上下两侧具有与所述的内限位面151相对应的内限位角211，在所述的膝关节机构在弯曲过程中，当所述的内限位角211与所述的内限位面151相接触时，膝关节机构弯曲至最大角度，可承受较大的侧向扭矩，保护人体膝关节。

所述的膝关节机构包括多个外连接件100和多个内连接件200，所述的外连接件100和内连接件200间隔串联。

本申请的一种用于可穿戴外骨骼的自适应膝关节机构，提供一种体积小，重量轻、结构紧凑的具有自适应性的自适应膝关节结构，方便不同体型穿戴者调节外骨骼。与现有技术相比，本实用新型提供一种自适应膝关节结构，使膝关节在转动时流畅自热，外连接片11与内连接片22相互嵌合，可承受较大的侧向扭矩，并具有限位保护功能。

本申请中所述的上下前后方向的定义如图1所示，上外轴孔12位于开设于外连接件100的前端，下外轴孔13位于上外轴孔12的下侧位置。

需要说明的是，在本申请的描述中，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。