本技術(shù)涉及人體運動器械領(lǐng)域，特別涉及一種多地形踝關(guān)節(jié)與足部協(xié)同外骨骼裝置。

背景技術(shù)：

1、人體外骨骼裝置作為一種可穿戴智能設(shè)備，在登山探險、物流運輸、消防救援、醫(yī)療康復(fù)等多個領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。人體外骨骼裝置主要通過機(jī)械助力系統(tǒng)增強(qiáng)或恢復(fù)穿戴者的運動機(jī)能，從而顯著提升人體活動效率。

2、然而，現(xiàn)有踝關(guān)節(jié)及足部助力外骨骼裝置普遍存在兩個顯著的缺陷：

3、其一，多數(shù)裝置缺乏獨立的動力系統(tǒng)，導(dǎo)致助力效果受限；

4、其二，現(xiàn)有裝置對使用環(huán)境要求嚴(yán)苛，僅能在平整地面正常運作，難以適應(yīng)復(fù)雜地形。

5、上述局限性嚴(yán)重制約了裝置的實用性和推廣價值。更為嚴(yán)重的是，在復(fù)雜地形條件下使用時，裝置易出現(xiàn)機(jī)械失效等問題，不僅影響助力效果，還可能對穿戴者造成運動損傷，存在較大的安全隱患。

6、因此，如何開發(fā)一種具有獨立動力系統(tǒng)且能適應(yīng)多種地形條件的踝關(guān)節(jié)及足部助力外骨骼裝置，是本領(lǐng)域技術(shù)人員致力于解決的。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決上述背景技術(shù)中提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本技術(shù)提供一種多地形踝關(guān)節(jié)及足部協(xié)同外骨骼裝置，以解決踝關(guān)節(jié)外骨骼裝置無助力動力以及裝置無法在復(fù)雜地形中使用問題，從而提高外骨骼裝置的實用性和擴(kuò)寬使用場景。

2、本技術(shù)提供一種多地形踝關(guān)節(jié)及足部協(xié)同外骨骼裝置，其包括用于為踝關(guān)節(jié)行走提供助力和輔助平衡的踝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)和提供整體平衡的足部平衡機(jī)構(gòu)。所述踝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)包括用于固定小腿的小腿固定機(jī)構(gòu)、用于提供動力的動力機(jī)構(gòu)；所述動力機(jī)構(gòu)上部與所述小腿固定機(jī)構(gòu)連接；所述足部平衡機(jī)構(gòu)包括用于提供足部支撐的上底板、用于與地面接觸的下底板、平衡組件；所述上底板和下底板通過所述平衡組件連接，以使上底板與下底板之間的相對距離和角度可調(diào)整；其中，所述動力機(jī)構(gòu)內(nèi)部設(shè)有助力盤、驅(qū)動所述助力盤旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動部件；所述助力盤下部與所述上底板連接，以使所述驅(qū)動部件驅(qū)動所述助力盤旋轉(zhuǎn)，以帶動所述上底板運動。

3、在一實施例中，所述動力機(jī)構(gòu)上部與所述小腿固定機(jī)構(gòu)通過可活動連接件轉(zhuǎn)動連接，以使所述動力機(jī)構(gòu)與所述小腿固定機(jī)構(gòu)可相對轉(zhuǎn)動；所述助力盤下部與所述上底板通過可活動連接件連接，以使所述助力盤下部與所述上底板可相對轉(zhuǎn)動。

4、在一實施例中，所述動力機(jī)構(gòu)包括相互套裝形成殼體的內(nèi)轉(zhuǎn)動圓盤和外轉(zhuǎn)動圓盤、位于所述殼體內(nèi)的助力盤和轉(zhuǎn)軸；所述驅(qū)動部件一端剛性連接于外轉(zhuǎn)動圓盤內(nèi)側(cè)，所述轉(zhuǎn)軸一端連接于驅(qū)動部件的輸出端，其另一端轉(zhuǎn)動連接于內(nèi)轉(zhuǎn)動圓盤內(nèi)側(cè)，且所述轉(zhuǎn)軸通過傳動件與所述助力盤連接，使所述驅(qū)動部件驅(qū)動所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，通過所述傳動件傳動以帶動所述助力盤旋轉(zhuǎn)；其中，所述殼體上部與所述小腿固定機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動連接，所述助力盤下部與所述上底板轉(zhuǎn)動連接。

5、在一實施例中，所述動力機(jī)構(gòu)還包括兩塊輔助側(cè)盤；所述輔助側(cè)盤位于所述助力盤兩側(cè)，并與所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接，以使所述助力盤兩側(cè)分別與兩塊輔助側(cè)盤連接；

6、在一實施例中，所述傳動件為傳動緩沖塊；所述助力盤的中部通孔上間隔設(shè)有若干緩沖槽，所述轉(zhuǎn)軸穿設(shè)于所述通孔內(nèi)與所述助力盤轉(zhuǎn)動連接，所述轉(zhuǎn)軸外周剛性連接若干個與所述緩沖槽適配的所述傳動件；環(huán)形彈簧一端與所述緩沖槽連接，其另一端與所述傳動件連接，以使所述轉(zhuǎn)軸通過所述傳動件和所述環(huán)形彈簧傳動以帶動所述助力盤旋轉(zhuǎn)。

7、在一實施例中，所述踝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)還包括限位測量機(jī)構(gòu)；所述限位測量機(jī)構(gòu)包括測距繩盒、拉繩、固定塊；其中，所述測距繩盒中部設(shè)有開孔，所述測距繩盒通過開孔套接于所述轉(zhuǎn)軸上，且其一側(cè)與所述驅(qū)動部件固定連接；所述拉繩的固定端與所述轉(zhuǎn)軸相連接，并纏繞收納于測距繩盒內(nèi)，所述拉繩的自由端與所述固定塊連接；所述固定塊底部與所述上底板底面平行，且所述固定塊的一側(cè)面與上底板外側(cè)面剛性連接。

8、在一實施例中，所述小腿固定機(jī)構(gòu)與所述動力機(jī)構(gòu)通過軸承和轉(zhuǎn)桿轉(zhuǎn)動連接，以使所述小腿固定機(jī)構(gòu)與所述動力機(jī)構(gòu)可相對轉(zhuǎn)動；

9、在一實施例中，所述上底板側(cè)面通過左端連接件與所述助力盤下部轉(zhuǎn)動連接，以使所述助力盤下部與所述上底板可相對轉(zhuǎn)動；

10、在一實施例中，所述助力盤下部通過銷連接件與所述上底板轉(zhuǎn)動連接；所述足部平衡機(jī)構(gòu)還包括限位阻尼器；所述限位阻尼器的上部與所述助力盤下部固接，且所述銷連接件從所述限位阻尼器中穿過，以使所述限位阻尼器可對所述助力盤下部與所述上底板的轉(zhuǎn)動角度進(jìn)行限位。

11、在一實施例中，所述平衡組件包括萬向連接件、可伸縮桿組件；所述上底板和所述下底板上分別設(shè)有水平傳感器；所述上底板下側(cè)設(shè)有第一連接凸塊組；所述第一連接凸塊組包括呈三角分布的上前左凸塊、上前右凸塊和上后凸塊；所述下底板上側(cè)設(shè)有第二連接凸塊組，所述第二連接凸塊組包括呈三角分布的下后左凸塊、下后右凸塊和下前凸塊；所述上后凸塊通過兩根可伸縮桿組件分別與所述下后左凸塊、所述下后右凸塊連接；所述下前凸塊通過兩根可伸縮桿組件分別與所述上前左凸塊、上前右凸塊連接；且所述上前左凸塊通過一根可伸縮桿組件與所述下后左凸塊連接，所述上前右凸塊通過一根可伸縮桿組件與所述下后右凸塊連接；其中，所述可伸縮桿組件的端部與所述第一連接凸塊組、所述第二連接凸塊組的連接處采用萬向連接件轉(zhuǎn)動連接。

12、在一實施例中，于所述上底板和所述下底板的左右兩側(cè)，六根所述可伸縮桿組件對稱；且相鄰可伸縮桿組件呈交叉分布，以使相鄰可伸縮桿組件與所述上底板或所述下底板所在平面形成三角形結(jié)構(gòu)。

13、在一實施例中，所述第一連接凸塊組的每一凸塊上均設(shè)有兩處圓形凸起，所述第二連接凸塊組的每一凸塊上均設(shè)有兩處圓形凸起；所述圓形凸起用于連接所述萬向連接件；

14、在一實施例中，所述可伸縮桿組件包括驅(qū)動套桿、桿外套管；所述驅(qū)動套桿套接在所述桿外套管內(nèi)，且所述驅(qū)動套桿可在所述桿外套管內(nèi)滑動伸縮，以使所述可伸縮桿組件長度可伸縮；

15、在一實施例中，所述上底板上設(shè)有用于固定足部的綁帶。

16、在一實施例中，所述小腿固定機(jī)構(gòu)包括氣囊綁帶、小腿固定件、軸承、轉(zhuǎn)桿；所述氣囊綁帶一側(cè)下部連接所述小腿固定件；所述小腿固定件下端設(shè)有一圓孔，所述圓孔內(nèi)設(shè)有有一軸承，所述軸承內(nèi)套接所述轉(zhuǎn)桿，所述轉(zhuǎn)桿下端與外轉(zhuǎn)動圓盤剛性連接。

17、基于上述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)提供的多地形踝關(guān)節(jié)及足部協(xié)同外骨骼裝置，具有以下有益效果：

18、本技術(shù)通過足部平衡機(jī)構(gòu)實現(xiàn)對足部的動態(tài)補(bǔ)償，確保整個外骨骼裝置始終處于平衡狀態(tài)，從而能夠自適應(yīng)各種復(fù)雜地形，顯著擴(kuò)大了外骨骼裝置的應(yīng)用場景。此外，踝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)為踝關(guān)節(jié)的活動提供動力補(bǔ)償，通過足部平衡機(jī)構(gòu)和踝關(guān)節(jié)助力機(jī)構(gòu)的協(xié)同工作，本技術(shù)為踝關(guān)節(jié)的活動提供獨立的動力補(bǔ)償，并增強(qiáng)了整體裝置的穩(wěn)定性和支撐力，確保穿戴者的足部始終保持穩(wěn)固，可有效預(yù)防跌倒或扭傷等意外情況的發(fā)生，大幅提升了用戶的安全性和移動效率，特別是在戶外復(fù)雜且存在高度差異的地形時，其在安全性上具有顯著優(yōu)勢。。

19、本技術(shù)的其它特征和有益效果將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本技術(shù)而了解。本技術(shù)的目的和其他有益效果可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。