技术摘要：
本发明公开了一种基于绳索传动的下肢康复外骨骼，包括：背包装置、腰部固定装置、左驱动机构和右驱动机构；左驱动机构和右驱动机构结构相同，均包括与腰部固定装置连接的髋关节驱动机构、与髋关节驱动机构下端连接的膝关节驱动机构、与膝关节驱动机构的下端连接的踝关  全部
背景技术：
外骨骼机器人是一种具备运动支撑防护功能的可穿戴式设备，具有广泛应用。在 医疗领域，康复外骨骼机器人能够有效地辅助残疾人进行上肢下肢的康复训练，大大减轻 医疗人员的工作压力。 目前外骨骼机器人的部分关节的结构不符合人体工学，不仅造成人机运动不协 调，还会造成关节的压力，从而可能损伤关节。例如，对于膝关节，研究表明，人体膝关节运 动复杂，当膝关节做屈伸运动时，并不是简单的单自由度的转动，股骨会在胫骨上转动并滑 动，而目前下肢外骨骼的膝关节的结构普遍至具有单自由度的转动，不符合人体工学，不仅 造成人机运动不协调，还会造成关节的压力，从而可能损伤关节。另外，目前主动式外骨骼 的驱动机构普遍都设置在关节处，会造成下肢的重量增大，关节运动惯性增大。 所以，现在需要一种更可靠的方案。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于绳索 传动的下肢康复外骨骼。 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于绳索传动的下肢康复 外骨骼，包括：背包装置、腰部固定装置以及对称连接在所述腰部固定装置左右两侧的左驱 动机构和右驱动机构； 所述左驱动机构和右驱动机构结构相同，均包括与所述腰部固定装置连接的髋关 节驱动机构、与所述髋关节驱动机构下端连接的膝关节驱动机构、与所述膝关节驱动机构 的下端连接的踝关节驱动机构以及连接在所述踝关节驱动机构下端的足底支撑机构； 所述背包装置内设置有若干个驱动电机组件，每个所述髋关节驱动机构、膝关节 驱动机构和踝关节驱动机构各自通过绳索驱动连接有至少一个驱动电机组件； 所述髋关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现的屈伸自由度和通 过第一被动储能组件实现的内收/外摆自由度； 所述膝关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现矢状面的自适应两 个自由度； 所述踝关节驱动机构具有通过一个驱动电机组件的驱动实现的屈伸自由度和通 过第二被动储能组件实现的内翻/外翻自由度。 优选的是，所述腰部固定装置包括固定板、连接在所述固定板上的腰部绑带以及 设置在所述固定板内侧的靠背。 优选的是，所述髋关节驱动机构通过第一被动储能组件与所述固定板可转动连 接，所述第一被动储能组件包括固接在所述固定板上的髋关节上连接板、固接在所述髋关 4 CN 111568704 A 说　明　书 2/8 页 节上连接板上的两轴承座、可沿人体髋关节的内收/外摆方向转动设置在所述两轴承座上 的髋关节转轴、与所述髋关节转轴固接的连接件以及上端与所述髋关节上连接板固接且下 端与所述连接件固接的板簧； 所述连接件随髋关节进行内收/外摆运动时，所述板簧会因产生变形而储存能量。 优选的是，所述髋关节驱动机构包括可转动设置在所述连接件下端的髋关节驱动 轮、与所述髋关节驱动轮固接的髋关节下连接板以及连接在所述髋关节下连接板上的用于 固定套设在大腿上的髋关节绑带； 所述髋关节驱动轮通过第一绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接。 优选的是，所述膝关节驱动机构包括通过所述大腿连杆与所述髋关节下连接板连 接的膝关节上连接板、连接于所述膝关节上连接板下端的上安装板、可转动连接在所述上 安装板上的膝关节驱动轮、第一端与所述上安装板可转动连接的第一连杆、可转动连接在 所述第一连杆的第二端的第一从动轮、第一端与所述第一从动轮固连的第二连杆、可转动 连接在所述第二连杆的第二端的第二从动轮、固接在所述第二从动轮上的下安装板以及连 接在所述下安装板下端的膝关节下连接板； 所述膝关节驱动轮通过第二绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接，所述膝 关节驱动轮、第一从动轮、第二从动轮之间通过传动绳索依次驱动连接； 所述膝关节上连接板上连接有用于固定在大腿上的膝关节大腿绑带，所述膝关节 下连接板上连接有用于固定在小腿上的膝关节小腿绑带。 优选的是，所述上安装板上固接有第一连接轴，所述膝关节驱动轮通过第一轴承 可转动连接在所述第一连接轴上；所述第一连接轴内部具有的轴孔中通过第二轴承可转动 插设有第二连接轴，所述第二连接轴的另一端与所述第一连杆的第一端固接； 所述第一连杆的第二端固接有第三连接轴，所述第一从动轮通过第三轴承可转动 连接在所述第三连接轴上； 所述第二连杆的第一端与所述第一从动轮固接，所述第二连杆的第二端固接有第 四连接轴；所述第二从动轮通过第四轴承可转动连接在所述第四连接轴上，所述下安装板 固接在所述第二从动轮上。 优选的是，所述踝关节驱动机构包括通过小腿连杆与所述膝关节下连接板连接的 踝关节上连接板、可转动连接在所述踝关节上连接板上的踝关节驱动轮以及与所述踝关节 驱动轮固接的踝关节下连接板； 所述踝关节下连接板上连接有踝关节小腿绑带； 所述踝关节驱动轮通过第三绳索与至少一个所述驱动电机组件驱动连接。 优选的是，所述足底支撑机构通过所述第二被动储能组件与所述踝关节下连接板 可转动连接，所述足底支撑机构包括鞋底板、设置在所述鞋底板上的足部绑带以及连接在 所述鞋底板上的用于与所述第二被动储能组件连接的支撑柱。 优选的是，所述第二被动储能组件包括第一端均与所述踝关节下连接板可转动连 接的第一上转动连接杆和第二上转动连接杆、两端分别与所述第一上转动连接杆和第二上 转动连接杆可转动连接的第一中间转动连接杆、至少一个两端分别与所述第一上转动连接 杆和第二上转动连接杆可转动连接的第一储能弹块、第一端与所述第一上转动连接杆的第 二端可转动连接的第一下转动连接杆、第一端与所述第二上转动连接杆的第二端可转动连 5 CN 111568704 A 说　明　书 3/8 页 接的第二下转动连接杆、两端分别与所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆可转动连 接的第二中间转动连接杆以及至少一个两端分别与所述第一下转动连接杆和第二下转动 连接杆可转动连接的第二储能弹块； 所述第一下转动连接杆和第二下转动连接杆的第二端均与所述支撑柱可转动连 接。 优选的是，所述驱动电机组件包括电机、与所述电机的输出端驱动连接的减速器 以及与所述减速器的输出端驱动连接的电机驱动轮； 所述驱动电机组件包括6个，分别为通过所述第一绳索与2个所述髋关节驱动轮驱 动连接的第一驱动电机组件和第二驱动电机组件、通过所述第二绳索与2个所述膝关节驱 动轮驱动连接的第三驱动电机组件和第四驱动电机组件、通过所述第三绳索与2个所述踝 关节驱动轮驱动连接的第五驱动电机组件和第六驱动电机组件。 本发明的有益效果是： 本发明的基于绳索传动的下肢康复外骨骼，其单腿具有6个自由度：髋关节驱动机 构2个自由度、膝关节驱动机构2个自由度、踝关节驱动机构2个自由度，整体装置能实现12 个自由度；本发明的各关节结构与人体关节运动形式耦合，每个关节通过背部的驱动电机 组件驱动，采用绳索传动的方式驱动，驱动设备可远关节而设置在背部，能减轻节处的重 量； 本发明中，膝关节欠驱动机构具有两个矢状面的自由度，能自适应膝关节的运动 特性，不会造成关节压力； 本发明的装置可辅助因下肢关节、肌肉组织损伤或骨骼疾病引起的下肢功能障碍 或功能受限的患者在家即可进行平地行走以及上下楼梯等康复训练；可减轻患者家属的经 济和精力负担，也可帮助患者实现生活自理，减缓患者的生理疼痛感，以及减少从事具有重 复性动作、作业时间较长或强制体位的工作人员的下肢劳动损伤。 附图说明 图1为本发明的基于绳索传动的下肢康复外骨骼穿戴在人体上的侧面视角的结构 示意图； 图2为本发明的基于绳索传动的下肢康复外骨骼穿戴在人体上的正面视角的结构 示意图； 图3为本发明的基于绳索传动的下肢康复外骨骼的结构示意图； 图4为本发明的基于绳索传动的下肢康复外骨骼的左驱动机构的结构示意图； 图5为本发明的髋关节驱动机构的结构示意图； 图6为本发明的髋关节驱动机构的另一个视角的结构示意图； 图7为本发明的膝关节驱动机构的结构示意图； 图8为本发明的膝关节驱动机构卸去部分组件后的结构示意图； 图9为本发明的膝关节驱动机构卸去部分组件后的背部视角的结构示意图； 图10为本发明的膝关节驱动机构卸去部分组件后的结构示意图； 图11为本发明的膝关节驱动机构的部分机构的剖视结构示意图； 图12为本发明的膝关节驱动机构的部分机构的剖视结构示意图； 6 CN 111568704 A 说　明　书 4/8 页 图13为本发明的膝关节驱动机构的内部结构示意图； 图14为本发明的膝关节驱动机构的一种运动状态的结构示意图； 图15为本发明的膝关节驱动机构的另一种运动状态的结构示意图； 图16为本发明的踝关节驱动机构、足底支撑机构和第二被动储能组件整体的结构 示意图； 图17为本发明的踝关节驱动机构、足底支撑机构和第二被动储能组件整体的另一 个视角的结构示意图； 图18为本发明的第二被动储能组件的结构示意图； 图19为本发明的第二被动储能组件的另一个视角的结构示意图； 图20为本发明的足底支撑机构处于竖直状态的结构示意图； 图21为本发明的足底支撑机构处于外翻状态的结构示意图； 图22为本发明的足底支撑机构处于内翻状态的结构示意图。 附图标记说明： 1—背包装置；10—驱动电机组件；11—第一驱动电机组件；12—第二驱动电机组 件；13—第三驱动电机组件；14—第四驱动电机组件；15—第五驱动电机组件；16—第六驱 动电机组件；18—人体；100—电机；101—减速器；102—电机驱动轮； 2—腰部固定装置；20—固定板；21—腰部绑带；22—靠背； 3—第一被动储能组件；30—髋关节上连接板；31—轴承座；32—髋关节转轴；33— 连接件；34—板簧； 4—髋关节驱动机构；40—髋关节驱动轮；41—髋关节下连接板；42—髋关节绑带； 43—大腿连杆； 5—膝关节驱动机构；50—膝关节上连接板；51—上安装板；52—膝关节驱动轮； 53—第一连杆；54—第一从动轮；55—第二连杆；56—第二从动轮；57—下安装板；58—膝关 节下连接板；500—膝关节大腿绑带；580—膝关节小腿绑带； 590—第一连接轴；591—轴孔；592—第二连接轴；593—第三连接轴；594—第四连 接轴；595—第一轴承；596—第二轴承；597—第三轴承；598—第四轴承； 6—踝关节驱动机构；60—踝关节上连接板；61—踝关节驱动轮；62—踝关节下连 接板；63—小腿连杆；64—踝关节小腿绑带； 7—足底支撑机构；70—鞋底板；71—足部绑带；72—支撑柱； 80—第一绳索；81—第二绳索；82—第三绳索；83—传动绳索；810—第二左绳索； 811—第二右绳索；830—第一传动绳索；831—第二传动绳索；832—第三传动绳索；833—第 四传动绳索；834—固定块； 9—第二被动储能组件；90—第一上转动连接杆；91—第二上转动连接杆；92—第 一中间转动连接杆；93—第一储能弹块；94—第一下转动连接杆；95—第二下转动连接杆； 96—第二中间转动连接杆；97—第二储能弹块。