[0001] 本发明涉及外骨骼技术领域，特别涉及一种肢体康复外骨骼。

[0002] 康复临床中，在中风、脑瘫等病患的康复早期和急性期，常需要通过关节活动唤醒、重塑因脑组织损伤中断和紊乱的脑神经系统，同时还可以通过关节活动提高肌力、避免肌肉萎缩、肢体产生压疮等其他病症。

[0003] 相关技术中的临床的康复科室中，大都是康复师人为地帮助患者进行相应的康复动作。因为在患者软瘫期，无法提供运动的主动力，所以此时完全需要依靠康复师出力来帮助患者进行训练，如此极大地浪费了人力和时间成本。由于每位康复师每天的康复量有限，所以无法满足脑组织损伤患者和骨科伤病患者快速增长的需求。并且通过人为地进行急性期地康复训练，不能很好地控制康复模式，如进行被动、主动、阻抗模式的有效切换，或者，相关技术中的康复训练中还会通过一些机械来辅助导向康复，但是相关技术中的辅助机械运动轨迹不够平滑，与肢体的运动轨迹存在较大误差，导致康复效果并不理想。

[0004] 上述内容仅用于辅助理解本申请的技术方案，并不代表承认上述内容为现有技术。

[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0037] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0038] 另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0039] 本发明提出一种肢体康复外骨骼100，旨在便于实现患者的下肢康复。

[0040] 参照图1至图5，在本申请的一实施例中，所述肢体康复外骨骼100包括：

[0041] 第一支撑杆10；

[0042] 第二支撑杆20，所述第二支撑杆20与所述第一支撑杆10转动连接；

[0043] 第一导轮组件30，所述第一导轮组件30设于所述第一支撑杆10背离所述第二支撑杆20的端部；以及

[0044] 第二导轮组件40，所述第二导轮组件40设于所述第二支撑杆20背离所述第一支撑杆10的端部。

[0045] 本发明技术方案通过将第一支撑杆10和第二支撑杆20转动连接，再将第一导轮组件30设于第一支撑杆10背离第二支撑杆20的端部，以及将第二导轮组件40设于第二支撑杆20背离第一支撑杆10的端部，当第一支撑杆10在外力的作用下相对第二支撑杆20转动时，第一导轮组件30可以对第一支撑杆10的背离第二支撑杆20的端部运动起到导向的作用，而第二导轮组件40也会对第二支撑杆20背离第一支撑杆10的端部运动起到导向的作用。

[0046] 以外骨骼辅助人体的下肢康复为例，第一支撑杆10通过与人体小腿固定，第二支撑杆20通过与人体大腿固定后，驱动第一支撑杆10相对第二支撑杆20转动，以带动下肢做屈伸运动。人体在做康复运动时，一般是处于卧姿或者是坐姿的状态，由于在第一支撑杆10设有第一导轮组件30，所以第一支撑杆10在运动时，第一导轮组件30与支撑面(该支撑面可以为床面、地面，桌面等)接触，并相对支撑面滚动，因此能够减小第一支撑杆10运动过程中的阻力，进而使小腿部分的运动更贴合肢体正常的运动轨迹，保证人体沿设定的方向运动。第二支撑杆20在运动时，第二导轮组件40与支撑面接触，因此能够减小第二支撑杆20运动过程中的阻力，进而使大腿部分的运动更贴合肢体正常的运动轨迹。如此，本发明的技术方案可以在采用外骨骼辅助人体康复时，起到导向的作用，并贴合肢体的运动轨迹，提高康复效果。

[0047] 可以理解的是，在一种使用状态下，用户可以将下肢放置在肢体康复外骨骼100上，从而使得第一支撑杆10支撑小腿，第二支撑杆20支撑大腿，从而在驱动第一支撑杆10和第二支撑杆20相对转动时，对小腿和大腿进行康复训练。以及，为了便于固定患者肢体相对第一支撑杆10和第二支撑杆20的位置，本技术方案中在第一支撑杆10和/或第二支撑杆20上设有固定件50，本申请的一实施例中，固定件50设于第一支撑杆10和第二支撑杆20的上侧，或者固定件50对应设于平行于第一支撑杆10和第二支撑杆20旋转方向的平面，从而在侧向固定腿部，在肢体康复外骨骼100与人体连接时，患者可以处于卧姿或者是坐姿的状态。其中，固定件50的材质可以为橡胶、乳胶等弹性材料，也可以由多层布料和/或棉纱制成，以增加其透气性，方便患者使用。

[0048] 需要说明的是，本申请的“所述第一导轮组件30设于所述第一支撑杆10背离所述第二支撑杆20的端部”中的“端部”，不局限于第一支撑杆10在长度方向的端面，可以理解为第一支撑杆10的自由端，也即，第一导轮组件30的安装可以是位于第一支撑杆10的自由端的，其具体的位置可以距离第一支撑杆10长度方向的端面一段距离或者就固定在端面上，同样的“所述第二导轮组件40设于所述第二支撑杆20背离所述第一支撑杆10的端部”中的“端部”，参照前文表述，在此不做赘述。

[0049] 在本申请的一实施例中，第一支撑杆10和第二支撑杆20均可以为杆状或者是平板状等结构，为了减轻第一支撑杆10和第二支撑杆20的重量，可以在第一支撑杆10和第二支撑杆20上设置镂空结构。而第一支撑杆10和第二支撑杆20的材质可以采用金属(金属的材质可选择不锈钢材料、铝质材料，铝合金材料、铜质材料、铜合金材料、铁质材料、铁合金材料等)、塑料(塑料可选择硬质塑料，如ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等)，以及其他合金材料等。或者采用金属材料和塑料的混合，只要能较好地提高第一支撑杆10和第二支撑杆20的稳定即可。如此，更加有利于提升第一支撑杆10和第二支撑杆20的设置稳定性，从而有效提升第一支撑杆10和第二支撑杆20的实用性、可靠性、及耐久性。在本申请的一实施例中，第二支撑杆20的尺寸大于第一支撑杆10的尺寸，因为人体的大腿尺寸大于小腿的尺寸，所以将用于支撑大腿的第二支撑杆20的尺寸设置为大于用于支撑小腿的第一支撑杆10的尺寸，可以使肢体康复外骨骼100的结构更稳定。需要说明的是，尺寸可以为长度、宽度、厚度等几何尺寸中的至少一种。

[0050] 参照图2，在本申请的一实施例中，在所述第一支撑杆10和/或所述第二支撑杆20转动方向上，所述第一支撑杆10和/或所述第二支撑杆20转动形成夹角，所述第一导轮组件30设于所述第一支撑杆10的一侧，所述第二导轮组件40设于所述第二支撑杆20朝向所述第一导轮组件30的一侧。当第一支撑杆10和第二支撑杆20呈夹角时，即用户在使用过程中为收腿的状态，所述第一导轮组件30设于所述第一支撑杆10的一侧，所述第二导轮组件40设于所述第二支撑杆20朝向所述第一导轮组件30的一侧，可以为第一支撑杆10和第二支撑杆
20相对的内表面，即类似小腿的后侧与大腿后侧，由于人体的肌肉组织和包裹在大腿和小腿上的，将第一导轮组件30和第二导轮组件40分别设置在小腿后侧和大腿后侧，可以通过第一导轮组件30和第二导轮组件40抬高肢体康复外骨骼100，从而对大腿和小腿进行让位放置，并避免需要用户的肌肉接触支撑面，防止肌肉的过度出力而影响康复效果，并且还能利于肢体康复外骨骼100支撑。可以理解的是，在第一支撑杆10和第二支撑杆20平行时，第一导轮组件30用于支撑的部分与第二导轮组件40用于支撑的部分设置在肢体康复外骨骼
100的同一侧(腿部的后侧)，这样可以使肢体康复外骨骼100在同一侧对用户进行支撑，提高支撑稳定性。

[0051] 参照图1至图4，在本申请的一实施例中，所述第一导轮组件30包括第一导轮31，所述第一支撑杆10设有第一转动轴11，所述第一导轮31可转动地套接于所述第一转动轴11；

[0052] 所述第二导轮组件40包括第二导轮41，所述第二支撑杆20设有第二转动轴，所述第二导轮41可转动地套接于所述第二转动轴。可以理解的是，第一转动轴11沿第一支撑杆10的径向延伸形成，从而便于第一导轮31进行套接。该第一转动轴11背离第一支撑杆10的端部可以包括限位部，从而将第一导轮31可转动地套接在第一转动轴11时，可以防止第一导轮31在使用过程飞出。以及，该第一转动轴11还可以包括贯穿限位部的切缝，从而在安装第一导轮31时，可以通过将限位部合并起来，再穿过第一导轮31，第一转轴穿过第一导轮31后，限位部张开将第一导轮31限位于第一转动轴11。同样的，第二转动轴沿第二支撑杆20的径向延伸形成，从而便于第二导轮41进行套接。该第二转动轴背离第二支撑杆20的端部可以包括限位部，从而将第二导轮41可转动地套接在第二转动轴时，可以防止第二导轮41在使用过程飞出。以及，该第二转动轴还可以包括贯穿限位部的切缝，从而在安装第二导轮41时，可以通过将限位部合并起来，再穿过第二导轮41，第二转轴穿过第二导轮41后，限位部张开将第二导轮41限位于第二转动轴。

[0053] 可以理解的是，该第一导轮组件30可以包括多个第一导轮31，多个所述第一导轮31同轴设置，从而进一步提高肢体康复外骨骼100的结构稳定性。同样的，该第二导轮组件
40也可以包括多个第二导轮41，多个所述第二导轮41同轴设置，从而进一步提高肢体康复外骨骼100的结构稳定性。

[0054] 参照图1，在本申请的一实施例中，所述第一导轮31在轴向上的长度L1的取值范围为：10mm≤L1≤200mm；当第一导轮31轴向上的长度小于10mm时，第一导轮31用于与支撑面接触的面积会较小，在滚动过程中容易造成肢体康复外骨骼100的支撑不稳，影响用户的康复效果；当第一导轮31轴向上的长度大于200mm时，会导致第一导轮31的占用空间太大，造成肢体康复外骨骼100的整体结构过大，不利于用户安置，当L1的取值范围在10mm至200mm时，一方面便于对用户进行支撑，另一方面不会占用过大的体积，方便使用。可以理解的是，L1的取值还可以为：20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、90mm、100mm、120mm、150mm、160mm、180mm等，均能便于支撑且不会占用过大体积。

[0055] 所述第二导轮41在轴向上的长度L2的取值范围为：30mm≤L2≤120mm。当第二导轮41轴向上的长度小于30mm时，第二导轮41用于与支撑面接触的面积会较小，在滚动过程中容易造成肢体康复外骨骼100的支撑不稳，影响用户的康复效果；当第二导轮41轴向上的长度大于120mm时，会导致第二导轮41的占用空间太大，造成肢体康复外骨骼100的整体结构过大，不利于用户安置，当L2的取值范围在30mm至120mm时，一方面便于对用户进行支撑，另一方面不会占用过大的体积，方便使用。可以理解的是，L1的取值还可以为：20mm、30mm、
40mm、50mm、60mm、70mm、90mm、100mm等，均能便于支撑且不会占用过大体积。

[0056] 参照图2，在本申请的一实施例中，所述第一导轮31的半径为r1，所述第二导轮41的半径为r2，所述r1与所述r2的关系为：r1≤r2。考虑到人体的大腿直径一般大于小腿直径，从而将第一导轮31的半径设置为小于等于第二导轮41的半径，从而使得肢体康复外骨骼100的形状更适应人体的形状，提高适配度和康复效果。

[0057] 参照图4，在本申请的一实施例中，所述第一导轮31包括：

[0058] 支撑轮毂311，所述支撑轮毂311包括内轮圈3111、外轮圈3112和连接筋3113，所述内轮圈3111和所述外轮圈3112相互套接，所述连接筋3113设于所述内轮圈3111和所述外轮圈3112之间，并连接所述内轮圈3111和所述外轮圈3112；和

[0059] 轮毂轴承312，所述轮毂轴承312的外圈与所述内轮圈3111固定连接，所述轮毂轴承312的内圈与所述第一转动轴11固定连接。在一实施例中，支撑轮毂311的材质可以采用塑料(塑料可选择硬质塑料，如ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等)制作，从而使成本降低且易于成型。该第一导轮31大致呈圆柱状设置，从而便于滚动。设置连接筋3113可以进一步提高内轮圈3111与外轮圈3112的稳定性，并且使得第一导轮31的重量不会太重，影响用户的使用体验。设置轮毂轴承312可以将第一导轮31与第一转动轴11的连接变成滚动摩擦，减少转动的摩擦力，从而使得用户在采用肢体康复外骨骼100做康复训练时，更接近肢体正常的运动轨迹，方便使用。

[0060] 在本申请的一实施例中，所述第一转动轴11和所述轮毂轴承312之内圈的二者之一形成有凸键，所述第一转动轴11和所述轮毂轴承312之内圈的二者之另一形成有键槽，所述凸键插接于所述键槽内，以使所述第一转动轴11与所述轮毂轴承312固定连接。在本实施例中，通过凸键和键槽的方式实现轴承和轴的固定，如此设置可以使二者的固定效果较好，可以采用花键、三角键等固定方式，只要能实现较好的固定即可。

[0061] 参照图1，在本申请的一实施例中，所述第一支撑杆10背离所述第二支撑杆20的端部设有连接架12，所述第一连接轴设于所述连接架12。设置连接架12可以使第一导轮组件30与第一支撑杆10相隔一定的距离，从而便于用户安置肢体，并且可以为第一导轮31的安装提供安装空间。

[0062] 在本申请的一实施例中，所述第一导轮组件30和所述第二导轮组件40均安置于支撑面上，所述第一导轮组件30投影于支撑面形成第一投影区域，所述连接架12和所述第一支撑杆10投影于支撑面形成第二投影区域，在所述第一导轮31的轴向上，所述第一投影区域的长度大于所述第二投影区域的长度。也即，第一导轮组件30的宽度大于第一支撑杆10和连接架12的宽度，由于肢体小腿背离大腿的一端是没有其他相近的器官了(不像大腿，大腿根部是相近的)，不容易通过人体的支撑得到稳定，设置宽度较大的第一导轮组件30可以使肢体康复外骨骼100的结构更稳定，进而提高在康复训练过程中的第一支撑杆10和第二支撑杆20的转动平稳，提高康复效果。

[0063] 在本申请的一实施例中，所述肢体康复外骨骼100还包括动力装置，所述动力装置驱动所述第一支撑杆10相对所述第二支撑杆20转动。该动力装置可以为电机，该电机可以为步进电机或者伺服电机或者有刷电机或者无刷电机。还可以通过传动件将电机的输出轴与第一支撑杆10和/或第二支撑杆20传动连接。该传动件可以为钢线、齿轮、蜗杆或皮带等，只要便于传动即可，在一实施例中，电机可以设置在第二支撑杆20上，使用时，动力装置在通过传动组件驱动第一支撑杆10转动时，第一支撑杆10带动小腿运动，使人体完成屈膝、伸直等动作，在完成这些动作时，动力装置的位置变化幅度是很小的，因此能够减小甚至避免动力装置克服自身重力做功。也避免了因关节组件重力分布不均匀导致的腿部旋转、关节不对齐的问题，以更好的辅助用户康复。为了便于患者穿戴外骨骼，本实施例中，采用动力装置与第二支撑杆20可拆卸连接的方案，在给患者穿戴外骨骼时，可以先将动力装置拆下，以减轻穿戴时外骨骼的重量，在关节组件穿戴好之后，再将动力装置安装在第二支撑杆20上。在本发明的其他实施例中，也可采用动力装置与第二支撑杆20固定连接的方案，以减少穿戴外骨骼时的工序。

[0064] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。