CN108261716A - 下肢外肌肉助力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种下肢外肌肉助力装置，包括腰部绑缚带和髌骨保护碗，腰部绑缚带上连接有腰腿连接带，腰腿连接带上连接有大腿外肌纤维，大腿外肌纤维上连接有大小腿外肌纤维连接带，大小腿外肌纤维连接带的末端连接有小腿外肌纤维，小腿外肌纤维的末端连接有足部绑缚带；该装置克服了传统下肢外骨骼助力装置结构复杂，重量大，制作难度大，技术要求高，成本昂贵，普及型差等缺点。该装置可以提高人体下肢运动能力，在人体下肢蹬伸动作时，可以辅助发力，在人体下肢落地缓冲时，可以起到缓存保护作用，从而保护髋关节、膝关节和踝关节免于受伤，在肌肉力量减退的中老年人下楼梯，下山时起到保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及助力装置技术领域，特别涉及一种下肢外肌肉助力装置。
背景技术
人体行走、奔跑和跳跃运动的实现是依据下肢髋关节、膝关节和踝关节的协调活动来完成的。下肢髋关节、膝关节和踝关节的运动能力，是由构成各关节的骨骼、韧带和软骨以及各关节周围的肌肉和神经决定的。刚刚出生的婴儿，由于骨骼、关节、肌肉和神经尚未发育成熟，不能实现人体的行走、奔跑和跳跃运动。通过家庭的精心喂养，骨骼、关节、肌肉和神经慢慢发育成熟。大约在一周岁时可以开始站立，随着年龄增长，行走、跑步和跳跃能力慢慢得以实现。到成年人时，各项能力达到最好水平。到中老年时，下肢各项运动技能逐渐减退。为了增强人体行走、奔跑和跳跃运动的能力，可采用两种途径来实现。一种是体育界通常采用的通过运动训练来提高下肢髋关节、膝关节和踝关节的运动能力，达到发挥人体潜能，提高运动成绩，获得体育比赛好名次或提高人体运动素质，延缓人体运动能力的衰老；另一种是科技界通过科学研究设计人体下肢助力装置，达到提高人体的下肢髋关节、膝关节和踝关节的运动能力。目前国内外在人体下肢助力装置方面的研究主要是下肢外骨骼助力装置研究。下肢外骨骼助力装置也称为下肢外骨骼机器人。它是根据人工智能技术，按照人体运动学原理，设计研制的可穿戴机器人。用于帮助人体在特定条件下的下肢髋关节、膝关节和踝关节的运动。
用运动训练提高人体下肢运动能力，需要在专业教练的指导下进行训练，没有专业教练的指导，会发生运动损伤。而且运动训练周期较长。只有运动员和具有雄厚经济基础的高薪人士才会在专业教练的指导下进行训练，提高下肢运动能力。下肢外骨骼机器人更是费用昂贵，目前在我国也只是在研究阶段。
发明内容
本发明提供的一种下肢外肌肉助力装置，设计巧妙、体积小、重量轻、穿戴方便，可提高人体下肢运动能力；特别适应肌力下降的中老年人，在上下楼梯、爬山等运动中穿戴。
本发明提供了一种下肢外肌肉助力装置，该装置由腰部绑缚带、腰腿连接带、大腿外肌纤维、髌骨保护碗、大小腿外肌纤维连接带、小腿外肌纤维和足部绑缚带组成；所述腰部绑缚带上连接有腰腿连接带，所述腰腿连接带上连接有大腿外肌纤维，所述大腿外肌纤维上连接有大小腿外肌纤维连接带，所述大小腿外肌纤维连接带的下端连接有小腿外肌纤维，所述小腿外肌纤维的末端连接有足部绑缚带；所述髌骨保护碗上设置有碗带；
所述大小腿外肌纤维连接带与髌骨保护碗滑动连接。
较佳地，所述腰部绑缚带、腰腿连接带、大小腿外肌纤维连接带和足部绑缚带均由纺织纤维材料构成；所述大腿外肌纤维和小腿外肌纤维由弹性材料构成；所述髌骨保护碗由刚性材料构成。
较佳地，所述腰部绑缚带的长度为90-130cm，宽度为2.5-4cm。
较佳地，所述腰腿连接带的长度为20-40cm，宽度为4-5cm。
较佳地，所述大小腿外肌纤维连接带的长度为30-60cm，宽度为2.5-3cm。
较佳地，所述髌骨保护碗为椭圆形，竖径为9-12cm，横径为12-15cm；所述髌骨保护碗的碗壁厚度0.5cm，所述髌骨保护碗的碗壁上设有碗带连接孔。
较佳地，所述碗带的长度为40-80cm，宽度2-2.5cm。
较佳地，所述足部绑缚带的长度为80-110cm，宽度为2-2.5cm。
本发明的有益效果是：
本发明提供的一种下肢外肌肉助力装置，克服了传统下肢外骨骼助力装置结构复杂，重量大，制作难度大，技术要求高，成本昂贵，普及型差等缺点。该装置可以提高人体下肢运动能力，在人体下肢蹬伸动作时，可以辅助发力，特别是肌肉力量减退的中老年人上楼梯，爬山，由座位起立时起到助力作用。在人体下肢落地缓冲时可以起到缓存保护作用，从而保护髋关节、膝关节和踝关节免于受伤，在肌肉力量减退的中老年人下楼梯，下山时起到保护作用。
附图说明
图1为本发明提供的下肢外肌肉助力装置结构示意图；
图2为下肢外肌肉助力装置示意图；
图3为下肢外肌肉助力装置示意图。
附图标记说明：
1、腰部绑缚带；2、腰腿连接带；3、大腿外肌纤维；4、碗带；5、髌骨保护碗；6、大小腿外肌纤维连接带；7、小腿外肌纤维；8、足部绑缚带。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-3所示，本发明实施例提供了一种下肢外肌肉助力装置，该装置由腰部绑缚带1、腰腿连接带2、大腿外肌纤维3、髌骨保护碗5、大小腿外肌纤维连接带6、小腿外肌纤维7和足部绑缚带8组成；腰部绑缚带1上连接有腰腿连接带2，腰腿连接带2上连接有大腿外肌纤维3，大腿外肌纤维3上连接有大小腿外肌纤维连接带6，大小腿外肌纤维连接带6的下端连接有小腿外肌纤维7，小腿外肌纤维7的末端连接有足部绑缚带8；髌骨保护碗5上设置有碗带4；大小腿外肌纤维连接带6与髌骨保护碗5滑动连接。
进一步地，将本发明的简易装置穿戴在受试者右腿上，通过进行长达35分钟的连续上下楼梯实验，测得受试者左右腿蹬伸肌肉(股直肌和腓肠肌)的肌电图，经过中位频率(MF)和平均功率频率(MPF)的分析，未穿戴腿蹬伸肌肉经过35分钟上下楼梯后出现疲劳的程度明显高于穿戴本装置腿的蹬伸肌肉。进一步说明该装置可以提高人体下肢运动能力，在人体下肢做蹬伸动作时可以辅助发力，特别是肌肉力量减退的中老年人上楼梯，爬山，由座位起立时起到助力作用。
在本发明实施例中，腰部绑缚带1、腰腿连接带2、大小腿外肌纤维连接带6和足部绑缚带8均由纺织纤维材料构成；大腿外肌纤维3和小腿外肌纤维7由弹性材料构成；髌骨保护碗5由刚性材料构成。腰部绑缚带1的长度为90-130cm，宽度为2.5-4cm。腰腿连接带2的长度为20-40cm，宽度为4-5cm。大小腿外肌纤维连接带6的长度为30-60cm，宽度为2.5-3cm。髌骨保护碗5为椭圆形，竖径为9-12cm，横径为12-15cm；髌骨保护碗5的碗壁厚度0.5cm，髌骨保护碗5的碗壁上设有碗带4连接孔。碗带4的长度为40-80cm，宽度2-2.5cm。足部绑缚带9的长度为80-110cm，宽度为2-2.5cm。
本发明依据人体下肢各关节机械运动规律，通过巧妙设计，在人体下肢蹬伸发力时为髋关节、膝关节和踝关节发力提供助力，同时在人体下肢缓冲落地时为髋关节、膝关节和踝关节提供保护。本发明为一种可穿戴下肢外肌肉助力装置，包括腰部绑缚带、腰腿连接带、大腿外肌纤维、大小腿外肌纤维连接带、髌骨保护碗、小腿外肌纤维和足部绑缚带。腰部绑缚带穿戴并固定在人体腰部，大腿外肌纤维分别穿戴在人体左右大腿上，髌骨保护碗分别穿戴并固定在人体左右膝关节前面，小腿外肌纤维分别穿戴在人体左右小腿上，足部绑缚带穿戴并固定在人体左右脚上。两套大腿外肌纤维上面经腰腿连接带连结到腰部绑缚带，下部通过大小腿外肌纤维连接带分别连结左右小腿外肌纤维。膝关节外髌骨保护碗处于大小腿外肌纤维连接带下面，两者形成滑动连结。小腿外肌纤维下部分别连结左右足部绑缚带。本发明中的大腿外肌纤维和小腿外肌纤维是由弹性材料制成，髌骨保护碗由刚性材料制成，绑缚带和连接带由强度大的纺织纤维材料制成。整套系统重力不超过1000克。穿戴轻便。
综上所述，本发明实施例提供的一种下肢外肌肉助力装置，克服了传统下肢外骨骼助力装置结构复杂，重量大，制作难度大，技术要求高，成本昂贵，普及型差等缺点。该装置可以提高人体下肢运动能力，在人体下肢蹬伸动作时，可以辅助发力，特别是肌肉力量减退的中老年人上楼梯，爬山，由座位起立时起到助力作用。在人体下肢落地缓冲时，可以起到缓存保护作用，从而保护髋关节、膝关节和踝关节免于受伤，在肌肉力量减退的中老年人下楼梯，下山时起到保护作用。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.下肢外肌肉助力装置，其特征在于，该装置由腰部绑缚带(1)、腰腿连接带(2)、大腿外肌纤维(3)、髌骨保护碗(5)、大小腿外肌肉纤维连接带(6)、小腿外肌纤维(7)和足部绑缚带(8)组成；所述腰部绑缚带(1)上连接有腰腿连接带(2)，所述腰腿连接带(2)上连接有大腿外肌纤维(3)，所述大腿外肌纤维(3)上连接有大小腿外肌肉纤维连接带(6)，
所述大小腿外肌肉纤维连接带(6)的下端连接有小腿外肌纤维(7)，所述小腿外肌纤维(7)的末端连接有足部绑缚带(8)；
所述髌骨保护碗(5)上设置有碗带(4)；
所述大小腿外肌肉纤维连接带(6)与髌骨保护碗(5)滑动连接。
2.如权利要求1所述的下肢外肌肉助力装置，其特征在于，所述腰部绑缚带(1)、腰腿连接带(2)、大小腿外肌纤维连接带(6)和足部绑缚带(8)均由纺织纤维材料构成；所述大腿外肌纤维(3)和小腿外肌纤维(7)由弹性材料构成；所述髌骨保护碗(5)由刚性材料构成。
3.如权利要求1所述的下肢外肌肉助力装置，其特征在于，所述腰部绑缚带(1)的长度为90-130cm，宽度为2.5-4cm。
4.如权利要求1所述的下肢外肌肉助力装置，其特征在于，所述腰腿连接带(2)的长度为20-40cm，宽度为4-5cm。
5.如权利要求1所述的下肢外肌肉助力装置，其特征在于，所述大小腿外肌纤维连接带(6)的长度为30-60cm，宽度为2.5-3cm。
6.如权利要求1所述的下肢外肌肉助力装置，其特征在于，所述髌骨保护碗(5)为椭圆形，竖径为9-12cm，横径为12-15cm；所述髌骨保护碗(5)的碗壁厚度0.5cm，所述髌骨保护碗(5)的碗壁上设有碗带(4)连接孔。
7.如权利要求1所述的下肢外肌肉助力装置，其特征在于，所述碗带(4)的长度为40-80cm，宽度2-2.5cm。
8.如权利要求1所述的下肢外肌肉助力装置，其特征在于，所述足部绑缚带(9)的长度为80-110cm，宽度为2-2.5cm。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |