[发明专利]脚踏板式步态机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种脚踏板式步态机器人，尤其是涉及一种应用于人行走时踝关节运动轨迹模拟的脚踏板式步态机器人。属于机电一体化产品技术领域。

背景技术

随着科技进步和人民生活水平的提高，我国和世界上许多国家一样，正在步入老龄化，肢体损伤的人数逐渐增多，并且随着生活节奏的加快，越来越多的年轻人的身体体质也在不断的下降。因此，为了帮助人们提高肢体运动能力、增强身体体质，因此就非常有必要去研究人行走时的肢体运动轨迹和研发设计一套能够模拟人行走时肢体运动轨迹的装置。

目前对于人体下肢运动模拟的装置主要有两类：踏板式机器人与外骨骼机械腿式机器人。这两类分别都有各自的优缺点，起到不同作用的模拟效果。

外骨骼机械腿式机器人采取的是完全模拟人体下肢的结构，所以它能模拟髋关节、膝关节、踝关节的运动轨迹，但是对踝关节的模拟效果并不理想，而且它只能模拟某段身高范围内人群的运动轨迹，对于超出它所在的范围，其模拟效果很差。

踏板式机器人则主要是针对外骨骼机械腿式机器人对踝关节模拟效果不佳而提出来的新型的机器人装置，它能够非常准确的模拟人在行走时踝关节的运动轨迹，不然对人的身高没有限制，而且能够模拟人在不同行走模式下的运动，如：平地行走、爬楼梯、下楼梯、爬斜坡等等。但是现有的踏板式机器人机械结构笨重，虽然对踝关节的模拟效果相对外骨骼机械腿式机器人的模拟效果要好，但还是不十分理想，且目前只能进行单个行走模式下的运动轨迹模拟。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术上存在的问题，提供一种脚踏板式步态机器人，它具有机械结构简单紧凑，制造成本低，体积小，重量轻，性能稳定，控制容易等特点。

为达到上述目的，本发明的构思是：

脚踏板式步态机器人，包括两套单脚步态装置，其特征在于：单脚步态装置按中心对称方式布置，一边模拟人体下肢左脚运动，一边模拟人体下肢右脚运动，从而实现模拟整个人体下肢的运动。

单脚步态装置，包括一个水平移动部分、两个竖直移动部分、一个滑动部分、一个踏板部分。

所述的水平移动部分包括电机、电机箱、小带轮、长皮带、大带轮、长滑块、水平移动板、螺帽、长导轨、长丝杆、底板、丝杆支撑架。电机采用伺服电机，伺服电机安装在电机箱内，电机上安装了一个小带轮，小带轮通过长皮带与大带轮相连，大带轮与长丝杆固定在一起，而长丝杆上套有螺帽，螺帽与水平移动板固定在一起，这样电机的输出运动首先传递给小带轮，小带轮通过长皮带传递给大带轮，进而传递给长丝杆，长丝杆再通过螺帽传递给水平移动板，从而实现水平方向上的移动。在长丝杆的两端分别装有丝杆支撑架对长丝杆进行固定，丝杆支撑架通过螺钉紧固在底板上。此外，为了使长丝杆能够平稳传动并不发生变形与使水平运动能够按照既定的轨道运动，在底板上安装了两条长导轨，其对称分布在长丝杆的两边，每条长导轨上分别装有两个长滑块，两长滑块通过螺钉与水平移动板固定在一起，如此一来，水平移动板压下来的重量分别由长导轨承担，而丝杆只需传递水平运动，并且水平移动板能够沿着长导轨的方向运动，使得运动更加平稳。

所述的竖直移动部分包括电机、电机安装板、小带轮、短皮带、大带轮、安装箱、短丝杆、竖直丝杆固定支撑块、螺帽、推杆、套筒、导套、双连接耳。竖直移动部分的电机也采用伺服电机，伺服电机安装在电机安装板上，同样通过小带轮、短皮带、大带轮，把电机的输出运动传递给短丝杆，再通过螺帽传递给推杆，从而实现竖直方向上的上下移动。螺帽与推杆通过螺钉紧固在一起，双连接耳也通过螺钉紧固在推杆上，套筒一端固定在电机安装板上，另一端与导套相连接，导套与套筒保证了推杆沿着竖直方向运动，不会出现偏离竖直方向的晃动，电机安装板通过螺钉安装在安装箱上，然后整个竖直移动部分通过安装箱固定在水平移动板上。

所述的滑动部分包括单连接耳、短滑块。单连接耳通过螺钉与短滑块紧固在一起，单连接耳与竖直移动部分的双连接耳通过连接轴连接在一起，实现一个转动关系，短滑块与踏板上的短导轨连接在一起，实现一个移动关系。

所述的踏板部分包括脚踏板、单连接耳、短导轨、挡块。单连接耳、短导轨、挡块分别通过螺栓与脚踏板连接在一起，单连接耳与短导轨分别安装在脚踏板的两端，且分别与竖直移动部分的双连接耳和滑块部分的滑块相连，挡块有两个，分别安装在导轨的末端，防止短滑块滑出短导轨，起到安全作用。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：