[发明专利]一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人

说明书

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人，具体涉及一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人。

背景技术

在外骨骼机器人是一种可穿戴的机械机构。

在本领域中，公开的技术有专利公开号为CN 101589983A的，名为“穿戴时下肢外骨骼装置”的发明专利，该穿戴式下肢外骨骼装置每条腿有六个自由度，通过可调机构可以完成髋部宽度和腿部长度的调整，该装置可用于增强穿戴者步行负重和长时间行走的能力，检测穿戴者步行信息，也可用于帮助下肢运动轻度障碍者正常行走。

但是该装置的也存在较为明显的缺点：1）该装置的下肢自由度为六个，如果针对单兵负重的应用，自由度不能够满足士兵灵活需求，如果针对下肢瘫痪患者使用，其被动自由度过多，不能很好的满足辅助行走需求；2）由于外骨骼机器人是一个穿戴装置，所以需要考虑到穿戴舒适性的问题，而该装置与人体的绑缚装置设计考虑不完整，不能够很好的满足穿戴的舒适性；3）该装置并没有在关节处涉及简单，而且传感器系统不完整，不能够准确地检测穿戴者和外骨骼的运动信息，从而不能达到自动辅助行走的效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人，解决现有的外骨骼机器人过于灵活不适用于辅助行走，绑缚的舒适度较差，以及无法准确的读取使用者运动信息的问题。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人，从上至下依次包括背部支架、髋关节执行机构、大腿连杆、膝关节执行机构、小腿连杆和脚底压力鞋；

所述背部支架内装电源和辅助控制中心，并且背部支架设置有绑缚胸部的胸部柔性绑缚带；所述大腿连杆和所述背部支架是通过髋关节执行机构铰连接的，所述大腿连杆上安装有大腿绑缚支架，大腿绑缚支架的内侧设有用于绑缚大腿的大腿柔性绑缚带，所述髋关节执行机构设置有绑缚腰部的腰部柔性绑缚带，并且髋关节执行机构的上方固定安装有上肢绑缚支架，上肢绑缚支架上设置有腹部支撑板；所述小腿连杆和所述大腿连杆是通过膝关节执行机构铰连接的，所述小腿连杆的下部安装有小腿绑缚支架，小腿绑缚支架的内侧设有用于绑缚小腿的小腿柔性绑缚带；所述脚底压力鞋是通过带阻尼的踝关节机构和小腿绑缚支架相连接；

所述胸部柔性绑缚带、大腿柔性绑缚带和小腿柔性绑缚带上均安装有姿态仪传感器，所述髋关节执行机构和膝关节执行机构上均安装有编码器，所述脚底压力鞋阵列分布有脚底压力传感器，所述姿态仪传感器、编码器和脚底压力传感器均和辅助控制中心信号连接。

更进一步的技术方案是，所述背部支架设有腰部可调装置，所述腰部可调装置通过其上均布的调节螺孔进行腰部宽度调节；大腿连杆上设有大腿长度可调机构，大腿长度可调机构的伸缩处设有长度可调尼龙套；所述小腿连杆设有均匀分布的小腿螺纹孔，所述小腿绑缚支架和均匀分布的小腿螺纹孔相适配。

更进一步的技术方案是，所述髋关节执行机构和膝关节执行机构均是由依次安装的盘式电机、谐波减速器连接箱、关节连接支架、执行机构输出轴、上关节连接件和下关节连接件组成，其中所述上关节连接件和下关节连接件安装后的两侧设有关节轴承，其中执行机构输出轴是穿过上关节连接件后和下关节连接件通过花键同步连接。

更进一步的技术方案是，辅助控制中心内设辅助行走系统，所述辅助行走系统包括用于采集信号的信号采集单元、根据所采集信号进行行动预测的模拟单元和根据模拟结果辅助运动的辅助执行单元。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本下肢外骨骼机器人其主要活动位置和人日常行走时的活动关节相适应，能满足日常行走的辅助要求，避免了机器人关节过于灵活而失去必要的辅助支撑作用；采用多部位的柔性绑缚带，提高了使用者穿戴时的舒适度；在腰部、关节处以及脚底均设有传感器或编码器进行信息采集，并集中处理信息，方便了使用者的日常运动信息，不仅能让机器人预测出使用者的行走习惯，也方便观察者掌了解使用者的身体状况，为医疗提供方便。

附图说明

图1为本发明一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人一个实施例的结构示意图。

图2为图1中的背部支架结构示意图。

图3为本发明一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人一个优选实施例中髋关节执行机构或膝关节执行机构的结构分解示意图。

图4-6为本发明一种用于辅助行走的下肢外骨骼机器人的三视图。