[实用新型]一种气动肌肉驱动的外骨骼助力机构

权利要求书

1.一种气动肌肉驱动的外骨骼助力机构，其特征是：包括背部支架（1）、肩关节部件（2）、上臂部件（3）、肘关节部件（4）、小臂部件（5）、髋关节部件（6）、大腿部件（7）、膝关节部件（8）、小腿部件（9）、踝关节部件（10）和压力鞋部件（11）；

背部支架（1）上部的两侧均连接有结构相同的单臂构件，每个单臂构件包括依次连接的肩关节部件（2）、上臂部件（3）、肘关节部件（4）和小臂部件（5），肩关节部件（2）具有三个转动自由度，肘关节部件（4）具有一个转动自由度，一个单臂构件具有四个转动自由度；

背部支架（1）下部的两侧均连接有结构相同的单腿构件，每个单腿构件包括髋关节部件（6）、大腿部件（7）、膝关节部件（8）、小腿部件（9）、踝关节部件（10）和压力鞋部件（11），髋关节部件（6）具有三个转动自由度，膝关节部件（8）具有一个转动自由度，踝关节部件（10）具有一个转动自由度，一个单腿构件具有五个自由度；所述的外骨骼助力机构总共有18个自由度。

2.根据权利要求1所述的一种气动肌肉驱动的外骨骼助力机构，其特征是：所述的背部支架（1）包括两根肩宽可调板、支撑杆（14）和刚性腰带（15）；两根肩宽可调板为均呈L形弯折的肩宽第一可调板（12）和肩宽第二可调板（13），肩宽第一可调板（12）和肩宽第二可调板（13）的长边之间通过键和键槽相嵌连接，并通过螺栓定位；肩宽第一可调板（12）和肩宽第二可调板（13）的长边底部通过支撑杆（14）与下方的刚性腰带（15）固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种气动肌肉驱动的外骨骼助力机构，其特征是：所述的肩关节部件（2）包括肩关节轴（22）、肩关节第一连接板（17）、肩关节第一转轴（16）、肩关节第二连接板（19）、肩关节第二转轴（18）、肩关节角位移传感器安装板（21）、肩关节角位移传感器（20）、肩关节关节轴承（25）和肩关节气动肌肉（24）；肩关节第一连接板（17）的一端与所述背部支架（1）的肩宽可调板的短边通过肩关节第一转轴（16）铰接，形成肩关节的旋内旋外转动副；肩关节第一连接板（17）的另一端与肩关节第二连接板（19）的顶部通过肩关节第二转轴（18）铰接，形成肩关节的内收外展转动副；肩关节第二连接板（19）的中部与所述上臂部件（3）的上臂顶杆（23）通过肩关节轴（22）铰接，形成肩关节的屈伸转动副；肩关节气动肌肉（24）底端通过肩关节关节轴承（25）铰接在肩关节第二连接板（19）底端，肩关节气动肌肉（24）顶端通过钢丝绳（63）缠绕到肩关节轴（22）周面，为肩关节屈伸自由度提供驱动力；用于检测肩关节转动角度的肩关节角位移传感器（20）通过肩关节角位移传感器安装板（21）安装在肩关节轴（22）上。

4.根据权利要求1所述的一种气动肌肉驱动的外骨骼助力机构，其特征是：所述的上臂部件（3）包括上臂顶杆（23）、上臂底杆（29）、上臂托板（28）、肘关节关节轴承（26）和肘关节气动肌肉（27）；上臂底杆（29）安装在上臂顶杆（23）底部，上臂顶杆（23）下部与上臂底杆（29）上部之间通过竖直方向的导轨槽和凸起导轨相嵌连接，并通过螺栓定位；肘关节气动肌肉（27）顶端通过肘关节关节轴承（26）铰接在上臂顶杆（23）的顶端，肘关节气动肌肉（27）底端通过钢丝绳（63）缠绕到肘关节轴（30）的周面，为肘关节屈伸自由度提供驱动；上臂顶杆（23）侧面固定连接有用于承托人体上臂的上臂托板（28），上臂托板（28）上安装有用于测量上臂部件与人体上臂之间压力的薄膜压力传感器（64）；

所述的肘关节部件（4）包括肘关节轴（30）、肘关节角位移传感器安装板（31）和肘关节角位移传感器（32）；所述上臂部件（3）的上臂底杆（29）底端与小臂杆（33）后端之间通过肘关节轴（30）铰接，形成肘关节的屈伸转动副；用于检测肘关节轴（30）转动角度的肘关节角位移传感器（32）通过肘关节角位移传感器安装板（31）安装在肘关节轴（30）上；

所述的小臂部件（5）包括小臂杆（33）和固定连接在小臂杆（33）侧面的小臂托板（34）；小臂杆（33）前端设有用于手握的握杆，小臂托板（34）上安装有用于测量小臂部件与人体小臂之间压力的薄膜压力传感器（64）。