[发明专利]一种无泵液力助行机器人及其控制方法

说明书

本发明涉及助行机器人技术领域，尤其涉及一种无泵液力助行机器人及控制方法，该机器人包括支撑机构、调节机构、油路管道；支撑机构包括大腿壳体、小腿壳体、连接板和脚掌板；调节机构包括液压缸，液压缸的两端分别与大腿壳体和小腿壳体铰接，液压缸包括缸体和活塞杆，活塞杆的活塞将缸体内部的腔室分隔成第一腔室和第二腔室；油路通道包括第一油路和第二油路，所述第一油路和第二油路可分别连通第一腔室和第二腔室，第一油路和第二油路均可与油箱连通，其中第一油路连接有向活塞底部提供推力的储能罐。本发明的一种无泵液力助行机器人及其控制方法，使用能耗低，并且能够准确判断腿部运动状态，被动配合人体的行走状态，保证行走过程的稳定性。

技术领域

本发明涉及康复医疗器械领域，尤其涉及一种无泵液力助行机器人及其控制方法。

背景技术

助行机器人是近年来迅速发展的一门新兴技术，是机器人技术在医学领域的新应用。助行通常包括固定在下肢上的连接件，并通过驱动连接件动作，从而带动人体下肢模仿正常人的步态进行行走训练，使下肢有运动障碍的病人得到康复。目前现有技术中的助行机器人多采用电机作为驱动，就算使用液力驱动，也需要液压泵提供动力，这样的设置使得助行机器人的机构比较复杂，并且电机或液压泵在驱动过程中消耗的能量较大，续航时间较短，需要经常补充能量，同时现有的助行机器人在使用时，通常采用主动控制方式调节腿部的运动状态，使得腿部在运动时，必须主动配合活塞杆的伸缩运动，在其驱动下完成运动，这样的调节方式无法自行调节和控制行走速度，容易造成行走时重心不稳，走路姿势僵硬等问题。

发明内容

本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种结构简单，降低使用能耗的无泵液力助行机器人，以及提供一种能够准确的判断行走时腿部所处的状态，并根据该状态控制无泵液力助行机器人工作的方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种无泵液力助行机器人，包括支撑机构、调节机构、油路管道；

所述支撑机构包括大腿壳体、小腿壳体、连接板和脚掌板，所述大腿壳体与小腿壳体铰接，所述小腿壳体通过连接板与脚掌板固定连接；

所述调节机构包括液压缸，所述液压缸的两端分别与大腿壳体和小腿壳体铰接，所述液压缸包括缸体，以及与缸体活动连接的活塞杆，所述活塞杆的活塞将缸体内部的腔室分隔成第一腔室和第二腔室，所述第一腔室位于缸体的底端；

所述油路通道包括第一油路和第二油路，所述第一油路和第二油路可分别连通第一腔室和第二腔室，第一油路和第二油路均可与油箱连通或断开，其中第一油路可以与向活塞底部提供推力的储能罐连接或断开。

优选地，所述大腿壳体和小腿壳体通过分别固定在其上的上加强板和下加强板铰接。

优选地，所述下加强板上设置有安装槽，上加强板上设置有与安装槽配合的连接部，连接部通过销轴与安装槽转动连接。

优选地，还包括控制油路通道通断和储能罐工作的控制器。

优选地，还包括用于检测行走时腿部受力情况的传感器，所述控制器通过传感器检测的信号控制油路通道的通断。

优选地，所述传感器包括设置在连接板上的应变片，以及设置在脚掌板上的压力传感器。

优选地，所述储能罐包括罐体，罐体的内部腔室活动设置有隔板，隔板将内部腔室分隔成相对密封的上部腔室和下部腔室，隔板的底部通过弹性件与下部腔室弹性连接，上部腔室内存储有液压油，罐体上设置有与上部腔室连通的进油口和出油口，出油口和进油口均设置有单向阀。

优选地，所述第一油路和第二油路通过一个三位四通阀控制其油路的连通。

本发明还提供了一种无泵液力助行机器人的控制方法，该控制方法采用上述任一方案中的无泵助行机器人，该无泵助行机器人包括设置在连接板上的应变片、设置在脚掌板上的压力传感器，以及连接应变片和压力传感器的控制器，该方法包括以下步骤：