[发明专利]一种无泵双推杆液力助行机器人及其控制方法

说明书

本发明公开了一种无泵双推杆液力助行机器人及其控制方法，该助行机器人包括支撑机构、调节机构和供油管道；支撑机构包括大腿壳体、小腿壳体、连接板和脚掌板；调节机构为液压缸，液压缸的两端分别与大腿壳体和小腿壳体铰接，液压缸包括单作用缸和双作用缸；供油管道第一油路、第二油路和第三油路、第四油路和第五油路，第一油路、第二油路和第三油路均连接有储能罐。本发明的一种无泵双推杆液力助行机器人及其控制方法，结构简单，无需液压泵或电机作为驱动，同时可以精准的判断实际行走过程中膝关节的运动状态，并根据膝关节的运动状态调整输出动力大小，降低能量损耗，节省能量。

技术领域

本发明涉及康复医疗器械领域，尤其涉及一种无泵双推杆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。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。此外，人体在正常行走时，腿部的摆动期和支撑期相互交替进行，而腿部只有在站立期才需要驱动装置提供较大的驱动力，而在摆动期可以通过髋关节转动过程中的惯性力的作用下实现相应的摆动，需要的驱动力较小，但是现有的很多助行机器人仅仅依靠同一驱动结构提供动力，这样会造成能量的浪费。

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，无需液压泵或电机作为驱动，同时可以根据实际行走过程中膝关节的运动状态调整输出动力大小，从而降低使用过程中能量损耗，节省能量的助行机器人，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。

本发明是通过以下的技术方案实现的：一种无泵双推杆液力助行机器人，包括支撑机构、调节机构和供油管道；

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；

所述调节机构为液压缸，所述液压缸的两端分别与大腿壳体和小腿壳体铰接，所述液压缸包括单作用缸和双作用缸，所述单作用缸包括第一缸体，以及与第一缸体活动连接的第一活塞杆，所述第一活塞杆的活塞将第一缸体内部的腔室分隔成顶部腔室和底部腔室，所述双作用缸包括第二缸体，以及与第二缸体活动连接的第二活塞杆，所述第二活塞杆的活塞将第二缸体内部的腔室分隔成第一腔室和第二腔室。

所述供油管道包括第一油路、第二油路、第三油路、第四油路和第五油路，所述第一油路和第二油路可分别与第一腔室和第二腔室连通，第三油路和第四油路均可与底部腔室连通，所述第五油路与顶部腔室连通，所述第一油路、第二油路和第三油路连接有储能罐，所述储能罐可提供驱动第一活塞杆和第二活塞杆运动的动力，所述油路管道上设置有控制其通断和液压油流向的阀体。

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，还包控制器和传感器，传感器检测行走时腿部所处运动状态并向控制器发送信号，控制器通过接收所述信号控制油路通道的通断和储能罐工作。

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，进油口和出油口上均设置有单向阀。