[发明专利]具有能量回收功能的轻量化助行装置

说明书

本发明涉及一种具有能量回收功能的轻量化助行装置，属于辅助行走技术领域。脚掌与踝关节模块连接，踝关节模块通过小腿杆与膝关节模块连接，膝关节模块通过大腿杆与髋关节模块连接，两侧髋关节模块通过腰部连接件连接。脚掌设有四个压力传感器，踝关节模块设有踝关节角度传感器。腰部与腰部连接件通过螺栓连接。能量回收结构由超级电容器与蓄电池组构成，采用超级电容器用于存储伺服电机处于发电状态时产生的能量，同时将行走产生的重力势能通过带动伺服电机反转产生电能，为蓄电池组充电实现能量回收。优点在于：体积小，重量轻，易携带，助行性良好，实用性强，适用于具有一定主动运动能力但行走较困难的患者以及老年人使用。

技术领域

本发明涉及辅助行走技术领域，特别涉及一种具有能量回收功能且可实现主动助行的轻量化下肢康复装置，尤指一种具有能量回收功能的轻量化助行装置。

背景技术

目前，下肢助行外骨骼装置可穿戴于人体并与人同步运动，在步行移动中跟随检测人体运动信息并主动提供驱动力，以帮助患者正常行走并进行康复训练，或帮助穿戴者完成较长时间的行走，减轻穿戴者的疲劳。随着科技的发展，便携式的下肢康复训练产品越来越多，对产品自身的重量有着较高的要求，同样对供电系统在电池容量、充电技术上都有越来越高的标准，对电池供电的持久性有很高的要求，现有电池技术的不足导致充电频繁，这大大限制了这类康复设备使用的便捷性。同时，可穿戴设备的普及也造成了巨大的能量需求，对能源和环境威胁日益严重。

因此，十分有必要提出一种轻量化、便携性高、对外界能源依赖性小、环境友好型的能量回收和利用的助行装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有能量回收功能的轻量化助行装置，解决了现有技术存在的上述问题。本发明采用镁合金为主要材料，实现轻量化。本发明体积小、重量轻、易携带，助行性好，对外界能源依赖性小、对环境友好。适用于具有一定主动运动能力但行走较困难的患者以及老年人。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

具有能量回收功能的轻量化助行装置，包括脚掌12、踝关节模块1、踝关节支撑件2、膝关节模块10、发条储能装置1005、髋关节模块8、小腿杆3、小腿支撑件11、大腿杆4、大腿支撑件9、腰部7、腰部连接件5、背带6以及能量回收模块，所述脚掌12与踝关节模块1连接，踝关节模块1通过小腿杆3与膝关节模块10连接，膝关节模块10通过大腿杆4与髋关节模块8连接，两侧髋关节模块8之间通过腰部连接件5连接；腰部7与腰部连接件5通过螺栓连接；所述发条储能装置1005将行走“下落”动作时带动发条收紧产生的弹性势能储存，然后转为部分动能输出，实现助力；所述能量回收模块将行走产生的重力势能通过带动伺服电机反转产生电能，为蓄电池组充电实现能量回收。

所述的脚掌12包括前脚掌1201、后脚掌1203，所述前脚掌1201、后脚掌1203之间通过螺栓1202铰接，在脚尖第一跖骨处，脚掌外侧以及脚跟处设有4个压力传感器1204。

所述的踝关节模块1设有踝关节角度传感器101，踝关节模块1与小腿杆3相连，踝关节支撑件2与小腿支撑件11固定于小腿杆3上，大腿支撑件9固定在大腿杆4上。

所述的膝关节模块10包括绝对式旋转编码器1003，伺服电机1001、摆线针轮减速器1002、联轴器1004，所述绝对旋转编码器1003安装在伺服电机1001电机轴上，伺服电机1001通过联轴器1004与摆线针轮减速器1002相连；伺服电机1001固定于电机座内，电机座固定于膝关节模块10顶部；所述膝关节模块10与大腿杆4相连，大腿杆支撑件9固定于大腿杆4上。