[发明专利]一种新型可穿戴式助行机器人机构装置

说明书

本发明涉及一种新型可穿戴式助行机器人机构装置。目前绝大多数助行机构存在以下不足：自由度与人体下肢匹配度不足，不能最大限度地拓展人的活动范围，而且单侧腿均为串联结构，稳定性较差。本发明涉及一种新型可穿戴式助行机器人机构装置，其中：腰部背板与腰部基座固定连接，第一移动副与连杆通过第四转动副连接,连杆与腰部连杆一端分别固定在第三转动副外表面上，腰部连杆与上大腿连杆通过第二转动副连接，下大腿连杆套接在上大腿连杆内，下大腿连杆与上小腿连杆通过第一转动副连接，下小腿连杆套接在上小腿连杆内，上球副与下球副通过第二移动副连接。本装置结构紧凑且可降低成本，其稳定性与安全性较一般的串联机构有显著增强。

技术领域

本发明涉及助行机器人技术领域，尤其是一种新型可穿戴式助行机器人机构装置。

背景技术

近年来，可穿戴式助行机器人在人体助力领域逐渐得到了广泛的认识，依据人体仿生学原理进行设计，主要应用在行动不便的病人、残疾人康复或医疗辅助等领域，多用来帮助残疾人的辅助行走及为正常人提供人体助力，具有辅助下肢运动，增强下肢机能等功能，具有良好的发展前景。申请号为200410053695.6的发明和申请号为200420081797.4的实用新型设计了一种双下肢共8自由度的机构。单下肢4自由度布位的构型方式相对于简化的人体单下肢7自由度，其自由度数较少；中国专利公告号101589983公开了一种“穿戴式下肢外骨骼装置”，该外骨骼装置双下肢共12个转动自由度，单下肢各6个自由度，分别为髋关节2个自由度，膝关节1个自由度，踝关节3个自由度。但是限于该装置单侧腿为串联6自由度结构，易由于惯性、脚力失衡等因素而导致机构失稳，稳定性较差。总的来说，目前绝大多数助行机构存在以下不足：自由度与人体下肢匹配度不足，不能最大限度地拓展人的活动范围，而且单侧腿均为串联结构，稳定性较差。

因此，需要设计出能较好匹配人体各关节自由度，同时具有较好的稳定性和安全性的机构。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明的目的是要克服现有机构装置的不足而提供的一种新型执行机构。本装置采用串并混联结构，集串联机构与并联机构的优点于一体，在满足人体下肢各关节的活动范围的同时，其稳定性、安全性较一般的串联结构有显著增强。

(二)技术方案

本发明的技术方案：一种新型可穿戴式助行机器人机构装置，包括腰带、腰部背板、腰部基座、第一移动副、第一连接件、第一可开合圆环、上球副、第二移动副、下球副、第二可开合圆环、第二连接件、脚板、下小腿连杆、上小腿连杆、第一转动副、下大腿连杆、上大腿连杆、腰部连杆、第二转动副、第三转动副、连杆、第四转动副；其中：腰带与腰部背板固定连接，腰部背板与腰部基座固定连接，腰带系于穿戴者腰部，第一移动副与连杆通过第四转动副连接,第四转动副的转动轴与第一移动副一侧固定连接，连杆与腰部连杆一端分别固定在第三转动副外表面上，第三转动副的转动轴与腰部基座一侧固定连接，腰部连杆与上大腿连杆通过第二转动副连接，第二转动副转动轴与腰部连杆一侧固定连接，下大腿连杆套接在上大腿连杆内，下大腿连杆与上小腿连杆通过第一转动副连接，下小腿连杆套接在上小腿连杆内，第一可开合圆环通过第一连接件与下小腿连杆固定连接，第一可开合圆环底部安装有三个上球副，第二可开合圆环顶部安装有三个下球副，上球副与下球副通过第二移动副连接，构成3-SPS并联机构，第二可开合圆环与脚板通过两侧对称的第二连接件相连。

一种新型可穿戴式助行机器人机构装置，其中：第一移动副为伸缩杆结构。

一种新型可穿戴式助行机器人机构装置，其中：第一移动副、第三转动副、连杆和第四转动副组成四边形机构。

一种新型可穿戴式助行机器人机构装置，其中：第三转动副和第四转动副轴线沿矢状轴方向，第二转动副轴线沿额状轴方向，两者正交垂直。

一种新型可穿戴式助行机器人机构装置，其中：下小腿连杆、上小腿连杆、下大腿连杆和上大腿连杆上设有可调节长度的安装孔。