[发明专利]高集成化负重下肢腿部控制模组

说明书

本发明提供一种高集成化负重下肢腿部控制模组，下肢腿部的膝关节和髋关节之间通过弹簧杆连接；所述高集成化负重下肢腿部控制模组包括集成设置于下肢腿部上的：电源模块、主控模块、髋关节驱动模块、膝关节支撑模块、大腿姿态模块、髋关节交互力模块、膝关节交互力模块、膝关节角度测量模块；所述电源模块为各模块供电；所述主控模块与所述髋关节交互力模块、膝关节角度测量模块、膝关节交互力模块、膝关节支撑模块信号传输。本发明的高集成化负重下肢腿部控制模组中，各模块全部集中在大腿部分，降低了装配调试难度，避免了长距离的线缆连接以及外骨骼机器人关节运动对电气系统的影响，极大的提升了系统的可靠性。

技术领域

本发明涉及机械外骨骼技术领域，尤其涉及一种高集成化负重下肢腿部控制模组。

背景技术

机械外骨骼是一种穿戴在人体上,将人体和机械并联在一起的人机一体化机电智能装备，它将人的智慧和机械的力量相结合，由人来引导机械动作，同时用机械的力量来扩展人的能力。

其中，针对负重行走的下肢助力机械外骨骼是机械外骨骼研究中最重要的研究方向之一，主要目的是为了在人体负重行走过程中为人体提供助力。下肢机械外骨骼是通过将人的下肢与两足步行的机械腿并联在一起,并利用人体自身的平衡调节及步态控制来实现对机械腿步态的控制与调节,从而很好地解决了普通两足机器人研究中常见的步态规划及其稳定性的问题，同时机械腿又为人体步行提供了助力，大大提高了人体步行中的负载能力，缓解了人体在负重行走状态下的疲劳感。

然而，现有的有源下肢外骨骼机器人通常是主控板、电池、节点板、传感器、驱动器分布在背部及大腿的各个位置，各个模组之间通过线缆或无线的方式连接，增加了系统的装配调试难度及可靠性。安装于背部的电池及主控板等占用了背部背负空间，将身体重心后移影响重力传递，背部凸起影响起坐等姿势。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高集成化负重下肢腿部控制模组，以克服现有技术中存在的不足。

为实现上述发明目的，本发明提供一种高集成化负重下肢腿部控制模组，下肢腿部的膝关节和髋关节之间通过弹簧杆连接；

所述高集成化负重下肢腿部控制模组包括集成设置于下肢腿部上的：电源模块、主控模块、髋关节驱动模块、膝关节支撑模块、大腿姿态模块、髋关节交互力模块、膝关节交互力模块、膝关节角度测量模块；

所述电源模块为各模块供电；所述主控模块与所述髋关节交互力模块、膝关节角度测量模块、膝关节交互力模块、膝关节支撑模块信号传输。

作为本发明高集成化负重下肢腿部控制模组的改进，所述髋关节驱动模块包括电机和驱动器，所述电机经驱动器与所述下肢腿部的髋关节传动连接。

作为本发明高集成化负重下肢腿部控制模组的改进，所述膝关节支撑模块包括推拉式电磁铁，所述推拉式电磁铁集成于弹簧杆的下端。

作为本发明高集成化负重下肢腿部控制模组的改进，所述弹簧杆上还设置有用于所述推拉式电磁铁插入锁死的锁孔。

作为本发明高集成化负重下肢腿部控制模组的改进，所述大腿姿态模块集成于主控模块的电路板上。

作为本发明高集成化负重下肢腿部控制模组的改进，所述髋关节交互力模块包括应变片，所述应变片集成于所述下肢腿部的大腿挡板和髋关节之间。

作为本发明高集成化负重下肢腿部控制模组的改进，所述膝关节交互力模块包括第一力传感器，所述第一力传感器集成于所述弹簧杆的下端。

作为本发明高集成化负重下肢腿部控制模组的改进，所述膝关节角度测量模块包括第二力传感器，所述第二力传感器集成于所述弹簧杆的上端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：