[发明专利]穿戴型随动控制电力驱动助力外骨骼装置

说明书

本发明公开了一种穿戴型随动控制电力驱动助力外骨骼装置，包括腰环、胯环、连接于腰环和胯环之间的多个随动连杆组件、背架以及下肢助力外骨骼，所述背架与腰环连接，两个所述下肢助力外骨骼分别连接于胯环左右两侧，所述随动连杆组件包括弹性被动伸缩杆、上铰链头和下铰链头，所述上铰链头上端与腰环转动配合、下端与弹性被动伸缩杆上端转动配合，所述下铰链头下端与胯环转动配合、上端与弹性被动伸缩杆下端转动配合；本发明通过多杆结构驱动形成基本步形运动，穿戴式助力外骨骼装置可通过人工控制实现身体姿态及腿部动作精细控制，在保持系统良好的负重助力前提下，实现步行运动助力，减轻穿戴者步行运动负荷。

技术领域

本发明属于穿戴式助力外骨骼机械技术领域，特别涉及一种穿戴型随动控制电力驱动助力外骨骼装置。

背景技术

穿戴型控制驱动助力外骨骼装置是一种可穿戴在操作者身体外部的一种机械装置，它可给穿戴外骨骼的人提供支撑、保护，及增强运动和负重能力。穿戴式外骨骼广泛应用于医疗康复以及工业生产应用等众多领域。

穿戴型随动控制驱动助力外骨骼装置中髋关节和腰杆机械结构直接影响使用者胯部位置和腰部位置的活动自由度，现有穿戴式外骨骼的腰部和胯部机械结构，一般是传统的转动型关节，通常为三个转动副和基本刚性的支撑腰杆，关节自由度不足，与胯部和腰部实际运动匹配性交叉，难以适应使用者复杂胯部和腰部动作需要，存在较大的约束反力，造成了人机匹配障碍。

因此，为解决以上问题，需要一种穿戴型随动控制电力驱动助力外骨骼装置，通过多杆联动在维持良好穿戴匹配性的基础上，最大限度的贴合人体的实际运动，利于适应使用者复杂胯部、腰部、肩部和腿部动作需要，利于提高人机匹配性能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种穿戴型随动控制电力驱动助力外骨骼装置，需要一种穿戴型随动控制电力驱动助力外骨骼装置，通过多杆联动在维持良好穿戴匹配性的基础上，最大限度的贴合人体的实际运动，利于适应使用者复杂胯部、腰部、肩部和腿部动作需要，利于提高人机匹配性能。

本发明的穿戴型随动控制电力驱动助力外骨骼装置，包括用于与腰部配合的腰环、用于与胯部配合的胯环、连接于腰环和胯环之间的多个随动连杆组件、用于穿戴于肩部的背架以及用于穿戴于左、右腿部的两个下肢助力外骨骼，所述背架设置于腰环的上方并与腰环连接，两个所述下肢助力外骨骼分别连接于胯环左右两侧，所述随动连杆组件包括弹性被动伸缩杆、上铰链头和下铰链头，所述上铰链头上端与腰环以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰链头下端与弹性被动伸缩杆上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰链头下端与胯环以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰链头上端与弹性被动伸缩杆下端以水平轴线为中心转动配合。

进一步，所述下肢助力外骨骼包括大腿连杆、小腿连杆、用于驱动大腿连杆和小腿连杆摆动并可被动弹性伸缩的行动连杆以及用于为行动连杆提供动力的驱动组件；所述大腿连杆上端与胯环通过转动副配合连接，所述大腿连杆下端以及行动连杆下端分别与小腿连杆上端通过转动副配合连接并形成两个转动副，所述驱动组件安装于胯环上并与行动连杆上端驱动配合用于驱动行动连杆摆动从而驱动大腿连杆和小腿连杆相对摆动实现跨步运动。

进一步，所述背架与腰环之间通过多个随动作动器连接，所述随动作动器包括弹性被动伸缩柱、上铰接头和下铰接头，所述上铰接头上端与背架以Z向轴线为中心转动配合，所述上铰接头下端与弹性被动伸缩柱上端以水平轴线为中心转动配合，所述下铰接头下端与腰环以Z向轴线为中心转动配合，所述下铰接头上端与弹性被动伸缩柱下端以水平轴线为中心转动配合。

进一步，所述弹性被动伸缩杆和弹性被动伸缩柱以及行动连杆均包括外筒、可滑动内套于外筒内的内杆以及连接于内杆与外筒内腔底部之间的弹性件。

进一步，所述胯环包括左半胯环以及右半胯环，所述左半胯环和右半胯环呈C状结构用于适形围抱于胯部左右侧，所述左半胯环和右半胯环下连接有侧板，两个所述下肢助力外骨骼分别连接于两个侧板上。