一种人体下肢外骨骼机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113081685A(43)申请公布日2021.07.09(21)申请号202110412280.7(22)申请日2021.04.16(71)申请人河南广播电视大学地址450000河南省郑州市金水区黄河路124号(72)发明人王康康万里瑞张巧利王亚楠马志广慕利华(74)专利代理机构成都其高专利代理事务所(特殊普通合伙)51244代理人任坤(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图5页(54)发明名称一种人体下肢外骨骼机器人(57)摘要本发明公开了一种人体下肢外骨骼机器人；包括机械机构和控制系统，所述机械机构包括背板和固定架；所述背板靠近底部的一侧与所述固定架连接，所述固定架为一个四边形的框架，用于固定在人体的腰腹处；所述固定架的两侧对称设有大腿杆，所述大腿杆的下方连接有小腿杆；所述小腿杆底部连接测力鞋；通过弹性组件改变下蹲或者弹跳中的支撑力，运动恢复之后时增加助力，通过可变刚性支撑，增加使用舒适度，减小对穿戴者运动幅度的束缚，提升穿戴者恢复效率；通过对足底压力数据的分析处理，对足底压力角度进行纠正，对于压力值提取更加精确，减小行为误差。CN113081685ACN113081685A权利要求书1/2页1.一种人体下肢外骨骼机器人；包括机械机构和控制系统，所述机械机构包括背板（1）和固定架（2）；其特征在于，所述背板（1）靠近底部的一侧与所述固定架（2）连接，所述固定架（2）为一个四边形的框架，用于固定在人体的腰腹处；所述固定架（2）的两侧对称设有大腿杆（3），所述大腿杆（3）的下方连接有小腿杆（4）；所述小腿杆（4）底部连接测力鞋（5）；所述小腿杆（4）的内侧设有弹性组件（6），所述弹性组件（6）与所述测力鞋（5）远离小腿杆（4）的一侧连接，所述弹性组件（6）的另一端连接有支座（7）；所述大腿杆（3）额小腿杆（4）均设有固定带（10），通过固定带（10）固定在使用者腿部；所述控制系统包括单片机、上位机、云端服务器、移动端、位移传感器、压力传感器；所述位移传感器和压力传感器设定在测力鞋（5）底部，压力传感器获得行走时足部受力情况，传递给单片机的控制器，通过计算和调整外骨骼运动，使外骨骼与人体行走同步，同时位移传感器将位移数据传输至控制器，控制器通过人体移动的距离来判断运动情况，使外骨骼控制器及时得到运动的信息反馈，根据反馈信息及时作出调整，保证外骨骼与人体的运动同步性。2.根据权利要求1所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿杆（3）连接在固定架（2）的中心处，所述大腿杆（3）通过销轴与固定架（2）转动连接，固定架（2）开设有多个通孔，大腿杆（3）通过销轴设置在不同的通孔内进行调节；所述大腿杆（3）靠近顶部五分之一处连接有第一电驱动缸（8）的伸缩端，所述第一电驱动缸（8）另一端与所述背板（1）的底部连接；所述第一电驱动缸（8）的神缩端通过销轴与大腿杆（3）转动连接，所述大腿杆（3）上竖向开设有多个销孔，通过销轴插入不同的销孔进行高度调节；所述大腿杆（3）的下方通过销轴与所述小腿杆（4）转动连接。3.根据权利要求2所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿杆（3）与小腿杆（4）之间设置有第二电驱动缸（9），所述第二电驱动缸（9）设在大腿杆（3）和小腿杆（4）的前侧，通过第二电驱动缸（9）辅助大腿杆（3）与小腿杆（4）之间的弯曲，第二电驱动缸（9）的伸缩杆直线运动，使大腿杆（3）和小腿杆（4）之间相互转动。4.根据权利要求2所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述所述大腿杆（3）与小腿杆（4）之间设置有气缸（11），所述气缸（11）设置在远离第二电驱动缸（9）的一侧，所述气缸（11）对大腿杆（3）和小腿杆（4）的弯曲侧进行支撑，防止大腿杆（3）和小腿杆（4）旋转角过大损坏第二电驱动缸（9）。5.根据权利要求4所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述小腿杆（4）的底部与所述测力鞋（5）转动连接，小腿杆（4）底部通过球铰与测力鞋（5）连接，能够进行水平或者竖直平面内的转动；所述弹性组件（6）的底部与测力鞋（5）采用球铰的连接方式。6.根据权利要求1所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述弹性组件（6）包括第一弹簧（61），所述第一弹簧（61）的的一端与所述支座（7）连接，所述第一弹簧（61）的另一端连接有连接块（64），第一弹簧（61）通过连接块（64）连接有第二弹簧（62），所述第二弹簧（62）的另一端与测力鞋（5）连接；所述第一弹簧（61）的内部设有拉绳（63），所述拉绳（63）的一端与支座（7）连接，拉绳（63）的另一端与连接块（64）连接，所述拉绳（63）预留2‑4cm的松弛