一种助力外骨骼机器人.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CN109262596A(43)申请公布日2019.01.25(21)申请号201811378793.5(22)申请日2018.11.19(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人朱爱斌宋纪元屠尧沈皇申志涛郑威豪(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)权利要求书3页说明书13页附图15页(54)发明名称一种助力外骨骼机器人(57)摘要本发明公开了一种助力外骨骼机器人，包括依次连接的外骨骼腰髋部、外骨骼腿膝部和外骨骼足部，髋关节内外展自由度的弹簧凸轮机构，人体髋关节能够在一定范围内柔顺运动，在不受外力的时候能够恢复初始位置，大腿套管端串联的支撑相减震结构使负重的外骨骼在人体步态中足部落地时减缓因重物惯性造成的外骨骼腿部与地面之间的刚性冲击，动态保护助力外骨骼整体机构，小腿端连接弹性扭转块，增加了扭转自由度，外骨骼腿部可随人腿内旋外旋的运动扭转，人体穿戴外骨骼时的柔顺性和舒适性得到提高，使得负重的外骨骼在人体步态中每次足部落地时减缓因重物惯性造成的外骨骼腿部与地面之间的刚性冲击，动态保护助力外骨骼整体机构，增加穿戴者的舒适性。CN109262596ACN109262596A权利要求书1/3页1.一种助力外骨骼机器人，其特征在于，包括依次连接的外骨骼腰髋部(1)、外骨骼腿膝部(2)和外骨骼足部(3)；外骨骼腰髋部(1)包括腰部主体结构以及对称设置于腰部主体结构两侧的髋关节结构；腰部主体结构包括通过腰部转接板(115)连接的右腰部结构件(116)和左腰部结构件(152)；髋关节结构包括固定在右腰部结构件(116)上的髋关节转接板(117)，右腰部结构件(116)和髋关节转接板(117)上均设有双孔结构，右腰部结构件(116)和髋关节转接板(117)双孔结构内分别设有一个运动连接轴，两个转动连接轴的端部分别固定有髋关节内外展运动机构和髋关节动力机构，髋关节内外展运动机构和髋关节动力机构通过连接固定件连接为一体，髋关节内外展运动机构下端设有用于与外骨骼腿膝部连接的大腿部外管(141)；外骨骼腿膝部(2)包括大腿连接套管(201)、支撑相减震结构、膝关节屈伸动力结构、腿部内外旋扭转弹性体和小腿连接端(219)；大腿连接套管(201)上端与大腿部外管(141)下端固定连接；大腿连接套管(201)固定于支撑相减震结构上端，支撑相减震结构下端固定于膝关节屈伸动力结构上端，腿部内外旋扭转弹性体固定于膝关节屈伸动力结构下端，小腿连接端(219)固定于腿部内外旋扭转弹性体下端；外骨骼足部(3)包含小腿连接套管(301)、踝关节弹性扭转结构和分层式足底结构；小腿连接套管(301)上端与小腿连接端(219)固定连接；踝关节弹性扭转结构包括踝关节支撑结构块(304)和盘式扭转壳体(302)，盘式扭转壳体(302)上端与小腿连接套管(301)下端固定连接；盘式扭转壳体(302)下端设有与踝关节支撑结构块(304)上端配合转动的回转体；分层式足底结构固定于踝关节支撑结构块(304)下端，分层式足底结构包括前脚掌左部主体层(331)、前脚掌右部主体层(314)和后脚掌主体层(309)，前脚掌左部主体层(331)和前脚掌右部主体层(314)分别与后脚掌主体层(309)之间采用铰接合页(318)铰接。2.根据权利要求1所述的一种助力外骨骼机器人，其特征在于，腰部转接板(115)上设有滑槽，右腰部结构件(116)和左腰部结构件(152)在腰部转接板(115)的滑槽中嵌入配合，且右腰部结构件(116)和左腰部结构件能在腰部转接板(152)的滑槽中移动。3.根据权利要求1所述的一种助力外骨骼机器人，其特征在于，所述运动连接轴包括分别同轴心设置于髋关节转接板(117)的双孔结构内的髋关节轴承座(147)和动力关节轴承座(118)，髋关节轴承座(147)内同轴心配合有髋关节轴承(146)，且在髋关节轴承(146)外同轴心配合着髋关节轴承壳体(146)，髋关节轴承座(147)端部设有髋关节轴承盖板(144)；动力关节轴承座(118)中同轴心配合有动力关节轴承(119)，动力关节轴承(119)外环同轴心配合有动力关节轴承壳(122)，动力轴承座(118)同轴连接有动力关节轴承盖(123)。4.根据权利要求3所述的一种助力外骨骼机器人，其特征在于，髋关节内外展运动机构包括与髋关节轴承壳(145)端面固定连接的侧摆导向块(142)，侧摆导向块(142)上设有弧形滑槽和轴孔，侧摆导向块(142)的轴孔内通过髋关节法兰轴承(164)和髋关节短轴(163)与侧摆导向块(142)铰接有大腿部