一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置.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CN106335049A(43)申请公布日2017.01.18(21)申请号201611035785.1(22)申请日2016.11.09(71)申请人中国矿业大学地址221116江苏省徐州市铜山区大学路中国矿业大学科研院(72)发明人孟德远张凯李艾民陈飞冯世哲杨善国张海运刘送永(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人杨晓玲(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)B25J9/14(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置(57)摘要本发明公开了一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置，包括依次相连的控制箱、背部装置、腰部装置、下肢装置和脚部装置；腰部装置包括旋转构件及伸长构件，旋转构件提供一个辅助自由度并设有安全限位挡扣，改变伸长构件的孔间配合可以调整腰部装置的长度；下肢装置采用滑轮钢丝绳型的气动肌肉双对拉式结构，通过两个气动肌肉对偶拉动钢丝绳，利用柔性钢丝绳与滑轮间的摩擦力带动滑轮转动从而实现关节驱动；控制箱根据操作人员的运动意图闭环控制各关节转动，从而带动腿部运动达到助力目的。本发明具有结构简单、尺寸可调、灵活安全、稳定可靠等优点，能有效提高助力装置的承载能力和控制精度，且穿戴维护方便，节约成本，清洁环保。CN106335049ACN106335049A权利要求书1/1页1.一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置，其特征在于，包括依次相连的控制箱(1)、背部装置(2)、腰部装置(3)、下肢装置(4)和脚部装置(5)；其中，腰部装置(3)包括两个相配合的髋关节伸长板(3-1)、两个相同的髋关节固定板(3-2)、两个相同的髋关节旋转板(3-4)及两个相同的髋关节连接板(3-6)；两个髋关节伸长板(3-1)的内侧对置相连，两个髋关节伸长板(3-1)之间可伸缩固定；两个髋关节固定板(3-2)对称地固定于两个髋关节伸长板(3-1)的外端，每个髋关节固定板(3-2)上均设置有两个髋关节旋转限位挡扣(3-3)；两个髋关节旋转板(3-4)的内端分别与两个髋关节固定板(3-2)的外端铰接，并通过髋关节旋转限位挡扣(3-3)来限定每个髋关节旋转板(3-4)的转动范围；两个髋关节旋转板(3-4)的外端分别通过限位合页(3-5)与两个髋关节连接板(3-6)相连；下肢装置(4)包括两个相同的大腿装置和两个相同的小腿装置，且大腿装置和小腿装置的结构相同，其包括滑轮(4-1)、滑轮轴(4-8)、柔性钢绳(4-2)、两个气动肌肉(4-6)、伸缩支撑杆(4-4)及连杆(4-7)；所述伸缩支撑杆(4-4)由两段支撑杆套设而成，且两段支撑杆的连接处设置有卡扣(4-5)以固定长度；滑轮轴(4-8)沿伸缩支撑杆(4-4)的径向设置于伸缩支撑杆(4-4)的上端，伸缩支撑杆(4-4)的下端垂直固定于连杆(4-7)中部；滑轮(4-1)安装于滑轮轴(4-8)上，且每个气动肌肉(4-6)的两端均设置有耳环(4-3)；柔性钢绳(4-2)绕过滑轮(4-1)且两端分别与两个气动肌肉(4-6)上端的耳环(4-3)相连，两个气动肌肉(4-6)下端的耳环(4-3)分别与连杆(4-7)的两端铰接，通过两个气动肌肉(4-6)的伸缩带动滑轮(4-1)相对于滑轮轴(4-8)的转动；两个大腿装置的滑轮(4-1)分别固定在两个髋关节连接板(3-6)上，两个小腿装置的滑轮(4-1)分别固定在两个大腿装置的伸缩支撑杆(4-4)底部。2.根据权利要求1所述的一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置，其特征在于，所述控制箱(1)包括箱体(1-1)，箱体(1-1)内设置有控制器、气动阀组(1-2)和气动三联件(1-3)；控制器传递控制信号给气动阀组(1-2)，气动三联件(1-3)通过气动阀组(1-2)而与八个气动肌肉(4-6)相连。3.根据权利要求1所述的一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置，其特征在于，所述背部装置(2)包括背板及柔性背带，柔性背带固定于背板上；控制箱(1)固定于背板后侧，背板底部通过连接板与髋关节伸长板(3-1)相连。4.根据权利要求1所述的一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置，其特征在于，所述脚部装置(5)包括两个脚板，每个脚板上均设置有轴承及转轴，两个脚板通过轴承和转轴的结构分别铰接于两个小腿装置的伸缩支撑杆(4-4)底部。5.根据权利要求2所述的一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置，其特征在于，所述两个大腿装置的滑轮(4-1)及两个小腿装置的滑轮(4-1)上均设置有角度传感器，角度传感器传递检测信号给控制器。2CN106335049A说明书1/4页一种气动肌肉驱动的下肢外骨骼助力装置技术领域[0001]本发明涉及一