一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人
2020-01-07

一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人

一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人,其包括踝关节运动模块、膝关节运动模块、髋关节运动模块、驱动模块、腰部及支撑架模块,膝关节运动模块分别与踝关节运动模块、髋关节运动模块相连,驱动模块分别与膝关节运动模块、髋关节运动模块相连,髋关节运动模块与腰部及支撑架模块相连接。本发明的穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好,人机膝关节同轴性和位置偏差小,脚踝关节结构紧凑。

优选的,在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中,所述膝关节运动模块包括踝关节连接板、小腿、固定于小腿上的小腿绑带、膝关节驱动器下连接板、膝关节角度传感器,所述膝关节运动模块通过踝关节连接板与踝关节运动模块连接。

此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

发明内容

(3)每个外骨骼机器让各关节运动自由度与人体关节运动自由度基本保持同轴,这一仿生设计增强了机器的舒适性和可靠性,更有益于外骨骼机器人辅助穿戴者行走。

发明内容

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图6及图7所示,腰部及支撑架模块5包括:腰部连接轴60、腰部支撑61、固定螺钉62、腰部绑带63、背带64、支架65、髋部宽度调节杆66、髋部宽度调节螺母67。其中,腰部支撑61通过轴承、连接轴60与髋部支撑件30连接。腰部绑带63分别固定于腰部支撑61及支架65上。两侧腰部支撑61通过支架65、髋部宽度调节杆66、髋部宽度调节螺母67连接,可调节腰部的宽度。背带64固定于支架65上。

该穿戴式下肢外骨骼助行机器人单下肢具有四个自由度,髋关节的屈伸运动、内收外展运动,膝关节的屈伸运动以及踝关节的跖屈背屈运动。其中,髋关节的屈伸运动和膝关节的屈伸运动有驱动。利用较少却必须的自由度实现行走,降低了机构的复杂程度,提高了装置的效率。通过膝关节和髋关节的屈伸运动实现跨步行走,踝关节的跖屈背屈运动使穿戴行走过程中不被外骨骼干涉,膝关节的运动范围在65°,髋关节的运动范围在45°,即穿戴者可以借助此外骨骼实现正常行走。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

有鉴于此,本发明的目的在于提供一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人,该穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好,人机膝关节同轴性和位置偏差小,脚踝关节结构紧凑。

(2)通过膝关节和髋关节的屈伸运动实现跨步行走,踝关节的跖屈背屈运动使穿戴行走过程中不被外骨骼干涉。

一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人

一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人,其包括踝关节运动模块、膝关节运动模块、髋关节运动模块、驱动模块、腰部及支撑架模块,膝关节运动模块分别与踝关节运动模块、髋关节运动模块相连,驱动模块分别与膝关节运动模块、髋关节运动模块相连,髋关节运动模块与腰部及支撑架模块相连接。本实用新型的穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好,人机膝关节同轴性和位置偏差小,脚踝关节结构紧凑。

优选的,在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中,所述膝关节运动模块还包括驱动关节连接轴、膝关节连接座、膝关节角度传感器支架,所述小腿与踝关节连接板、膝关节驱动器下连接板、膝关节连接座固连成整体,所述膝关节角度传感器通过膝关节角度传感器支架与膝关节相连。

如图3所示,膝关节运动模块2包括:踝关节连接板20、小腿21、小腿绑带22、膝关节驱动器下连接板23、驱动关节连接轴24、膝关节连接座25、膝关节角度传感器26、膝关节角度传感器支架27。其中,小腿21与踝关节连接板20、膝关节驱动器下连接板23、膝关节连接座25固连成整体。小腿绑带22固定于小腿21上。膝关节运动模块2通过踝关节连接板20与踝关节运动模块I连接。膝关节角度传感器26通过膝关节角度传感器支架27、联轴器与膝关节相连。

(3)每个外骨骼机器让各关节运动自由度与人体关节运动自由度基本保持同轴,这一仿生设计增强了机器的舒适性和可靠性,更有益于外骨骼机器人辅助穿戴者行走。

如图1所示,本实用新型公开的穿戴式下肢外骨骼助行机器人包括:踝关节运动模块1、膝关节运动模块2、髋关节运动模块3、驱动模块4、腰部及支撑架模块5。其中,膝关节运动模块2分别与踝关节运动模块1、髋关节运动模块3相连,驱动模块4分别与膝关节运动模块2、髋关节运动模块3相连,髋关节运动模块3与腰部及支撑架模块5相连接。该穿戴式下肢外骨骼助行机器人单下肢具有四个自由度,分别为髋部二个自由度,完成髋关节屈伸和收展运动,两关节轴线汇交人体髋关节中心;膝部关节一个自由度,与人体膝关节同轴线,对应人体膝关节的屈伸运动;脚踝关节一个自由度。该穿戴式下肢外骨骼助行机器人实现四个运动方式,分别为髋关节的屈伸运动、内收外展运动,膝关节的屈伸运动以及踝关节的跖屈背屈运动,其中,髋关节的屈伸运动和膝关节的屈伸运动有驱动。

该穿戴式下肢外骨骼助行机器人单下肢具有四个自由度,髋关节的屈伸运动、内收外展运动,膝关节的屈伸运动以及踝关节的跖屈背屈运动。其中,髋关节的屈伸运动和膝关节的屈伸运动有驱动。利用较少却必须的自由度实现行走,降低了机构的复杂程度,提高了装置的效率。通过膝关节和髋关节的屈伸运动实现跨步行走,踝关节的跖屈背屈运动使穿戴行走过程中不被外骨骼干涉,膝关节的运动范围在65°,髋关节的运动范围在45°,即穿戴者可以借助此外骨骼实现正常行走。

从上述技术方案可以看出,本实用新型的穿戴式下肢外骨骼助行机器人在步行期间髋部关节运动与人体运动一致性好,人机膝关节同轴性和位置偏差小,脚踝关节结构紧凑。

(3)每个外骨骼机器让各关节运动自由度与人体关节运动自由度基本保持同轴,这一仿生设计增强了机器的舒适性和可靠性,更有益于外骨骼机器人辅助穿戴者行走。

优选的,在上述穿戴式下肢外骨骼助行机器人中,所述腰部及支撑架模块还包括腰部连接轴、固定螺钉,所述腰部支撑通过连接轴与髋部支撑件连接。