一种越障型外骨骼辅助训练机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种越障型外骨骼辅助训练机器人，包括鞋体组件，其特征在于：所述鞋体组件的两侧设置有踝关节组件，所述踝关节组件的上端转动连接有小腿，所述小腿通过膝关节转动连接有大腿组件，所述大腿组件上设置有第一油缸和第二油缸，且大腿组件的前、后侧分别固定安装有第一安装座、第二安装座，所述大腿组件的内侧设置有大腿绑带，大腿组件的顶端设置有髋关节组件，所述安装盒内设置有控制系统，且外部设置有控制器，所述背部支架底部设置有越障轮。本实用新型专利技术涉及外骨骼机器人技术领域，该越障型外骨骼辅助训练机器人，达到了平稳轻松跨越障碍物、减负的目的，提高了跃障时机身的稳定性、灵活性，简化了结构，减少了能量的损失。

A Barrier-Crossing Exoskeleton-Assisted Training Robot

The utility model discloses an obstacle-crossing exoskeleton assistant training robot, which comprises a shoe body component. The features are as follows: the two sides of the shoe body component are provided with an ankle joint component, the upper end of the ankle joint component is rotated and connected with a leg component, the leg component is rotated and connected with a thigh component through a knee joint, and the thigh component is provided with a first oil cylinder and a second oil cylinder, and the thigh group. The front and rear sides of the device are respectively fixed with a first and a second installation seats. The inner side of the thigh component is provided with a thigh strap, and the top of the thigh component is provided with a hip joint component. The installation box is provided with a control system, and the outside is provided with a controller. The bottom of the back support is provided with a barrier-crossing wheel. The utility model relates to the technical field of exoskeleton robots. The obstacle-crossing exoskeleton-assisted training robot achieves the goal of crossing obstacles smoothly and easily and reducing load, improves the stability and flexibility of the body when jumping obstacles, simplifies the structure and reduces the loss of energy.

【技术实现步骤摘要】
一种越障型外骨骼辅助训练机器人
本技术涉及外骨骼机器人
，具体为一种越障型外骨骼辅助训练机器人。
技术介绍
外骨骼机器人是一种穿戴于人体外侧、帮助人体负重并且能够跟随人体运动的人机一体化智能系统。按照用途可分为康复外骨骼和助力外骨骼。康复外骨骼主要供失去行走能力的病残患者使用，用以代替或带动病人腿进行行走，使患者重新获得行走能力。助力外骨骼主要用于增强人体力量，使人能够轻松背负数倍于人体承受能力的重量而不觉得疲惫。可见，康复外骨骼结构需要充分模拟人腿，才能达到较好的康复效果。对于助力外骨骼，研究人员都过分强调外骨骼的结构需要拟人化设计，即外骨骼机械仿照人腿，采用三个转动关节分别对应人腿的髋关节、膝关节和踝关节。然而，事与愿违，在追求完美人机体验过程中，拟人化的设计也带来了几大技术难题，导致了外骨骼技术裹足不前：目前外骨骼都采用拟人化设计，导致外骨骼机械结构较为复杂，过多的自由度导致控制难度呈几何倍数增加，而目前的控制水平并不能很好地控制外骨骼跟随人体运动；由于目前外骨骼的髋关节、膝关节、踝关节都采用转动关节，转动关节的驱动力通过布置在关节上的电机或者液压缸提供，由于驱动器布置在关节附件或者关节上，所以驱动力力臂远小于重力产生的阻力矩力臂，所以需要提高驱动力来平衡阻力矩，最终导致外骨骼整体耗能功率增加。我国现在的外骨骼都基本处在研发阶段，大部分主要应用于病人康复或者帮助残疾人，帮助扩展人体能力的机器人相对来说较少。现行的助力外骨骼机器人存在造价昂贵，机械加工难度较强，加工精度难以满足和穿戴不舒适等缺点。而且行走装置采用的万向轮越障能力差，只能在平地行走。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本技术提供了一种越障型外骨骼辅助训练机器人，解决了行走机构不能够适应多种复杂地形、结构笨重、能量损失大的问题。(二)技术方案为实现以上目的，本技术通过以下技术方案予以实现：一种越障型外骨骼辅助训练机器人，包括鞋体组件，所述鞋体组件的两侧设置有踝关节组件，所述踝关节组件的上端转动连接有小腿，所述小腿通过膝关节转动连接有大腿组件，所述大腿组件上设置有第一油缸和第二油缸，所述大腿组件的下端与膝关节的竖直段顶部铰接相连，且大腿组件的前侧固定安装有第一安装座，所述第一油缸的尾部铰接安装在第一安装座上，且第一油缸的输出端与大腿组件的上部铰接相连，所述大腿组件的后侧上部固定安装有第二安装座，所述第二油缸的尾部铰接安装于第二安装座上，所述第二油缸的输出端铰接安装在膝关节的水平段末端，所述大腿组件的内侧设置有大腿绑带，所述大腿组件的顶端设置有髋关节组件，所述髋关节组件设置有髋关节绑带，所述髋关节绑带的后侧还固定有背部支架安装块，所述大腿组件通过两个轴向螺钉传动连接有背部支架7，所述两个轴向螺钉外缘面套设有同步带轮，所述的背部支架7顶端的安装盒固定于背部支架安装块上，所述安装盒内设置有控制系统，且外部设置有控制器，所述背部支架7的顶端固定连接有扶手，所述背部支架7底部设置有越障轮；所述越障轮包括外支撑轮体，所述外支撑轮体同轴转动连接有转动轴，沿所述转动轴半径方向呈辐射状设置的多个大径伸缩板，每个所述大径伸缩板上均设置有有滑动板和弧形板，且所有弧形板始终位于同一圆形轮廓上，所述滑动板一端与弧形板的凹面连接，另一端穿过外支撑轮体上的滑动通道后通过变径曲柄与套设在转动轴上的滑套连接。优选的，所述鞋体组件包括橡胶鞋垫、脚底前板和脚底后板，所述的脚底前板设置于橡胶鞋垫的上表面前部，脚底后板设置于橡胶鞋垫的上表面后部，脚底前板和脚底后板连接。优选的，所述踝关节组件包括连接块、铰接板、转动副和连接杆，所述连接块的下端垂直固定于脚底后板的外侧边缘处，且连接块的上端与铰接板的下端铰接相连，所述铰接板的上部穿设于转动副的内部，且铰接板的上部开有孔，所述连接杆的下端一侧设置有水平方向延伸的转柱，所述转柱贯穿铰接板与转动副相连，所述的连接杆的上端与小腿的下端相连。优选的，所述橡胶鞋垫与脚底前板之间、橡胶鞋垫与脚底后板之间分别设置有传感器，所述鞋体组件还设置有脚底绑带，脚底绑带设置于脚底前板与脚底后板的连接处。优选的，所述转柱上还套装有垫板，所述垫板位于铰接板与连接杆之间。优选的，所述越障轮包括设置在外支撑轮体内部一侧的液压缸，该液压缸的活塞杆端头通过液压动力连接件与滑套连接。优选的，越障轮还包括轮子支撑架，所述转动轴通过轴承转动连接在轮子支撑架上。优选的，优选的在外支撑轮体内部与液压缸相对的一侧设置有连接轴套，所述滑套上套设有保护轴套，所述大径伸缩板的数量为10个。(三)有益效果本技术提供了一种越障型外骨骼辅助训练机器人。具备以下有益效果：(1)、该越障型外骨骼辅助训练机器人，通过转动轴同轴转动连接的外支撑轮体和沿转动轴半径方向呈辐射状设置的多个大径伸缩板，其中，每个大径伸缩板包括滑动板和弧形板，且所有弧形板始终位于同一圆形轮廓上，滑动板一端与弧形板的凹面连接，另一端穿过外支撑轮体上的滑动通道后通过变径曲柄与套设在转动轴上的滑套连接，滑套由驱动机构驱动其沿转动轴往复滑动，从而使与滑套连接的变径曲柄带动滑动板在滑动通道内沿转动轴半径方向运动，以使滑动板带动弧形板伸出或缩回，达到了改变轮子直径以实现平稳轻松跨越障碍物的目的，提高了跃障时机身的稳定性，以及灵活性。(2)、该越障型外骨骼辅助训练机器人，通过踝关节组件包括连接块、铰接板、转动副和连接杆，连接块的上端与铰接板的下端铰接相连，铰接板的上部穿设于转动副的内部，连接杆的下端一侧设置有水平方向延伸的转柱，转柱贯穿铰接板与转动副相连，连接杆的上端与小腿的下端相连，使踝关节组件具有三个自由度，达到了实现踝关节实现伸展、旋转、外翻、内翻这三个运动的目的，并运用一定的机械结构对运动各个方向的运动范围进行限制，以免运动过程中超过人体本身的运动范围对人体造成伤害。(3)、该越障型外骨骼辅助训练机器人，通过髋关节本体由左右两个类人体骨骼的金属结构组成，这个设计能让主要承受力的髋关节结构既能承受住重物的重力而且又能和人体髋关节骨头贴合紧密，达到了避免行走过程中髋关节结构和人体的臀部产生干涉的目的，大大的增强了助力外骨骼机器人的舒适性，而且背部支架模块用于放置动力元件液压缸泵，是负重主要的承担者，为使用者减负。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为本技术鞋体组件的结构示意图；图3为本技术踝关节组件的结构示意图；图4为本技术越障轮的结构示意图。图中：1鞋体组件、101连接螺钉、102脚底后板、103橡胶鞋垫、104传感器、105脚底前板、2踝关节组件、201连接块、202铰接板、203转动副、204连接杆、205垫板、206转柱、3小腿、4膝关节、5大腿组件、6越障轮、601外支撑轮体、602滑套、603大径伸缩板、604变径曲柄、605滑动板、606弧形板、607连接轴套、608转动轴、609支撑架、7背部支架、8同步带轮、9轴向螺钉、10髋关节绑带、11控制器、12安装盒、13控制系统、14安装块、15扶手、16橡胶垫、17髋关节组件、18大腿绑带、19第一安装座、20第一油缸、21第二油缸、22第二安装座。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种越障型外骨骼辅助训练机器人，包括鞋体组件(1)，其特征在于：所述鞋体组件(1)的两侧设置有踝关节组件(2)，所述踝关节组件(2)的上端转动连接有小腿(3)，所述小腿(3)通过膝关节(4)转动连接有大腿组件(5)，所述大腿组件(5)上设置有第一油缸(20)和第二油缸(21)，所述大腿组件(5)的下端与膝关节(4)的竖直段顶部铰接相连，且大腿组件(5)的前侧固定安装有第一安装座(19)，所述第一油缸(20)的尾部铰接安装在第一安装座(19)上，且第一油缸(20)的输出端与大腿组件(5)的上部铰接相连，所述大腿组件(5)的后侧上部固定安装有第二安装座(22)，所述第二油缸(21)的尾部铰接安装于第二安装座(22)上，所述第二油缸(21)的输出端铰接安装在膝关节(4)的水平段末端，所述大腿组件(5)的内侧设置有大腿绑带(18)，所述大腿组件(5)的顶端设置有髋关节组件(17)，所述髋关节组件(17)设置有髋关节绑带(10)，所述髋关节绑带(10)的后侧还固定有背部支架安装块(14)，所述大腿组件(5)通过两个轴向螺钉(9)传动连接有背部支架(7)，所述两个轴向螺钉(9)外缘面套设有同步带轮(8)，所述的背部支架(7)顶端的安装盒(12)固定于背部支架安装块(14)上，所述安装盒(12)内设置有控制系统(13)，且外部设置有控制器(11)，所述背部支架(7)的顶端固定连接有扶手(15)，所述背部支架(7)底部设置有越障轮(6)；所述越障轮(6)包括外支撑轮体(601)，所述外支撑轮体(601)同轴转动连接有转动轴(608)，沿所述转动轴(608)半径方向呈辐射状设置的多个大径伸缩板(603)，每个所述大径伸缩板(603)上均设置有滑动板(605)和弧形板(606)，且所有弧形板(606)始终位于同一圆形轮廓上，所述滑动板(605)一端与弧形板(606)的凹面连接，另一端穿过外支撑轮体(601)上的滑动通道后通过变径曲柄(604)与套设在转动轴(608)上的滑套(602)连接。...

【技术特征摘要】
1.一种越障型外骨骼辅助训练机器人，包括鞋体组件(1)，其特征在于：所述鞋体组件(1)的两侧设置有踝关节组件(2)，所述踝关节组件(2)的上端转动连接有小腿(3)，所述小腿(3)通过膝关节(4)转动连接有大腿组件(5)，所述大腿组件(5)上设置有第一油缸(20)和第二油缸(21)，所述大腿组件(5)的下端与膝关节(4)的竖直段顶部铰接相连，且大腿组件(5)的前侧固定安装有第一安装座(19)，所述第一油缸(20)的尾部铰接安装在第一安装座(19)上，且第一油缸(20)的输出端与大腿组件(5)的上部铰接相连，所述大腿组件(5)的后侧上部固定安装有第二安装座(22)，所述第二油缸(21)的尾部铰接安装于第二安装座(22)上，所述第二油缸(21)的输出端铰接安装在膝关节(4)的水平段末端，所述大腿组件(5)的内侧设置有大腿绑带(18)，所述大腿组件(5)的顶端设置有髋关节组件(17)，所述髋关节组件(17)设置有髋关节绑带(10)，所述髋关节绑带(10)的后侧还固定有背部支架安装块(14)，所述大腿组件(5)通过两个轴向螺钉(9)传动连接有背部支架(7)，所述两个轴向螺钉(9)外缘面套设有同步带轮(8)，所述的背部支架(7)顶端的安装盒(12)固定于背部支架安装块(14)上，所述安装盒(12)内设置有控制系统(13)，且外部设置有控制器(11)，所述背部支架(7)的顶端固定连接有扶手(15)，所述背部支架(7)底部设置有越障轮(6)；所述越障轮(6)包括外支撑轮体(601)，所述外支撑轮体(601)同轴转动连接有转动轴(608)，沿所述转动轴(608)半径方向呈辐射状设置的多个大径伸缩板(603)，每个所述大径伸缩板(603)上均设置有滑动板(605)和弧形板(606)，且所有弧形板(606)始终位于同一圆形轮廓上，所述滑动板(605)一端与弧形板(606)的凹面连接，另一端穿过外支撑轮体(601)上的滑动通道后通过变径曲柄(604)与套设在转动轴(608)上的滑套(602)连接。2.根据权利要求1所述的一种越障型外骨骼辅助训练机器人，其特征在于：所述鞋体组件(1)包括橡胶鞋垫(...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞，
申请(专利权)人：黄瑞，
类型：新型
国别省市：安徽,34