用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构制造技术

本发明专利技术涉及人体外骨骼行走机器人，具体涉及一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，包括摇杆（6）、连架杆（7）、小腿绑缚杆（8）和大腿绑缚杆（9）；所述小腿绑缚杆（8）成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳（2）和骨骼小腿（1）固定，另一段的端部和连架杆（7）的一端活动连接；所述大腿绑缚杆（9）的底部和小腿绑缚杆（8）的弯折处活动连接，大腿绑缚杆（9）通过大腿绑缚外壳（3）和骨骼大腿（4）固定，并且其顶部和摇杆（6）的一端活动连接等特征。本发明专利技术使得编码器的线数充分利用，增加灵敏度，优化测试结果，使用适合的绑缚力便能满足固定的要求，很舒适，容易购买和加工，价格低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人体外骨骼行走机器人，具体涉及一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构。
技术介绍
人体外骨骼行走机器人，是指套在人体外面、辅助人行走的机器人，也称“可穿戴机器人”。在人体外骨骼行走机器人的测试中，需要对人体下肢关节角度数据进行测量，而现在常用的测试方法是直接将编码器放置于下肢各关节处，再将编码器相对转动的两部分用魔术贴固定到相应相对转动的人体上，或者直接将编码器固定到外骨骼上面进行测量，这种测量方法主要存以下缺点：1）利用直接固定到人体下肢关节的方法，由于人体行走过程中各关节相对旋转角度较小，无法使得编码器线数得到成分利用，灵敏度不高，影响测试结果。2）用魔术贴固定到人体上，由于魔术贴本身比较软，不能和人体紧密贴合，这一缺点在测量髋部转角时表现尤为突出，以至于不得不增加绑缚力，这会使得人体舒适度大大下降。3）如果仅仅为了测试角度数据制作一个外骨骼，太过昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，解决目前用于人体外骨骼行走机器人的人体下肢关节角度数据测量方式由于关节转动角度小而导致测量精度低，所用装置本身位置不稳固，而且成本过高的问题。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，包括摇杆、连架杆、小腿绑缚杆和大腿绑缚杆；所述小腿绑缚杆成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳和骨骼小腿固定，另一段的端部和连架杆的一端活动连接；所述大腿绑缚杆的底部和小腿绑缚杆的弯折处活动连接，大腿绑缚杆通过大腿绑缚外壳和骨骼大腿固定，并且其顶部和摇杆的一端活动连接；所述摇杆的另一端和连架杆的另一端活动连接；所述摇杆和大腿绑缚杆的连接处设有编码器，所述编码器的外壳通过第一轴套和第一挡圈固定安装在摇杆上，所述编码器的转动轴穿过摇杆后，通过第二轴套和所述大腿绑缚杆上的第一轴螺纹连接，所述编码器和控制中心无线连接。更进一步的技术方案是，所述小腿绑缚杆和大腿绑缚杆之间通过第二轴穿过带有轴承螺纹孔相互连接，并有两个第二挡圈分别安装在轴承小腿绑缚杆和大腿绑缚杆的外侧。更进一步的技术方案是，所述小腿绑缚杆的弯折处角度为70.58°。更进一步的技术方案是，所述摇杆长42.7mm、连架杆长134.78mm、小腿绑缚杆长100mm、大腿绑缚杆长117.1mm，所述摇杆的运动范围为60°。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过曲柄摇杆机构将转动角度放大，即将人体行走过程中各关节转动的小角度，转化为大角度，最终使得编码器的线数充分利用，增加灵敏度，优化测试结果；本专利技术采用类人的绑缚支架连接机械结构和人体，使用适合的绑缚力便能满足固定的要求，很舒适；本专利技术所需零部件容易购买和加工，价格低廉。附图说明图1为本专利技术用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构一个实施例的结构示意图。图2为图1所示本专利技术的安装状态图。图3为图1所示本专利技术中的编码器具体安装结构示意图。图4为本专利技术的小腿绑缚杆和大腿绑缚杆的连接关系示意图。图中：1-骨骼小腿，2-小腿绑缚外壳，3-大腿绑缚外壳，4-骨骼大腿，5-曲柄摇杆机构，6-摇杆，7-连架杆，8-小腿绑缚杆，9-大腿绑缚杆，10-轴承，11-第二轴，12-第二挡圈，13-第一轴，14-第二轴套，15-第一挡圈、16-第一轴套、17-编码器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1、图2和图3示出了本专利技术用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的一个实施例：一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，包括摇杆6、连架杆7、小腿绑缚杆8和大腿绑缚杆9；所述小腿绑缚杆8成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳2和骨骼小腿1固定，另一段的端部和连架杆7的一端活动连接；所述大腿绑缚杆9的底部和小腿绑缚杆8的弯折处活动连接，大腿绑缚杆9通过大腿绑缚外壳3和骨骼大腿4固定，并且其顶部和摇杆6的一端活动连接；所述摇杆6的另一端和连架杆7的另一端活动连接；所述摇杆6和大腿绑缚杆9的连接处设有编码器17，所述编码器17的外壳通过第一轴套16和第一挡圈15固定安装在摇杆6上，所述编码器17的转动轴穿过摇杆6后，通过第二轴套14和所述大腿绑缚杆9上的第一轴13螺纹连接，所述编码器17和控制中心无线连接。由图2可知，本曲柄摇杆机构5上的小腿绑缚杆是通过小腿绑缚外壳2固定在骨骼小腿1上，大腿绑缚杆是通过大腿绑缚外壳3固定在骨骼大腿4上。图4示出了本专利技术用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的一个优选实施例，所述小腿绑缚杆8和大腿绑缚杆9之间通过第二轴11穿过带有轴承10螺纹孔相互连接，并有两个第二挡圈12分别安装在轴承小腿绑缚杆8和大腿绑缚杆9的外侧，使得整个行走过程中，摩擦力最小。根据本专利技术用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的另一个优选实施例，所述小腿绑缚杆8的弯折处角度为70.58°。由于人体行走的时候膝关节的运动范围为15°-75°，间隔为60度，根据本专利技术用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构的另一个优选实施例，所述摇杆6长42.7mm、连架杆7长134.78mm、小腿绑缚杆8长100mm、大腿绑缚杆9长117.1mm，所述摇杆6的运动范围为60°，这样的曲柄摇杆机构，摇杆的运动范围为70.58°-130.58°。这里应注意，使得四杆机构中摇杆的运动范围为60°的可行解有无穷个，这里仅仅取其中一个解，其他的解也是按照这个思路所得出。尽管这里参照本专利技术的多个解释性实施例对本专利技术进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，其特征在于：包括摇杆（6）、连架杆（7）、小腿绑缚杆（8）和大腿绑缚杆（9）；所述小腿绑缚杆（8）成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳（2）和骨骼小腿（1）固定，另一段的端部和连架杆（7）的一端活动连接；所述大腿绑缚杆（9）的底部和小腿绑缚杆（8）的弯折处活动连接，大腿绑缚杆（9）通过大腿绑缚外壳（3）和骨骼大腿（4）固定，并且其顶部和摇杆（6）的一端活动连接；所述摇杆（6）的另一端和连架杆（7）的另一端活动连接；所述摇杆（6）和大腿绑缚杆（9）的连接处设有编码器（17），所述编码器（17）的外壳通过第一轴套（16）和第一挡圈（15）固定安装在摇杆（6）上，所述编码器（17）的转动轴穿过摇杆（6）后，通过第二轴套（14）和所述大腿绑缚杆（9）上的第一轴（13）螺纹连接，所述编码器（17）和控制中心无线连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于人体下肢关节角度数据测量的曲柄摇杆机构，其特征在于：包括摇杆（6）、连架杆（7）、小腿绑缚杆（8）和大腿绑缚杆（9）；所述小腿绑缚杆（8）成L形状，其一段通过小腿绑缚外壳（2）和骨骼小腿（1）固定，另一段的端部和连架杆（7）的一端活动连接；所述大腿绑缚杆（9）的底部和小腿绑缚杆（8）的弯折处活动连接，大腿绑缚杆（9）通过大腿绑缚外壳（3）和骨骼大腿（4）固定，并且其顶部和摇杆（6）的一端活动连接；所述摇杆（6）的另一端和连架杆（7）的另一端活动连接；所述摇杆（6）和大腿绑缚杆（9）的连接处设有编码器（17），所述编码器（17）的外壳通过第一轴套（16）和第一挡圈（15）固定安装在摇杆（6）上，所述编码器（17）的转动轴穿过摇杆（6）后，通过第二轴套（14）和所述大腿绑缚杆（9）上的第一轴（...

【专利技术属性】
技术研发人员：程洪，潘有缘，黄瑞，林西川，邱静，卢军，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51