一种助力外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种助力外骨骼机器人，它包括鞋体组件（1）、踝关节组件（2）、小腿（3）、膝关节（4）、大腿组件（5）、髋关节组件（6）和背部支架（7），所述的鞋体组件（1）包括橡胶鞋垫（8）、脚底前板（9）和脚底后板（10）；所述的踝关节组件（2）包括连接块（12）、铰接板（13）、转动副（14）、和连接杆（15），所述的膝关节（4）为L形结构，小腿（3）的上端与膝关节（4）的L形结构转角处铰接相连；所述的大腿组件（5）包括大腿本体、油缸A（20）和油缸B（22）；所述的髋关节组件（6）包括髋关节本体（24）和髋关节绑带（25）。本发明专利技术的优点在于：结构简单、成本低、舒适度高和踝关节具有多自由度。

【技术实现步骤摘要】
一种助力外骨骼机器人
本专利技术涉及医疗康复器械
，特别是一种助力外骨骼机器人。
技术介绍
外骨骼是一种能够提供对生物柔软内部器官进行构型，建筑和保护的坚硬的外部结构。尽管外骨骼的概念在美国科幻电影中出现已有数十年的历史，但鉴于基础技术的限制，它从来就不是一个实践性的概念。经过不懈研究，国外科学家已研制出各种外骨骼，帮助有需要的人更有效地打理他们的日常生活和工作。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。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构简单、成本低、舒适度高和踝关节具有多自由度的助力外骨骼机器人。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种助力外骨骼机器人，它包括鞋体组件、踝关节组件、小腿、膝关节、大腿组件、髋关节组件和背部支架，所述的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；所述的踝关节组件包括连接块、铰接板、转动副、和连接杆，连接块的下端垂直固定于脚底后板的外侧边缘处，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，铰接板的上部开有孔，所述的连接杆的下端一侧设置有水平方向延伸的转柱，转柱穿过铰接板，并与转动副相连；所述的连接杆的上端与小腿的下端相连，所述的膝关节为L形结构，小腿的上端与膝关节的L形结构转角处铰接相连；所述的大腿组件包括大腿本体、油缸A和油缸B，所述的大腿本体的下端与膝关节的竖直段顶部铰接相连，大腿本体的前侧固定安装有安装座A，所述的油缸A的尾部铰接安装在安装座A上，油缸A的输出端与大腿本体的上部铰接相连，所述的大腿本体后侧上部固定安装有安装座B，油缸B的尾部铰接安装于安装座B上，油缸B的输出端铰接安装在膝关节的水平段末端；所述的髋关节组件包括髋关节本体和髋关节绑带，髋关节本体设置于大腿本体的顶部，髋关节绑带设置于髋关节本体上；所述的髋关节绑带的后侧还固定有背部支架安装块，所述的背部支架固定于背部支架安装块上。所述的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。所述的转柱上还套装有垫板，垫板位于铰接板与连接杆之间。所述的鞋体组件还包括脚底绑带，脚底绑带设置于脚底前板与脚底后板的连接处。所述的大腿本体内侧还设置有大腿绑带。本专利技术具有以下优点：1、本专利技术的机械结构简单，加工精度要求较低，容易实现。2、各部件结构相对简单，使用传统的加工方法就可以达到要求，而不用采取很新的加工仪器和加工技术，这大大的减少了成本和加工周期。3、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，避免行走过程中髋关节结构和人体的臀部产生干涉，大大的增强了助力外骨骼机器人的舒适性。4、踝关节组件具有三个自由度，分别能够让踝关节实现伸/展、旋内/旋外、外翻/内翻这三个运动，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。5、在背部设置背部支架，背部支架模块主要用于动力元件液压缸泵和油箱放置，并且是负重主要的承担者，为使用者减负。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为鞋体组件的拆分结构示意图；图3为鞋体组件的组装结构示意图；图4为踝关节组件的拆分结构示意图；图5为踝关节的侧面结构示意图；图6为图5的左视结构示意图；图7为小腿分别与连接杆和膝关节的连接示意图；图8为髋关节组件的结构示意图；图中：1-鞋体组件，2-踝关节组件，3-小腿，4-膝关节，5-大腿组件，6-髋关节组件，7-背部支架，8-橡胶鞋垫，9-脚底前板，10-脚底后板，11-传感器，12-连接块，13-铰接板，14-转动副，15-连接杆，16-转柱，17-垫板，18-脚底绑带，19-安装座A，20-油缸A，21-安装座B，22-油缸B，23-大腿绑带，24-髋关节本体，25-髋关节绑带，26-背部支架安装块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。如图1所示，一种助力外骨骼机器人，它包括鞋体组件1、踝关节组件2、小腿3、膝关节4、大腿组件5、髋关节组件6和背部支架7，如图2和图3所示，所述的鞋体组件1包括橡胶鞋垫8、脚底前板9和脚底后板10，橡胶鞋垫8具有减缓冲击的效果，脚底前板9和脚底后板10为可承受重量的金属材料制成，一方面使得穿戴着感觉舒适另一方面又能承受负重，所述的脚底前板9设置于橡胶鞋垫8的上表面前部，脚底后板10设置于橡胶鞋垫8的上表面后部，脚底前板9和脚底后板10连接；如图4、图5和图6所示，所述的踝关节组件2包括连接块12、铰接板13、转动副14、和连接杆15，连接块12的下端垂直固定于脚底后板10的外侧边缘处，连接块12的上端与铰接板13的下端铰接相连，铰接板13的上部穿设于转动副14的内部，铰接板13的上部开有孔，所述的连接杆15的下端一侧设置有水平方向延伸的转柱16，转柱16穿过铰接板13，并与转动副14相连，踝关节组件2具有三个自由度，分别能够让踝关节实现伸/展、旋内/旋外、外翻/内翻这三个运动，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；如图7所示，所述的连接杆15的上端与小腿3的下端相连，小腿3的下部还开有U形槽，一方面为了减重，减少转动惯量以减少控制过程中的惯性影响，另一方面可以作为小腿3长度调节的主要实现方法，所述的膝关节4为L形结构，膝关节4内装有编码器，作为控制信号的主要参数之一，小腿3的上端与膝关节4的L形结构转角处铰接相连；如图1所示，所述的大腿组件5包括大腿本体、油缸A20和油缸B22，所述的大腿本体的下端与膝关节4的竖直段顶部铰接相连，大腿本体的前侧固定安装有安装座A19，所述的油缸A20的尾部铰接安装在安装座A19上，油缸A20的输出端与大腿本体的上部铰接相连，所述的大腿本体后侧上部固定安装有安装座B22，油缸B21的尾部铰接安装于安装座B22上，油缸B21的输出端铰接安装在膝关节4的水平段末端；如图8所示，所述的髋关节组件6包括髋关节本体24和髋关节绑带25，髋关节本体24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，避免行走过程中髋关节结构和人体的臀部产生干涉，增强舒适性，髋关节本体24设置于大腿本体的顶部，髋关节绑带25设置于髋关节本体24上；所述的髋关节绑带25的后侧还固定有背部支架安装块26，所述的背部支架7固定于背部支架安装块26上，背部支架7主要用于动力元件液压缸泵和油箱放置，并且是负重主要的承担者。如图2所示，所述的橡胶鞋垫8与脚底前板9之间、橡胶鞋垫8与脚底后板10之间分别设置有传感器11，用来采集数据作为控制方案的反馈。如图4所示，所述的转柱16上还套装有垫板17，垫板17位于铰接板13与连接杆15之间。如图1所示，所述的鞋体组件1还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种助力外骨骼机器人，其特征在于：它包括鞋体组件（1）、踝关节组件（2）、小腿（3）、膝关节（4）、大腿组件（5）、髋关节组件（6）和背部支架（7），所述的鞋体组件（1）包括橡胶鞋垫（8）、脚底前板（9）和脚底后板（10），所述的脚底前板（9）设置于橡胶鞋垫（8）的上表面前部，脚底后板（10）设置于橡胶鞋垫（8）的上表面后部，脚底前板（9）和脚底后板（10）连接；所述的踝关节组件（2）包括连接块（12）、铰接板（13）、转动副（14）、和连接杆（15），连接块（12）的下端垂直固定于脚底后板（10）的外侧边缘处，连接块（12）的上端与铰接板（13）的下端铰接相连，铰接板（13）的上部穿设于转动副（14）的内部，铰接板（13）的上部开有孔，所述的连接杆（15）的下端一侧设置有水平方向延伸的转柱（16），转柱（16）穿过铰接板（13），并与转动副（14）相连；所述的连接杆（15）的上端与小腿（3）的下端相连，所述的膝关节（4）为L形结构，小腿（3）的上端与膝关节（4）的L形结构转角处铰接相连；所述的大腿组件（5）包括大腿本体、油缸A（20）和油缸B（22），所述的大腿本体的下端与膝关节（4）的竖直段顶部铰接相连，大腿本体的前侧固定安装有安装座A（19），所述的油缸A（20）的尾部铰接安装在安装座A（19）上，油缸A（20）的输出端与大腿本体的上部铰接相连，所述的大腿本体后侧上部固定安装有安装座B（22），油缸B（21）的尾部铰接安装于安装座B（22）上，油缸B（21）的输出端铰接安装在膝关节（4）的水平段末端；所述的髋关节组件（6）包括髋关节本体（24）和髋关节绑带（25），髋关节本体（24）设置于大腿本体的顶部，髋关节绑带（25）设置于髋关节本体（24）上；所述的髋关节绑带（25）的后侧还固定有背部支架安装块（26），所述的背部支架（7）固定于背部支架安装块（26）上。...

【技术特征摘要】
1.一种助力外骨骼机器人，其特征在于：它包括鞋体组件（1）、踝关节组件（2）、小腿（3）、膝关节（4）、大腿组件（5）、髋关节组件（6）和背部支架（7），所述的鞋体组件（1）包括橡胶鞋垫（8）、脚底前板（9）和脚底后板（10），所述的脚底前板（9）设置于橡胶鞋垫（8）的上表面前部，脚底后板（10）设置于橡胶鞋垫（8）的上表面后部，脚底前板（9）和脚底后板（10）连接，所述的橡胶鞋垫（8）与脚底前板（9）之间、橡胶鞋垫（8）与脚底后板（10）之间分别设置有传感器（11）；所述的踝关节组件（2）包括连接块（12）、铰接板（13）、转动副（14）、和连接杆（15），连接块（12）的下端垂直固定于脚底后板（10）的外侧边缘处，连接块（12）的上端与铰接板（13）的下端铰接相连，铰接板（13）的上部穿设于转动副（14）的内部，铰接板（13）的上部开有孔，所述的连接杆（15）的下端一侧设置有水平方向延伸的转柱（16），转柱（16）穿过铰接板（13），并与转动副（14）相连；小腿（3）的下部还开有U形槽，所述的连接杆（15）的上端与小腿（3）的下端相连，踝关节组件（2）具有三个自由度，分别能够让踝关节实现伸/展、旋内/旋外、外翻/内翻三个运动，所述的膝关节（4）为L形结构，小腿（3）的上端...

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