一种行走助力器制造技术

本发明专利技术涉及一种行走助力器，结构如下：一根环状固定腰带的两侧各铆接一连接片，并通过两连接片各依次连接合页块、电动关节、腿支架，电源电池、电机驱动、单片机依次相连并固定在固定腰带背面；电动关节包括依次相连的减速器挡盖、减速器压盖、谐波减速器、电机底板和电机，腿支架中的螺旋形输出片顶端连接在电动关节的减速器挡盖上，腿部固定皮带的一端连接于螺旋形输出片的末端，另一端固定于螺旋输出片中部；三轴加速度陀螺仪粘附于螺旋输出片顶端并通过导线与单片机连接，两个红外距离传感器也通过导线连接在单片机上，电动关节的电机通过导线与电机驱动相连。本发明专利技术的结构根据人体仿生原理进行设计，有效提升了其使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种行走助力器
本专利技术涉及一种行走助力器，尤其涉及一种针对老年人、残疾人等腿脚不便人群设计的一种行走助力装置，可以在行走时对腿部进行助力，达到行走时省力的目的。
技术介绍
针对因各种腿部问题而行走不便者，国内外市场上有一些行走助力器。目前，主要的行走助力装置包括：(1)适用于较重病人的手扶式助力器，它是通过手扶活动支架发生位移而实现人体的移动，其主要作用为稳定，携带和使用都不方便，适用范围较小，使用人群少；(2)适用于锻炼健身的压力滑轮系列，目前尚无完全成熟的产品，且对健康状况，交通路况等要求较高，对行走弱势群体帮助不大；(3)灵活方便的拐杖，其主要作用是稳定，没有从根本上解决行走中抬腿无力的问题。重要的是以上所述各种行走方式有的忽略了自身重量所能产生的运动势能，有的忽视了行走不便的弱势群体。
技术实现思路
为了改善和提高现有行走助力装置的适用范围和实用性，本专利技术提供了一种适用范围较广、学习能力较强的行走助力器。使用者只需将该助力器穿戴在身上，助力器的传感系统会自动感知使用者的运动趋势，将该运动数据反馈至控制系统，通过驱动系统实现电动关节的运动，模拟人行走时腿部髋关节的运动状态，实现助力的功能。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种行走助力器，其特征在于，所述的助力器包括：一根环状固定腰带，腰带两侧各铆接一连接片，并通过两连接片各依次连接合页块、电动关节、腿支架，控制装置固定在固定腰带背面，两个三轴加速度陀螺仪及两个红外距离传感器与控制装置相连；所述控制装置包括：一电源电池连接电机驱动，电机驱动与单片机相连；所述的合页块包括通过芯轴连接的内合页片和外合页片；所述的电动关节包括依次相连的减速器挡盖、减速器压盖、谐波减速器、电机底板和电机，盖有减速器压盖的减速器挡盖连接在谐波减速器上，谐波减速器嵌入电机底板的正面凹槽内，电机固定于电机底板背面并与谐波减速器通过平键连接，减速器压盖也固定于电机底板上；所述的腿支架包括：腿部固定皮带的一端连接于螺旋形输出片的末端，另一端固定于螺旋输出片中部，固定的位置可上下调节；所述外合页片连接在电动关节的电机底板上，螺旋形输出片顶端连接在电动关节的减速器挡盖上，两个三轴加速度陀螺仪分别粘附于两侧螺旋输出片顶端并通过导线与单片机连接，两个红外距离传感器也通过导线连接在单片机上，电动关节的电机通过导线与电机驱动相连。上述腿部固定皮带的另一端上设置一挂钩通过定位螺栓固定于螺旋形输出片的定位孔中。上述电源电池采用15V/12AH的锂离子电池。上述红外距离传感器为采用LM393比较器的红外壁障模块，三轴加速度陀螺仪为GY-521MPU-6050模块。有益效果：本专利技术适用于老年人等抬腿无力、迈步沉重的人群，能使其迈步轻快，提高生活质量，亦可用于残疾人行走或上下楼梯时的助力，节省体力，减少了使用拐杖和轮椅的烦恼。助力器的结构根据人体仿生原理进行设计，有效提升了其使用性能。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图：其中：1-固定腰带；2-连接片；3-合页块；4-电动关节；5-螺旋形输出片；6-固定皮带。图2是本专利技术的后视图：其中，1-固定腰带；2-连接片；3-合页块；4-电动关节；5-螺旋形输出片；6-固定皮带，36-电源电池；37-单片机；38-电机驱动；39-红外距离感应器。图3是本专利技术的合页块的结构示意图：其中，11-芯轴；12-合页内片；13-合页外片；26，27-安装孔；28，29芯轴孔。图4是本专利技术的电动关节的爆炸图：其中，5-螺旋形输出片；8-减速器挡盖；9-减速器压盖；10-谐波减速器；11-芯轴；12-合页内片；13-合页外片；14-电机底板；15-电机；7，16，18，20，23，25-螺栓；17，19，22，24-螺母；21-垫圈；35-三轴加速度陀螺仪。图5是本专利技术电动关节的侧视图：其中，35-三轴加速度陀螺仪。图6是本专利技术的腿支架的结构示意图：其中，5-螺旋形输出片；6-固定皮带；30-安装孔；31－定位孔；32－皮带勾；33－固定螺钉。具体实施方式下面通过附图和具体实施方式对本专利技术做进一步阐述。助力器的结构如图1所示，主要有固定腰带1，连接片2，合页块3，电动关节4，螺旋形输出片5，腿部固定皮带6。整个助力器以腰带1固定在腰部，腰带两侧与连接片2通过铆接的方式延伸到大腿外侧，连接片2另一端与合页块3连接，合页块连接电动关节4，电动关节4的电机输出连接至螺旋形输出片5，螺旋形输出片的另一端延伸到膝盖上方，通过腿部固定皮带6将这端固定在腿部，控制装置固定在腰带背部，辅以三轴加速度陀螺仪和红外距离传感器，实时检测使用者的运动数据反馈，从而调整助力器的工作状态。为了保证助力器的输出动力，选用高速电机加大传动比谐波减速器的方式作为助力系统的动力源，助力器的核心部件为电动关节，相对于液压或气压驱动，电动关节可以有效减轻装置的体积和质量，提高了系统的舒适性。图2为助力器后视图，其中控制系统固定于腰带背部，电源电池为锂离子电池36，为电机驱动38供15V电，电机驱动38给单片机37供5V电，电机驱动38通过导线连接电动关节的电机，红外距离传感器39和三轴加速度陀螺仪35通过导线与单片机37连接，传感器和陀螺仪将采集到的行走数据反馈至单片机37，单片机将该信号进行分析处理，并通过电机驱动38控制两侧电机的运行。图4为电动关节的爆炸图，腰带通过连接片2固定于合页内片12，芯轴11将合页内片12和合页外片13连接，合页外片13与电机底板14通过螺栓16和螺母17固定，将减速器10嵌入电机底板14的槽中，减速器挡盖8通过螺栓7与减速器10一面固定，减速器另一面通过螺栓与电机底板14固定，减速器压盖9盖于减速器挡盖8上，通过螺栓23和螺母24与电机底板固定，电机15通过平键与减速器连接，并通过螺栓18、螺母19、螺栓20、垫圈21、螺母22与电机底板14固定。减速器挡盖5作为电动关节的输出端，连接螺旋形输出片5的顶端，两者通过螺栓25固定，螺旋形输出片5的顶端上粘附陀螺仪35，螺旋形输出片另一端通过皮带固定于腿部。为了改善助力器的灵活性，在连接片与电动关节之间设计了合页块，增加电动关节的自由度，使其能够更好与人体腿部贴合，提高助力器佩戴的舒适性。如图3所示，合页块主要包括三个部分，合页内片12，合页外片13以及芯轴11，将芯轴11插入合页内片12和合页外片13的孔28和29内，将两者连接，其可以在与芯轴垂直的平面内作180°自由旋转。合页内片12安装孔26通过螺栓与连接片2相连，合页外片13安装孔27通过螺栓与电机底板14相连。图6为由螺旋形输出片和腿部固定皮带组成的腿支架，安装孔30通过螺栓与减速器挡盖8固定，固定皮带6与皮带勾32连接，固定螺栓33穿入定位孔31将皮带6与螺旋形输出片5固定，螺旋形输出片上设计了三个定位孔，固定螺栓可插入三个定位孔中的任意一个，对固定皮带6的上下位置进行调节，以适应不同人群舒适度的需求。整个助力器以腰带1固定在腰部，腰带两侧与连接片2通过铆接的方式延伸到大腿外侧，连接片2另一端与合页块3连接，合页块连接电动关节4，电动关节4的电机输出端连接至螺旋形输出片5，螺旋形输出片的另一端延伸到膝盖上方，通过腿部固定皮带6将这端固定在腿部，控制装置固定在腰带背本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种行走助力器，其特征在于，所述的助力器包括：一根环状固定腰带，腰带两侧各铆接一连接片，并通过两连接片各依次连接合页块、电动关节、腿支架，控制装置固定在固定腰带背面，两个三轴加速度陀螺仪及两个红外距离传感器与控制装置相连；所述控制装置包括：一电源电池连接电机驱动，电机驱动与单片机相连；所述的合页块包括通过芯轴连接的内合页片和外合页片；所述的电动关节包括依次相连的减速器挡盖、减速器压盖、谐波减速器、电机底板和电机，盖有减速器压盖的减速器挡盖连接在谐波减速器上，谐波减速器嵌入电机底板的正面凹槽内，电机固定于电机底板背面并与谐波减速器键通过平键连接，减速器压盖也固定于电机底板上；所述的腿支架包括：腿部固定皮带的一端连接于螺旋形输出片的末端，另一端固定于螺旋输出片中部；所述外合页片连接在电动关节的电机底板上，螺旋形输出片顶端连接在电动关节的减速器挡盖上，三轴加速度陀螺仪粘附于螺旋输出片顶端并通过导线与单片机连接，两个红外距离传感器也通过导线连接在单片机上，电动关节的电机通过导线与电机驱动相连。

【技术特征摘要】
1.一种行走助力器，其特征在于，所述的助力器包括：一根环状固定腰带，腰带两侧各铆接一连接片，并通过两连接片各依次连接合页块、电动关节、腿支架，控制装置固定在固定腰带背面，两个三轴加速度陀螺仪及两个红外距离传感器与控制装置相连；所述控制装置包括：一电源电池连接电机驱动，电机驱动与单片机相连；所述的合页块包括通过芯轴连接的内合页片和外合页片；所述的电动关节包括依次相连的减速器挡盖、减速器压盖、谐波减速器、电机底板和电机，盖有减速器压盖的减速器挡盖连接在谐波减速器上，谐波减速器嵌入电机底板的正面凹槽内，电机固定于电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31