一种外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术提供了一种外骨骼机器人，包括：电源系统、控制系统、躯干束缚系统、髋部回转系统、下肢束缚系统、减震助力鞋及拐杖；电源系统包括：主电源系统及备用电源系统；所述髋部回转系统包括：腰部支撑板、腰部连接板、髋关节回转装置、相对于髋关节回转装置在水平方向中实现枢转运动的回转板，所述拐杖与回转板固定连接。通过本发明专利技术，简化了外骨骼机器人的产品结构，降低了制造成本，并实现了断电后保持人体姿态，提高了使用的安全性与可靠性。

Exoskeleton robot

The present invention provides an exoskeleton robot, including: power supply system, control system, trunk restraint system, hip rotation system, lower extremity restraint system, damping shoes and crutches; power supply system includes: a main power supply system and power supply system; the hip rotary system includes a waist support plate, a connecting plate, waist hip rotary device, relative to the rotary plate hip rotary device can pivot in the horizontal direction movement, fixedly connected with the rotary plate and a crutch. According to the invention, the product structure of the exoskeleton robot is simplified, the manufacturing cost is reduced, and the posture of the human body is maintained after the power is cut off.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可穿戴设备
，尤其涉及一种外骨骼机器人。
技术介绍
近年来，针对老年人和下肢有运动障碍的病人进行康复训练的外骨骼机器人得到了应用和推广，它突破传统康复训练方法，将机器人主动控制技术和假肢“助走”功能结合，佩戴于肢体残疾人身上进行步态康复训练。传统的外骨骼机器人通常用于对身体存在残疾或者骨折病人的康复训练，存在使用功能单一的缺陷。公开号为CN102670377A的中国专利技术专利公开了“一种外骨骼可穿戴式下肢康复训练机器人装置”，其仅仅是一种人体腰部以下的部位进行康复训练的医疗康复装置，且脚踏板无法适应人体在行走过程中脚掌与脚跟会形成周期性的扭转的特性，从而导致患者使用非常不舒适且存在康复效果不佳的问题；同时也存在结构复杂笨重的缺陷。授权公告号为CN101810533B的中国专利技术专利公开了“助行外骨骼康复机器人”，其虽然能够实现辅助行走的功能，但是同样存在机构复杂，制造成本较高的缺陷。上述现有技术为了保持人体平衡，通常在需要依靠支架或者体积较大的辅助装置来实现平衡。显然这种技术路线也无法适应室内室外的灵活使用。如果病人需要外出散步，则需要多人将穿着上述可穿戴设备的病人移动至室外，从而同样存在使用不方便的缺陷。此外，现有技术中类似的外骨骼机器人通常为残疾人或者骨折病人设计，其应用场所与应用人群有很大的限制。现有技术中并为公开为健康人群所定制的具有外骨骼机器人。最后，目前上文所述的可穿戴的外骨骼机器人在断电后会出现无法控制人体姿态的问题。穿戴者可能会出现倾倒的危险。有鉴于此，有必要对现有技术中的外骨骼机器人予以改进，以解决上述问题。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于揭示一种外骨骼机器人，用以实现简化结构，降低制造成本，并实现断电后保持人体姿态，提高使用的安全性与可靠性。为实现上述目的，本专利技术提供了一种外骨骼机器人，包括：电源系统、控制系统、躯干束缚系统、髋部回转系统、下肢束缚系统、减震助力鞋及拐杖；所述电源系统包括：主电源系统及备用电源系统；所述髋部回转系统包括：腰部支撑板、腰部连接板、髋关节回转装置、相对于髋关节回转装置在水平方向中实现枢转运动的回转板，所述拐杖与回转板固定连接；所述躯干束缚系统包括：背部支撑板、胸部束缚带、肩部束缚带及背部连接板；所述背部支撑板及背部连接板为一体式结构，并与背包连接；所述肩部束缚带的一端连接背部连接板，另一端连接胸部束缚带；所述背部支撑板与腰部支撑板连接，所述背包中内置电源系统；所述下肢束缚系统包括：若干相互分离的支撑杆、活动连接在支撑杆关节部的自锁关节以及与支撑杆连接的若干腿部束缚带，所述减震助力鞋与支撑杆垂直固定连接；所述减震助力鞋包括：护板、上鞋底板、下鞋底板、防滑层及助力机构；所述下鞋底板由可相对枢转的脚掌部与脚跟部铰接而成；所述助力机构包括对称布置的两个电机、输出齿轮及固定电机的盒体，所述盒体嵌入上鞋底板中，所述脚掌部设置第一合页部，所述脚跟部设置第二合页部，所述第一合页部与第二合页部开设同轴配置的孔部，所述第一合页部的孔部设有与输出齿轮啮合的内齿轮，所述电机内置角度传感器，所述控制系统接收角度传感器发送的检测信号，控制电机间歇性地输出扭力，以驱动脚跟部相对于脚掌部枢转。作为本专利技术的进一步改进，所述控制系统包括计算机系统、单片机或者可编程逻辑控制器。作为本专利技术的进一步改进，所述拐杖由活动伸缩的第一管段及第二管段套接而成，所述第一管段上开设有若干限位孔；所述胸部束缚带及腿部束缚带为弹性材质，并采用尼龙粘扣围合固定。作为本专利技术的进一步改进，所述支撑杆包括相互收容的内支撑杆与外支撑杆，以及锁止螺母；所述外支撑杆开设有纵长延伸并具有锁止孔的凹槽，所述锁止螺母垂直延伸入锁止孔中并与内支撑杆相抵，以限制内支撑杆与外支撑杆的对向移动。作为本专利技术的进一步改进，所述自锁关节包括：呈圆柱状且内部中空的外壳，以及相对于外壳转动的枢转部；所述外壳的圆弧面上开设有弧形开口，在所述弧形开口的两侧分布对称设置且被外壳收容的固定块、驱动弹簧、滑块、止回弹块、止回基座、复位弹簧、磁性件及继电器；所述外壳的圆形端部的内部开设有用于夹持滑块的两个平行布置的滑槽；所述止回弹块与止回基座铰接，枢转部与位于自锁关节下方的支撑杆连接，支撑杆从弧形开口处伸出外壳的外侧；所述固定块通过驱动弹簧连接滑块，所述复位弹簧设置在止回弹块与止回基座之间，以向止回弹块提供径向弹力；向继电器短暂通电以形成磁极并吸引磁件，以带动止回弹块以枢转部为轴转动，使滑块在驱动弹簧的驱动下沿滑槽滑动并夹紧支撑杆；当停止向继电器通电后，继电器消磁，以使止回弹块在复位弹簧的驱动下复位，以限制滑块在滑槽内的滑动并通过止回弹块夹紧支撑杆。作为本专利技术的进一步改进，所述减震助力鞋还包括：设置于支撑板与上鞋底板之间的抗挠机构，所述抗挠机构由垂直交叉布置的第一枢接部、第二枢接部及万向节组成；所述第一枢转部中插接第一转动轴，第二枢转部中插接第二传动轴，所述第一传动轴、第二传动轴与设置于第一枢转部与第二枢转部交叉点上的万向节刚性连接。作为本专利技术的进一步改进，所述滑块面向弧形开口的侧面包覆缓冲层。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过本专利技术，简化了外骨骼机器人的产品结构，降低了制造成本，并实现了断电后保持人体姿态，提高了使用的安全性与可靠性。附图说明图1为本专利技术外骨骼机器人的立体图；图2为本专利技术外骨骼机器人的侧视图；图3为本专利技术外骨骼机器人的正视图；图4为图1所示出的外骨骼机器人中所装配的减震助力鞋的立体图；图5为图4所示出的减震助力鞋的爆炸图；图6为图1中所示的外骨骼机器人中所装配的自锁关节的立体图；图7为沿图6中所出的外骨骼机器人的自锁关节中的弧形开口处的横截面示意图；图8为图7中标号为A处的放大图；图9为滑块夹持支撑杆时沿图7中视角B方向的结构示意图。具体实施方式下面结合附图所示的各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。请参图1至图9所示出的本专利技术一种外骨骼机器人的一种具体实施方式。参图1至图4所示，该外骨骼机器人，包括：电源系统、控制系统、躯干束缚系统、髋部回转系统、下肢束缚系统、减震助力鞋60及拐杖30。电源系统包括：主电源系统及备用电源系统。电源系统既可以放置在背包101中，也可以放置在减震助力鞋60内部。主电源系统采用磷酸铁锂电池、镍氢电池或者锂电池。备用电源系统可采用纽扣电池或者碱性电池，并为自锁关节40和/或减震助力鞋60提供短暂的电力供应。髋部回转系统包括：腰部支撑板200、腰部连接板201、髋关节回转装置203、相对于髋关节回转装置203在水平方向中实现枢转运动的回转板202，所述拐杖30与回转板202固定连接。髋关节回转装置203支持前后方向的运动，回转板202支持水平方向内的运动，并进一步限制为在水平方向内实现180度的水平摆动幅度。具体的，该外骨骼机器人的髋部回转系统包括两个腰部连接板201，并分别设置在腰部支撑板200的两侧，并与髋关节回转装置203连接。躯干束缚系统包括：背部支撑板102、胸部束缚带106、肩部束缚带103及背部连接板107。背部支撑板102本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外骨骼机器人，其特征在于，包括：电源系统、控制系统、躯干束缚系统、髋部回转系统、下肢束缚系统、减震助力鞋及拐杖；所述电源系统包括：主电源系统及备用电源系统；所述髋部回转系统包括：腰部支撑板、腰部连接板、髋关节回转装置、相对于髋关节回转装置在水平方向中实现枢转运动的回转板，所述拐杖与回转板固定连接；所述躯干束缚系统包括：背部支撑板、胸部束缚带、肩部束缚带及背部连接板；所述背部支撑板及背部连接板为一体式结构，并与背包连接；所述肩部束缚带的一端连接背部连接板，另一端连接胸部束缚带；所述背部支撑板与腰部支撑板连接，所述背包中内置电源系统；所述下肢束缚系统包括：若干相互分离的支撑杆、活动连接在支撑杆关节部的自锁关节以及与支撑杆连接的若干腿部束缚带，所述减震助力鞋与支撑杆垂直固定连接；所述减震助力鞋包括：护板、上鞋底板、下鞋底板、防滑层及助力机构；所述下鞋底板由可相对枢转的脚掌部与脚跟部铰接而成；所述助力机构包括对称布置的两个电机、输出齿轮及固定电机的盒体，所述盒体嵌入上鞋底板中，所述脚掌部设置第一合页部，所述脚跟部设置第二合页部，所述第一合页部与第二合页部开设同轴配置的孔部，所述第一合页部的孔部设有与输出齿轮啮合的内齿轮，所述电机内置角度传感器，所述控制系统接收角度传感器发送的检测信号，控制电机间歇性地输出扭力，以驱动脚跟部相对于脚掌部枢转。...

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼机器人，其特征在于，包括：电源系统、控制系统、躯干束缚系统、髋部回转系统、下肢束缚系统、减震助力鞋及拐杖；所述电源系统包括：主电源系统及备用电源系统；所述髋部回转系统包括：腰部支撑板、腰部连接板、髋关节回转装置、相对于髋关节回转装置在水平方向中实现枢转运动的回转板，所述拐杖与回转板固定连接；所述躯干束缚系统包括：背部支撑板、胸部束缚带、肩部束缚带及背部连接板；所述背部支撑板及背部连接板为一体式结构，并与背包连接；所述肩部束缚带的一端连接背部连接板，另一端连接胸部束缚带；所述背部支撑板与腰部支撑板连接，所述背包中内置电源系统；所述下肢束缚系统包括：若干相互分离的支撑杆、活动连接在支撑杆关节部的自锁关节以及与支撑杆连接的若干腿部束缚带，所述减震助力鞋与支撑杆垂直固定连接；所述减震助力鞋包括：护板、上鞋底板、下鞋底板、防滑层及助力机构；所述下鞋底板由可相对枢转的脚掌部与脚跟部铰接而成；所述助力机构包括对称布置的两个电机、输出齿轮及固定电机的盒体，所述盒体嵌入上鞋底板中，所述脚掌部设置第一合页部，所述脚跟部设置第二合页部，所述第一合页部与第二合页部开设同轴配置的孔部，所述第一合页部的孔部设有与输出齿轮啮合的内齿轮，所述电机内置角度传感器，所述控制系统接收角度传感器发送的检测信号，控制电机间歇性地输出扭力，以驱动脚跟部相对于脚掌部枢转。2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述控制系统包括计算机系统、单片机或者可编程逻辑控制器。3.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述拐杖由活动伸缩的第一管段及第二管段套接而成，所述第一管段上开设有若干限位孔；所述胸部束缚带及腿部束缚带为弹性材质，并采...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈炎冬，强陈，曹亚玲，杨敏，孙方明，
申请(专利权)人：无锡太湖学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32