外骨骼下肢与穿戴式机器人制造技术

一种外骨骼下肢，具有上连接端、腿部运动装置与足部连接装置：所述上连接端用于接受用户上部躯体承受的载荷；所述腿部运动装置具有第一本体与第二本体，所述第一本体与所述上连接端通过第一铰接部铰接，所述第一本体与所述第二本体具有相对直线运动；所述足部连接装置穿戴于所述用户的足部，并与所述第二本体通过第二铰接部铰接，所述相对直线运动沿所述第一铰接部与所述第二铰接部之间的连接线方向。一种穿戴式机器人，具有背负装置及分设于用户双腿的所述外骨骼下肢，所述背负装置穿戴于用户的上部躯干并与所述上连接端连接。本发明专利技术提供了一种自适应能力强、运动灵活性佳的外骨骼下肢与穿戴式机器人。

Exoskeleton lower limbs and wearable robot

A lower extremity exoskeleton, with the connecting end connection device, leg movement device and foot: the connection end is used for receiving the user load upper torso bear; the leg movement device has a first body and the second body, the first main body and the connecting end through the first hinge part is hinged with the. The first main body and the second body has a relative linear motion; the foot connecting device worn on the user's foot, and through the hinged part is hinged with the body, the connecting line between the direction of relative movement along the first hinge part and the second part of the hinge. A wearable robot has a backpack device and a exoskeleton lower limb which is arranged on the legs of the user, and the backpack device is worn on the upper torso of the user and connected with the upper connecting end. The invention provides an exoskeleton lower limb and a wearable robot with strong adaptive ability and good motion flexibility.

【技术实现步骤摘要】
外骨骼下肢与穿戴式机器人
本专利技术属于机械
，具体地来说，是一种外骨骼下肢与穿戴式机器人。
技术介绍
下肢外骨骼机器人是一种用于为人体下肢提供助力的机械装置，具有辅助负载搬运、增强人体机能等功能，发展前景良好，日益成为机器人领域的研究重点。目前的下肢外骨骼机器人采用多关节的构型，即具有完整的髋关节、膝关节与踝关节，以贴合人体下肢的结构形态。同时人机连接部位有用户的大腿、小腿及足部，其机构繁复、连接配合部件众多，容易与人体发生运动干涉，且自重大，严重影响穿戴者的运动灵活性与舒适性。更为严重的问题在于，人体的膝关节为滑膜关节，当小腿相对大腿转动时，小腿的旋转中心随膝关节而具有位置变化。而下肢外骨骼机器人的膝关节为机械关节，其回转中心固定。显然地，在用户行走过程中，人机膝关节之间运动不同步。同时，下肢外骨骼机器人的结构件与人体的尺寸存在偏差，引起人机运动干涉，干扰穿戴者的运动。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种外骨骼下肢与穿戴式机器人，具有良好的自适应能力与运动灵活性。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种外骨骼下肢，具有上连接端、腿部运动装置与足部连接装置：所述上连接端用于接受用户上部躯体承受的载荷；所述腿部运动装置具有第一本体与第二本体，所述第一本体与所述上连接端通过第一铰接部铰接，所述第一本体与所述第二本体具有相对直线运动；所述足部连接装置穿戴于所述用户的足部，并与所述第二本体通过第二铰接部铰接，所述相对直线运动沿所述第一铰接部与所述第二铰接部之间的连接线方向。作为上述技术方案的改进，所述第一铰接部为至少具有两个转动自由度的运动副。作为上述技术方案的进一步改进，所述第二铰接部为至少具有两个转动自由度的运动副。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一本体与所述第二本体还具有以所述相对直线运动的运动方向为轴的转动自由度。作为上述技术方案的进一步改进，所述第一铰接部设于所述用户的大腿内侧，和/或所述第二铰接部设于所述用户的足部内侧。作为上述技术方案的进一步改进，所述外骨骼下肢还具有用于测量所述腿部运动装置与所述上连接端之间角位移的角位移传感器。一种穿戴式机器人，具有背负装置及分设于用户双腿的所述外骨骼下肢，所述背负装置穿戴于用户的上部躯干并与所述上连接端连接。作为上述技术方案的改进，所述背负装置具有穿戴部与用于装载重物的载物部，所述载物部一端与所述穿戴部连接，另一端与所述上连接端远离所述第一铰接部的一端连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述穿戴部具有肩背穿戴部和/或腰髋穿戴部，所述肩背穿戴部穿戴于所述用户的肩背部，所述腰髋穿戴部穿戴于所述用户的髋部，所述肩背穿戴部和/或所述腰髋穿戴部远离所述用户的一侧与所述载物部连接。作为上述技术方案的进一步改进，所述背负装置上设有控制单元与动力单元，所述控制单元用于控制所述腿部运动装置的运动状态，所述动力单元用于对所述穿戴式机器人提供动力与能量。本专利技术的有益效果是：具有可伸缩的腿部运动装置，腿部运动装置两端分别铰接上连接端与足部连接装置，去除传统设计中具有的膝关节，避免发生旋转中心不重合而发生运动干涉，同时大幅度降低外骨骼下肢的自重与空间占用，并具有运动过程的自适应能力，避免因腿长偏差发生运动干涉，自适应能力强、运动灵活性佳。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1是本专利技术实施例1提供的外骨骼下肢的第一示意图；图2是本专利技术实施例1提供的外骨骼下肢的第二示意图；图3是本专利技术实施例1提供的外骨骼下肢的力学分析图；图4是本专利技术实施例1提供的穿戴式机器人的第一示意图；图5是本专利技术实施例1提供的穿戴式机器人的第二示意图。主要元件符号说明：1000-穿戴式机器人，0100-外骨骼下肢，0110-上连接端，0120-腿部运动装置，0121-第一本体，0122-第二本体，0130-足部连接装置，0140-第一铰接部，0150-第二铰接部，0200-背负装置，0210-穿戴部，0211-肩背穿戴部，0212-腰髋穿戴部，0220-载物部。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对外骨骼下肢与穿戴式机器人进行更全面的描述。附图中给出了外骨骼下肢与穿戴式机器人的优选实施例。但是，外骨骼下肢与穿戴式机器人可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对外骨骼下肢与穿戴式机器人的公开内容更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在外骨骼下肢与穿戴式机器人的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。实施例1请结合参阅图1～3，外骨骼下肢0100具有上连接端0110、腿部运动装置0120与足部连接装置0130，用于改善外骨骼机器人的运动灵活性，避免于人体行走过程发生人机间的运动干涉，提供理想助力并保证人体安全。外骨骼下肢0100的主要构造举其要者详述如下。外骨骼下肢0100所具有的上连接端0110用于接受用户上部躯体承受的载荷。上连接端0110属于承载部件，应具有足够的刚强度。其可采用多种构造方式，如杆件、板件等。在一个示范性的实施例中，上连接端0110以刚性杆制成，无折弯变形而具有较佳的力传递灵敏度。在另一个实施例中，上连接端0110尚可以弹性件制成，可沿力的传递方向弹性变形，具有较佳的缓冲性能。外骨骼下肢0100所具有的腿部运动装置0120是主要的助力部，用于承受自上连接端0110输入的载荷，并具有与用户下肢运动对应的运动自由度，减轻用户下肢于行走中的运动阻碍。腿部运动装置0120具有第一本体0121与第二本体0122，第一本体0121与上连接端0110通过第一铰接部0140铰接，第二本体0122与足部连接装置0130连接。第一本体0121与第二本体0122具有相对直线运动，使腿部运动装置0120具有伸缩能力，可与行走过程中的用户下肢同步伸缩，避免发生机构阻碍。其中，第一本体0121与第二本体0122的相对直线运动可以多种形式实施，包括伸缩缸、电动推杆、电缸、丝杠传动机构等可实现直线运动的结构。显然地，第一本体0121与第二本体0122一方面提供传动能力，另一方面提供伸缩调节能力。实际应用中，自上连接端0110输入的载荷，经第一本体0121与第二本体0122而传入足部连接装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外骨骼下肢，其特征在于，具有上连接端、腿部运动装置与足部连接装置：所述上连接端用于接受用户上部躯体承受的载荷；所述腿部运动装置具有第一本体与第二本体，所述第一本体与所述上连接端通过第一铰接部铰接，所述第一本体与所述第二本体具有相对直线运动；所述足部连接装置穿戴于所述用户的足部，并与所述第二本体通过第二铰接部铰接，所述相对直线运动沿所述第一铰接部与所述第二铰接部之间的连接线方向。

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼下肢，其特征在于，具有上连接端、腿部运动装置与足部连接装置：所述上连接端用于接受用户上部躯体承受的载荷；所述腿部运动装置具有第一本体与第二本体，所述第一本体与所述上连接端通过第一铰接部铰接，所述第一本体与所述第二本体具有相对直线运动；所述足部连接装置穿戴于所述用户的足部，并与所述第二本体通过第二铰接部铰接，所述相对直线运动沿所述第一铰接部与所述第二铰接部之间的连接线方向。2.根据权利要求1所述的外骨骼下肢，其特征在于，所述第一铰接部为至少具有两个转动自由度的运动副。3.根据权利要求1所述的外骨骼下肢，其特征在于，所述第二铰接部为至少具有两个转动自由度的运动副。4.根据权利要求1所述的外骨骼下肢，其特征在于，所述第一本体与所述第二本体还具有以所述相对直线运动的运动方向为轴的转动自由度。5.根据权利要求1所述的外骨骼下肢，其特征在于，所述第一铰接部设于所述用户的大腿内侧，和/或所述第二铰接部设于所述用户的足部内侧。6.根据权利要求1所述的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：李满天，邓静，李生广，王鑫，蒋振宇，蔡昌荣，刘国才，
申请(专利权)人：深圳龙海特机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44