一种丝杠式下肢爬楼助力装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种丝杠式下肢爬楼助力装置，包括腰部支撑部、执行部、腿部固定件、控制器；执行部可活动连接在腰部支撑部下方，腿部固定件可调节高度的安装在执行部上，所述控制器安装在腰部支撑部上，所述控制器包含电源；所述执行部包括一个及以上执行部组件，每个执行部组件均包括安装座、电机、丝杠、丝杠螺帽支架、摆杆、推拉杆；摆杆两端分别活动连接在腰部支撑部和安装座上，推拉杆两端分别活动连接在腰部支撑部和丝杠螺帽支架上，电机连接丝杠，并安装在安装座底部，丝杠螺帽支架可往复运动的连接在丝杠上，电源驱动连接电机。本发明专利技术的有益效果：用于腿部功能正常但是运动能力不足的用户爬楼过程。

A screw type lower limb climbing building support device

The invention discloses a screw type lower limb climbing building support device, which includes the waist support part, the executive part, the leg fixed part and the controller; the executive part is movable connected under the waist support part, and the leg fixed part is adjustable height on the executive part, the controller is installed on the waist support section, and the controller package is installed. The executive part consists of an installation seat, a motor, a screw, a screw cap support, a swing rod, a push and pull rod, and the two ends of the swing rod are connected to the waist support and the mounting seat respectively. The two ends of the push and pull rods are connected to the waist support and the screw respectively, respectively. On the cap bracket, the motor is connected with the screw rod, and is installed at the bottom of the mounting seat. The screw nut bracket can be reciprocally connected on the screw rod, and the power supply is connected with the motor. The beneficial effect of the invention is that the climbing process is used for users with normal leg function but insufficient athletic ability.

【技术实现步骤摘要】
一种丝杠式下肢爬楼助力装置
本专利技术涉及一种康复机器人，尤其涉及的是一种丝杠式下肢爬楼助力装置。
技术介绍
对于老年人来说，上下楼梯是一件繁重的体力劳动，这不仅给老年人自身带来痛苦，也给家属造成了巨大负担，还严重限制了老年人活动，直接影响生活质量。为解决上述问题，在康复机器人领域，提供了一些爬楼助力装置，但一般的下肢助力装置为全下肢部分或全助力，结构复杂、造价昂贵、需经专人指导或培训；整体结构沉重，穿戴舒适性差；在便携要求下，助力装置选用的小型直流电机输出转矩小，对减速器要求高且输出转矩的上限低。如文献“KenYASUHARA.WalkingAssistDevicewithStrideManagementSystem[J].HondaR&DTechnicalReview,2009.10:57-66”中提供了一种小型便携式下肢辅助步行装置，采用盘式电机结合行星齿轮的执行器结构，装置的输出力矩小，主要用于跑步及步行的到位训练；该装置为简化结构，速度控制采用的是开环形式；另外，为了减小体积，装置的控制板和电源封装在腰部支撑架内；装置框架为柔性结构，一定范围内尺寸可调。但就下肢助力而言，仍然存在助力较差、运行不稳定、装置整体刚度不足等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供了一种兼顾助力好、运行稳定以及装置整体刚度强的丝杠式下肢爬楼助力装置。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本专利技术包括腰部支撑部、执行部、腿部固定件、控制器；执行部可活动连接在腰部支撑部下方，腿部固定件可调节高度的安装在执行部上，所述控制器安装在腰部支撑部上，所述控制器包含电源和控制模块；所述执行部包括一个及以上执行部组件，每个执行部组件均包括安装座、电机、丝杠、丝杠螺帽支架、摆杆、推拉杆；摆杆一端可活动连接在腰部支撑部，一端固定连接在安装座上，推拉杆一端活动连接在腰部支撑部上，另一端可活动连接在丝杠螺帽支架上，电机连接丝杠，并安装在安装座底部，丝杠螺帽支架可往复运动的连接在丝杠上，电源驱动连接电机。优选的，所述腰部支撑部为包括镜像安装的两个腰部支撑部组件、第一连接件；所述腰部支撑部组件包括固定板、调节板、若干第一活动连接件，两个腰部支撑部组件的固定板的一端通过第一连接件连接在一起，另一端分别连接第一活动连接件，所述调节板设置若干调节孔，调节孔间隔竖直排列，第一活动连接件的另一端连接在调节孔处；第一连接件包括第一连接板、一个及以上第二活动连接件，第二活动连接件对称的分别安装在第一连接板两端。优选的，所述第一活动连接件、第二活动连接件均为关节轴承，且均为四个。优选的，所述执行部包括两套执行部组件，两套执行部组件镜像安装在腰部支撑部的两端下方。优选的，执行部组件还包括直线导轨、导轨滑块、至少两个缓冲器、铰接座、减速器、第二连接件、第三活动连接件、第四活动连接件、第五活动连接件；直线导轨固定在安装座上，导轨滑块可沿直线导轨上下滑动的连接在直线导轨上，所述丝杠螺帽支架一面固定连接在导轨滑块上，另一面固定在铰接座上，铰接座活动连接推拉杆，缓冲器分别处于直线导轨两端并固定在安装座上，电机与减速器连接，减速器固定安装在安装座上，第二连接件底面固定在安装座顶面，顶部设有与摆杆连接的螺纹孔，摆杆通过第三活动连接件连接第二连接件，所述推拉杆一端通过第四活动连接件连接腰部支撑部，另一端通过第五活动连接件连接铰接座。优选的，丝杠两端设有限位块，限位块固定在安装座上，且处于直线导轨两端的缓冲器之间的距离小于丝杆两端限位块之间的距离。优选的，所述电机为集成型伺服步进电机，所述减速器为行星减速器。优选的，所述腿部固定件包括绑带、绑带调整块，绑带调整块可调节高度的安装在安装座外侧，绑带固定在绑带调整块上。优选的，还包括背带，背带由若干条可调节松紧的带子连接而成，每一条带子中部均设有一个双向插扣，所述背带固定在腰部支撑部。优选的，根据权利要求1所述的一种丝杠式下肢爬楼助力装置，其特征在于，所述安装座为盒状结构，且背面设有若干减重孔以及用于安装腿部固定件的安装孔。本专利技术相比现有技术具有以下优点：(1)穿戴前检测用户爬楼步态周期，通过控制器调节执行部的运动参数，对使用者采取针对性的设计，且使用时，电机连接减速器，带动丝杠转动使得丝杠螺帽支架直线往返运动产生的推拉力传递到推拉杆上，形成强大助力，可帮助腿部功能正常但是运动能力不足用户的爬楼过程，例如老年人爬楼；(2)腰部支撑部，背带，以及腿部固定件均采用可调节的方式，适应各种身材身高的使用者，更为方便；(3)集成型伺服步进电机内置电机驱动器和编码器，可以保证速度的闭环控制，从而确保了最终执行部运动的稳定性，步进电机适于低速正反转运动，动力输出稳定；(4)在丝杠螺帽支架行程极限的两端，设置了缓冲器，避免滚珠丝杠螺帽支架行程中的刚性碰撞，保护结构安全；(5)安装座采用镁合金材质，相比于铝合金，在强度差别不大的前提下，其质量降低约1/3，为进一步降低质量，安装座开设了减重腰孔，使整个装置轻便。附图说明图1是本专利技术一种丝杠式下肢爬楼助力装置的结构示意图；图2是图1中腰部支撑部组件的结构示意图；图3是执行部组件结构示意图；图4是腰部支撑部与背带连接结构示意图；图5是安装座的结构示意图。图中标号：腰部支撑部1、执行部2、腿部固定件3、控制器4、背带5、腰部支撑部组件11、固定板111、调节板112、调节孔1121、第一活动连接件113、第一连接件12、第一连接板121、第二活动连接件122、执行部组件21、安装座211、减重孔2111、安装孔2112、电机212、丝杠213、限位块2131、丝杠螺帽支架214、摆杆215、第二连接件2151、第三活动连接件2152、推拉杆216、第四活动连接件2161、第五活动连接件2162、直线导轨217、导轨滑块2171、缓冲器2172、铰接座218、减速器219、绑带31、绑带调整块32、带子51、双向插扣52。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，并结合图4所示，本实施例一种丝杠式下肢爬楼助力装置包括腰部支撑部1、执行部2、腿部固定件3、控制器4；执行部2可活动连接在腰部支撑部1下方，腿部固定件3可调节高度的安装在执行部2上，所述控制器4安装在腰部支撑部1上，所述控制器2包含电源和控制模块，电源为直流电源，为驱动电机提供能量，控制模块可以调节执行部2的运动参数。所述执行部2包括一个及以上两个执行部组件21，每个执行部组件21均包括安装座211、电机212、丝杠213、丝杠螺帽支架214、摆杆215、推拉杆216；摆杆215一端可活动连接在腰部支撑部1，一端固定连接在安装座211上，推拉杆216一端活动连接在腰部支撑部1上，另一端可活动连接在丝杠螺帽支架214上，电机212连接丝杠213，并安装在安装座211底部，丝杠螺帽支架214可往复运动的连接在丝杠213上，电源驱动连接电机212。由图1所示，摆杆215与推拉杆216倾斜的角度不同，为了使推拉杆216能够产生更多的向前上方的助力，推拉杆216与竖直方向的倾角小于摆杆215与竖直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种丝杠式下肢爬楼助力装置，其特征在于，包括腰部支撑部、执行部、腿部固定件、控制器；执行部可活动连接在腰部支撑部下方，腿部固定件可调节高度的安装在执行部上，所述控制器安装在腰部支撑部上，所述控制器包含电源和控制模块；所述执行部包括一个及以上执行部组件，每个执行部组件均包括安装座、电机、丝杠、丝杠螺帽支架、摆杆、推拉杆；摆杆一端可活动连接在腰部支撑部，一端固定连接在安装座上，推拉杆一端活动连接在腰部支撑部上，另一端可活动连接在丝杠螺帽支架上，电机连接丝杠，并安装在安装座底部，丝杠螺帽支架可往复运动的连接在丝杠上，电源驱动连接电机。

【技术特征摘要】
1.一种丝杠式下肢爬楼助力装置，其特征在于，包括腰部支撑部、执行部、腿部固定件、控制器；执行部可活动连接在腰部支撑部下方，腿部固定件可调节高度的安装在执行部上，所述控制器安装在腰部支撑部上，所述控制器包含电源和控制模块；所述执行部包括一个及以上执行部组件，每个执行部组件均包括安装座、电机、丝杠、丝杠螺帽支架、摆杆、推拉杆；摆杆一端可活动连接在腰部支撑部，一端固定连接在安装座上，推拉杆一端活动连接在腰部支撑部上，另一端可活动连接在丝杠螺帽支架上，电机连接丝杠，并安装在安装座底部，丝杠螺帽支架可往复运动的连接在丝杠上，电源驱动连接电机。2.根据权利要求1所述的一种丝杠式下肢爬楼助力装置，其特征在于，所述腰部支撑部为包括镜像安装的两个腰部支撑部组件、第一连接件；所述腰部支撑部组件包括固定板、调节板、若干第一活动连接件，两个腰部支撑部组件的固定板的一端通过第一连接件连接在一起，另一端分别连接第一活动连接件，所述调节板设置若干调节孔，调节孔间隔竖直排列，第一活动连接件的另一端连接在调节孔处；第一连接件包括第一连接板、一个及以上第二活动连接件，第二活动连接件对称的分别安装在第一连接板两端。3.根据权利要求2所述的一种丝杠式下肢爬楼助力装置，其特征在于，所述第一活动连接件、第二活动连接件均为关节轴承，且均为四个。4.根据权利要求1所述的一种丝杠式下肢爬楼助力装置，其特征在于，所述执行部包括两套执行部组件，两套执行部组件镜像安装在腰部支撑部的两端下方。5.根据权利要求4所述的一种丝杠式下肢爬楼助力装置，其特征在于，执...

【专利技术属性】
技术研发人员：王飞，张岩岭，程超，钱超，陶睿鹏，戴维，王琪，于振中，李文兴，
申请(专利权)人：哈工大机器人合肥国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：安徽,34