一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人，包括鞋体组件、小腿杆Ⅰ、小腿杆Ⅱ、长度调节装置、液压驱动装置、大腿杆Ⅰ、大腿杆Ⅱ、背架组件、安全气囊、护具、拐杖和无线遥控；所述鞋体组件与小腿杆Ⅱ固定连接，所述长度调节装置分为小腿杆长度调节装置与大腿杆长度调节装置，小腿杆长度调节装置上端与小腿杆Ⅰ固定连接，下端与小腿杆Ⅱ固定连接，大腿杆长度调节装置上端与大腿杆Ⅰ固定连接，下端与大腿杆Ⅱ固定连接，所述拐杖安插在鞋体组件的固定圆台中，所述无线遥控放置于使用者身上。本实用新型专利技术具有安全性能高，运行时间长，能够根据人体的身形进行适应性调整，能够辅助使用者顺利完成直线移动、避障和上下楼梯。

A wearable lower limb mobile exoskeleton robot

The utility model discloses a wearable lower extremity mobile exoskeleton robot, which comprises a shoe body component, a leg pole I, a leg pole II, a length adjusting device, a hydraulic driving device, a leg pole I, a leg pole II, a backrest component, a safety airbag, a protective device, a crutch and a wireless remote control; the shoes body component and a leg pole II are fixed. The length adjusting device is divided into a leg length adjusting device and a leg rod length adjusting device. The upper end of the leg rod length adjusting device is fixed with the leg rod I, the lower end is fixed with the leg rod II, the upper end of the leg rod length adjusting device is fixed with the leg rod I, and the lower end is fixed with the leg rod II. The crutch is inserted in a fixed circular table of the shoe body component, and the wireless remote control is placed on the user. The utility model has high safety performance, long running time, adaptability adjustment according to human body shape, and can assist users to complete straight line movement, obstacle avoidance and ascending and descending stairs smoothly.

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人
本技术涉及一种辅助移动的医疗器械，尤其涉及一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人。
技术介绍
如今，我国因疾病或交通事故导致下肢瘫痪的患者日益增多，而且随着社会逐渐进入人口老龄化阶段，越来越多的中老年人受关节功能退化、骨质疏松、腿部肌肉劳损等各种因素的影响出现了下肢酸软乏力等症状，严重影响了行走及上下楼梯等基本日常活动的同时，也给社会和家庭带来沉重的负担。为了解决这类问题，除了采取传统的体育锻炼、中医保健治疗、医疗器械辅助等常规性办法保证中老年人群的正常机体运动之外，开发研制助力机器人技术成为当前解决下肢瘫痪患者以及中老年人群行动不便最有效的新型智能化护理措施。其中，可穿戴式外骨骼机器人技术是与人体关系最为密切的一类。但现有的外骨骼机器人设备不能根据人体的身形进行适应性的调整，安全性能低，运行时间短，并且使用者在进行直线移动、避障、上下楼梯时十分困难。
技术实现思路
本技术旨在解决上述问题，提供了一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人，具有安全性能高，运行时间长，能够根据人体的身形进行适应性调整、完善了设备与人体之间的协调性，能够辅助使用者顺利完成直线移动、避障和上下楼梯。本技术采用的具体技术方案如下：一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人，包括鞋体组件、小腿杆Ⅰ、小腿杆Ⅱ、长度调节装置、液压驱动装置、大腿杆Ⅰ、大腿杆Ⅱ、背架组件、安全气囊、护具、拐杖和无线遥控；所述鞋体组件与小腿杆Ⅱ固定连接，所述长度调节装置分为小腿杆长度调节装置与大腿杆长度调节装置，小腿杆长度调节装置上端与小腿杆Ⅰ固定连接，下端与小腿杆Ⅱ固定连接，大腿杆长度调节装置上端与大腿杆Ⅰ固定连接，下端与大腿杆Ⅱ固定连接，所述液压驱动装置分为小腿杆液压驱动装置与大腿杆液压驱动装置，小腿杆液压驱动装置一端与小腿杆Ⅰ固定连接，另一端与大腿杆Ⅱ固定连接，大腿杆液压驱动装置一端与大腿杆Ⅰ固定连接，另一端与背架组件中的股骨杆固定连接，所述安全气囊分为腿部安全气囊与背部安全气囊，腿部安全气囊固定在大腿杆Ⅱ前侧，背部安全气囊固定在背架组件后侧，所述护具分为小腿杆护具与大腿杆护具，小腿杆护具安装在小腿杆Ⅰ内侧，大腿杆护具安装在大腿杆Ⅱ内侧，所述拐杖安插在鞋体组件的固定圆台中，所述无线遥控放置于使用者身上。优选的，所述鞋体组件包括摄像头、固定圆台、U型槽立柱、脚底架、脚底板、脚绳、履带、驱动轮、传动轮、驱动轴、传动轴、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、步进电机和传动轴承；所述用于采集路况信息的摄像头安装在脚底架前端，所述U型槽立柱固定在脚底架后端，所述具有内孔的固定圆台安装在摄像头后端，所述脚底板安装在脚底架底部凹槽内，所述脚绳固连在脚底架中部，防止使用者双脚与下肢外骨骼机器人发生滑动，所述传动轴和驱动轴均安装在脚底架凹槽的通孔内，且在通孔内安装有传动轴承，所述步进电机安装在脚底架上，所述驱动轮固连在驱动轴两端，所述传动轮固连在传动轴两端，所述驱动轮和传动轮通过履带连接，安装在步进电机输出轴末端的齿轮Ⅱ带动安装在驱动轴上的齿轮Ⅰ转动，通过步进电机的旋转运动带动驱动轮和传动轮转动，使可穿戴式下肢移动外骨骼机器人能够辅助使用者完成直线移动。优选的，所述背架组件包括背架、背带、太阳能电池板、控制箱、无线接收器、舵机、联轴器、轴承、丝杠、滑杠、股骨杆、紧定螺母、螺栓和底盖；所述背带固定在背架一侧，所述控制箱通过螺栓固定在背架上，所述用于收集能量的太阳能电池板固定在控制箱上表面，所述用于接收无线遥控信号的无线接收器安装在控制箱的侧面，所述底盖通过螺栓固定在背架底面，所述穿插股骨杆螺纹孔内的丝杠两端螺纹的旋向相反，所述穿插股骨杆圆孔内的滑杠末端与紧定螺母固定连接，所述丝杠、滑杠和具有螺纹孔与圆孔的股骨杆均安装在背架底部凹槽内，所述丝杠一端穿过轴承通过联轴器与舵机连接，另一端穿过轴承安装在背架凹孔内，通过无线遥控控制舵机转动来调节丝杠两侧股骨杆之间的距离，实现对不同使用者腰部尺寸的适应性调整。优选的，所述长度调节装置包括U型双连接头、支撑杆、铰链、滑块和调节丝杠；所述调节丝杠两侧对称安装具有自锁性的滑块，所述支撑杆的一端通过铰链与U型双连接头铰接，另一端通过铰链与滑块铰接，通过旋转调节丝杠控制滑块移动来分别调节长度调节装置的小腿杆长度调节装置与大腿杆长度调节装置两端U型双连接头之间的距离，实现对不同使用者的小腿与大腿长度尺寸的适应性调整。优选的，所述液压驱动装置包括液压缸、I型接头、双耳座、U型接头和扁连接头；所述固定在液压缸上的扁连接头与双耳座铰接，所述I型接头一端与液压缸活动杆螺纹连接，另一端与U型接头铰接，通过无线遥控控制小腿杆液压驱动装置与大腿杆液压驱动装置的液压缸伸缩运动实现对小腿杆与大腿杆动作的精确控制，辅助使用者顺利完成避障和上下楼梯。本技术的有益效果如下：(1)安全性能高；使用者可以使用拐杖维持上下楼梯时身体的平衡，防止重心偏移，若检测到使用者有摔倒倾向，安全气囊会迅速打开，防止使用者因摔倒而受到伤害，提高了安全性能。(2)运行时间长；太阳能电池板能够连续把采集的太阳能转化为电能存储到控制箱中，延长了运行时间。(3)能够根据人体的身形进行适应性调整；通过无线遥控控制舵机转动来调节丝杠两侧股骨杆之间的距离，实现对不同使用者腰部尺寸的适应性调整，通过旋转调节丝杠控制滑块移动来分别调节长度调节装置两端U型双连接头之间的距离，实现对不同使用者的小腿与大腿长度尺寸的适应性调整，完善了设备与人体之间的协调性。(4)能够辅助使用者顺利完成直线移动、避障和上下楼梯；操作手中的无线遥控发送信号经无线接收器给控制箱，通过控制箱控制鞋体组件中步进电机的旋转和液压驱动装置中液压缸的伸缩，使可穿戴式下肢移动外骨骼机器人辅助使用者完成直线移动、避障和上下楼梯。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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的附图。图1：本技术一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人的整体结构示意图；图2：本技术一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人的鞋体组件结构示意图；图3：本技术一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人的背架组件结构示意图；图4：本技术一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人的长度调节装置结构示意图；图5：本技术一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人的液压驱动装置结构示意图；图6：本技术一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人的安全气囊打开结构示意图。符号说明：1、背架组件，101、背架，102、背带，103、底盖，104、股骨杆，105、滑杠，106、丝杠，107、轴承，108、联轴器，109、紧定螺母，110、舵机，111、控制箱，112、无线接收器，113、螺栓，114、太阳能电池板，2、拐杖，3、大腿杆Ⅰ，4、护具，5、安全气囊，6、小腿杆Ⅰ，7、长度调节装置，701、U型双连接头，702、支撑杆，703、滑块，704、调节丝杠，705、铰链，8、鞋体组件，801、摄像头，802、固定圆台，803、脚绳，804、U型槽立柱，805、脚底架，806、步进电机，807、传动轴，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人，其特征在于：包括鞋体组件、小腿杆Ⅰ、小腿杆Ⅱ、长度调节装置、液压驱动装置、大腿杆Ⅰ、大腿杆Ⅱ、背架组件、安全气囊、护具、拐杖和无线遥控；所述鞋体组件与小腿杆Ⅱ固定连接，所述长度调节装置分为小腿杆长度调节装置与大腿杆长度调节装置，小腿杆长度调节装置上端与小腿杆Ⅰ固定连接，下端与小腿杆Ⅱ固定连接，大腿杆长度调节装置上端与大腿杆Ⅰ固定连接，下端与大腿杆Ⅱ固定连接，所述液压驱动装置分为小腿杆液压驱动装置与大腿杆液压驱动装置，小腿杆液压驱动装置一端与小腿杆Ⅰ固定连接，另一端与大腿杆Ⅱ固定连接，大腿杆液压驱动装置一端与大腿杆Ⅰ固定连接，另一端与背架组件中的股骨杆固定连接，所述安全气囊分为腿部安全气囊与背部安全气囊，腿部安全气囊固定在大腿杆Ⅱ前侧，背部安全气囊固定在背架组件后侧，所述护具分为小腿杆护具与大腿杆护具，小腿杆护具安装在小腿杆Ⅰ内侧，大腿杆护具安装在大腿杆Ⅱ内侧，所述拐杖安插在鞋体组件的固定圆台中，所述无线遥控放置于使用者身上。

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人，其特征在于：包括鞋体组件、小腿杆Ⅰ、小腿杆Ⅱ、长度调节装置、液压驱动装置、大腿杆Ⅰ、大腿杆Ⅱ、背架组件、安全气囊、护具、拐杖和无线遥控；所述鞋体组件与小腿杆Ⅱ固定连接，所述长度调节装置分为小腿杆长度调节装置与大腿杆长度调节装置，小腿杆长度调节装置上端与小腿杆Ⅰ固定连接，下端与小腿杆Ⅱ固定连接，大腿杆长度调节装置上端与大腿杆Ⅰ固定连接，下端与大腿杆Ⅱ固定连接，所述液压驱动装置分为小腿杆液压驱动装置与大腿杆液压驱动装置，小腿杆液压驱动装置一端与小腿杆Ⅰ固定连接，另一端与大腿杆Ⅱ固定连接，大腿杆液压驱动装置一端与大腿杆Ⅰ固定连接，另一端与背架组件中的股骨杆固定连接，所述安全气囊分为腿部安全气囊与背部安全气囊，腿部安全气囊固定在大腿杆Ⅱ前侧，背部安全气囊固定在背架组件后侧，所述护具分为小腿杆护具与大腿杆护具，小腿杆护具安装在小腿杆Ⅰ内侧，大腿杆护具安装在大腿杆Ⅱ内侧，所述拐杖安插在鞋体组件的固定圆台中，所述无线遥控放置于使用者身上。2.根据权利要求1所述的一种可穿戴式下肢移动外骨骼机器人，其特征在于：所述鞋体组件包括摄像头、固定圆台、U型槽立柱、脚底架、脚底板、脚绳、履带、驱动轮、传动轮、驱动轴、传动轴、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ、步进电机和传动轴承；所述用于采集路况信息的摄像头安装在脚底架前端，所述U型槽立柱固定在脚底架后端，所述具有内孔的固定圆台安装在摄像头后端，所述脚底板安装在脚底架底部凹槽内，所述脚绳固连在脚底架中部，防止使用者双脚与下肢外骨骼机器人发生滑动，所述传动轴和驱动轴均安装在脚底架凹槽的通孔内，且在通孔内安装有传动轴承，所述步进电机安装在脚底架上，所述驱动轮固连在驱动轴两端，所述传动轮固连在传动轴两端，所述驱动轮和传动轮通过履带连接，安装在步进电机输出轴末端的齿轮Ⅱ带动安装在驱动轴上的齿轮Ⅰ转动，通过步进电机的旋转运动带动驱动轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟佩思，杨凯歌，郑义，刘坤华，赵晓贺，倪伟，李文娟，刘敬华，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东,37