一种纯人力外骨骼下肢系统技术方案

本发明专利技术创造提供了一种纯人力外骨骼下肢系统，包括胯部组件和腿部组件，腿部组件包括腿部连接件一，腿部连接件一与胯部组件的端部铰接，腿部连接件一与大腿杆件的一端固接，大腿杆件的下部设置有与小腿随动的第四平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构的下端连接有具有延伸脚掌功能的第五平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构还铰接有用于放置足部的足下连接板，足下连接板与第五平行四边形运动机构通过连杆连接。本发明专利技术创造能够更为灵活精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等，人穿着外骨骼，不但可以提高人体负重能力，降低对劳动量和机械操作技术熟练程度，机械穿着在人体外，本身也是一种对人自身的保护。

【技术实现步骤摘要】
一种纯人力外骨骼下肢系统
本专利技术创造属于机械外骨骼
，尤其是涉及一种纯人力外骨骼下肢系统。
技术介绍
人体外骨骼助力机器人起源于美国1966年的哈德曼助力机器人的设想及研发，到今天整体仍处于研发阶段，能源供给装置以及高度符合人体动作敏捷及准确程度要求的控制系统和力的传递装置都有待大力投入研发和试验尝试。在外骨骼的研究成果方面以美国和日本技术研究最为先进。美国的重点在军事陆军作战，日本则更贴近日常生活及医疗辅助。我国在此领域还处在初级阶段，大部分停留在理论层面上，主要研究的应用为医学康复机械外骨骼的支撑机构、控制系统、伺服系统理论等。并没有复杂系统技术实体产品生产，我们在这一领域还和较为领先的日本美国相差甚远。助力机器的本质就是将人类本身的力量和动作速度放大几倍甚至上千倍。外骨骼作为高精度模仿人类动作的机械，其技术的发展和优化不但为军事和医疗添翼，也将在未来建筑领域以及制造领域做出无法估量和比拟的贡献。在可穿戴贴附型方面越来越趋向于材料的坚韧轻质化，能源的低耗化，控制的无缝化，驱动的流畅化。这就要求构造材料为坚韧质轻的弹性复合材料，使外骨骼在保障穿用者的的同时，减少能量消耗。其能源提供装置要尽可能的将自然能源转化为外骨骼所能使用的能源，并能保证支持做够长的时间。而其控制系统的安装，要求使用者穿上该装备后能够正常活动并保证动作流畅。在建筑上，带助力的外骨骼将比一般塔吊，机械臂更为灵活精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等。人穿着建筑型外骨骼，不但可以提高人体负重能力，降低对劳动量和机械操作技术熟练程度，机械穿着在人体外，本身也是一种对人自身的保护。在制造方面也是如此。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种纯人力外骨骼下肢系统，以解决上述问题。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种纯人力外骨骼下肢系统，包括胯部组件和腿部组件，腿部组件包括腿部连接件一，腿部连接件一与胯部组件的端部铰接，腿部连接件一与大腿杆件的一端固接，大腿杆件的下部设置有与小腿随动的第四平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构的下端连接有具有延伸脚掌功能的第五平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构还铰接有用于放置足部的足下连接板，足下连接板与第五平行四边形运动机构通过连杆连接。进一步的，胯部组件包括相对于横向连接件对称设置的一对胯部连接件一，胯部连接件一的一端的上端面与横向连接件的一端的下端面铰接，胯部连接件一的另外一端的下端面与胯部连接件二的一端上端面铰接，两个胯部连接件二相对于横向连接件对称设置，胯部连接件二的另外一端的上端面与胯部连接件三的一端的下端面铰接，胯部连接件三相对于横向连接件对称设置，胯部连接件三的另外一端与腿部组件的上端铰接。进一步的，第四平行四边形运动机构包括大腿杆件、小腿杆件一、小腿杆件二和小腿杆件三，大腿杆件与小腿杆件三平行设置，小腿杆件一和小腿杆件二平行设置，小腿杆件一的一端和小腿杆件二的一端分别与大腿杆件铰接，小腿杆件三的端部分别与小腿杆件一的另一端、小腿杆件二的另一端铰接。进一步的，足侧连接杆与小腿杆件一与小腿杆件三的铰接点铰接，足侧连接杆的下端内侧固接水平设置的足下连接板，足下连接板与足侧连接杆垂直设置。进一步的，第五平行四边形运动机构包括L型直角连杆的前直角臂、脚步连杆、延伸脚掌和第五平行四边形运动机构的小腿杆件二的下部，L型直角连杆的直角处与小腿杆件二与小腿杆件三的铰接点处铰接，L型直角连杆的开口朝下，L型直角连杆的靠前的一端与脚步连杆的一端铰接，脚步连杆的另外一端与延伸脚掌的一端铰接，小腿杆件二的下端与延伸脚掌的另外一端铰接。进一步的，L型直角连杆的靠后的一端与足后连杆的一端铰接，足后连杆的另外一端与足下连接板的后端铰接。进一步的，延伸脚掌为直角形的结构，延伸脚掌的下端面为平面，延伸脚掌的斜面的两端分别与小腿杆件二和脚步连杆的端部铰接。相对于现有技术，本专利技术创造所述的一种纯人力外骨骼下肢系统具有以下优势：(1)本专利技术创造能够更为灵活精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等，人穿着外骨骼，不但可以提高人体负重能力，降低对劳动量和机械操作技术熟练程度，机械穿着在人体外，本身也是一种对人自身的保护；(2)本专利技术创造为纯人力驱动式，即无需外部动力源而直接由穿戴者利用自身肢体力量进行驱动，当人体腿部运动时，牵动与人体捆绑的机械部分同步运动，此部分机械再通过平行四边形结构带动外伸部分同时运动，从而达到了外延机器人外骨骼的设计要求；(3)本专利技术创造利用较少的却是必要的自由度来实现辅助行走，这样既降低了机构的整体复杂程度，并且还能提高装置的效率，借助此外骨骼的辅助操作者可以完成一些高难度的任务。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1为本专利技术创造实施例的纯人力外骨骼系统的结构示意图；图2为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼上肢系统的结构示意图；图3为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼躯干系统的结构示意图；图4为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼下肢系统的结构示意图；附图标记说明：1、纯人力外骨骼上肢系统；101、大臂杆件；102、大臂横杆；103、大臂竖杆；104、大臂延伸件；105、小臂控制件；106、小臂控制横杆；107、小臂杆件；108、小臂延伸件；109、控制连接件；110、弯曲刚性杆；111、手部控制件；112、手臂延伸杆；2、纯人力外骨骼躯干系统；201、上横梁；202、下横梁；203、左边框；204、右边框；205、合页；206、躯干竖直杆；207、上连接件；208、上转动套；2081、凸起部；209、下转动套；2091、缺口部；210、下连接件；211、挡板；212、固定销；213、球面副；214、横向连接件；3、纯人力外骨骼下肢系统；301、胯部连接件一；302、胯部连接件二；303、胯部连接件三；304、大腿杆件；3041、腿部连接件一；3042、腿部连接件二；3043、腿部连接件三；305、小腿杆件一；306、小腿杆件二；307、小腿杆件三；308、足侧连接杆；309、足下连接板；310、L型直角连杆；311、脚步连杆；312、延伸脚掌；313、足后连杆。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯人力外骨骼下肢系统，其特征在于：包括胯部组件和腿部组件，腿部组件包括腿部连接件一(3041)，腿部连接件一(3041)与胯部组件的端部铰接，腿部连接件一(3041)与大腿杆件(304)的一端固接，大腿杆件(304)的下部设置有与小腿随动的第四平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构的下端连接有具有延伸脚掌(312)功能的第五平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构还铰接有用于放置足部的足下连接板(309)，足下连接板(309)与第五平行四边形运动机构通过连杆连接。

【技术特征摘要】
1.一种纯人力外骨骼下肢系统，其特征在于：包括胯部组件和腿部组件，腿部组件包括腿部连接件一(3041)，腿部连接件一(3041)与胯部组件的端部铰接，腿部连接件一(3041)与大腿杆件(304)的一端固接，大腿杆件(304)的下部设置有与小腿随动的第四平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构的下端连接有具有延伸脚掌(312)功能的第五平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构还铰接有用于放置足部的足下连接板(309)，足下连接板(309)与第五平行四边形运动机构通过连杆连接。2.根据权利要求1所述的纯人力外骨骼下肢系统，其特征在于：胯部组件包括相对于横向连接件(214)对称设置的一对胯部连接件一(301)，胯部连接件一(301)的一端的上端面与横向连接件(214)的一端的下端面铰接，胯部连接件一(301)的另外一端的下端面与胯部连接件二(302)的一端上端面铰接，两个胯部连接件二(302)相对于横向连接件(214)对称设置，胯部连接件二(302)的另外一端的上端面与胯部连接件三(303)的一端的下端面铰接，胯部连接件三(303)相对于横向连接件(214)对称设置，胯部连接件三(303)的另外一端与腿部组件的上端铰接。3.根据权利要求1所述的纯人力外骨骼下肢系统，其特征在于：第四平行四边形运动机构包括大腿杆件(304)、小腿杆件一(305)、小腿杆件二(306)和小腿杆件三(307)，大腿杆件(304)与小腿杆件三(307)平行设置，小腿杆件一(305)和小腿杆件二(306)平行设置，小腿杆件一(305)的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙江宏，刘昌霖，
申请(专利权)人：天津大衍天成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12