一种柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人，由腰部调节组件1、髋关节驱动组件2、髋关节组件3、膝关节驱动组件4、膝关节组件5、第一伸缩结构6、第二伸缩结构7、可调节柔性穿戴式结构8、足部调节结构9九大部分组成，本发明专利技术的下肢外骨骼机器人，其可以很好的嵌入到下肢康复外骨骼的结构装置中，满足不同身高使用者的需求。下肢康复外骨骼机器人在穿戴者坐下/起立过程中稳定性与适应性好，在不增加穿戴者本身负重的情况下，提高效率并维持重心的稳定性、提高穿戴者安全性，同时，也减少下肢外骨骼机器人本身的能耗。

A Flexible Wearable Lower Limb Exoskeleton Robot

The invention discloses a flexible wearable lower extremity exoskeleton robot, which consists of a waist adjusting device 1, a hip driving device 2, a hip joint component 3, a knee driving device 4, a knee joint component 5, a first telescopic structure 6, a second telescopic structure 7, an adjustable flexible wearable structure 8, and a foot adjusting device 99. The lower extremity exoskeleton robot of the invention can be used as a lower extremity exoskeleton robot. It is well embedded in the structure device of Lower Limb Rehabilitation Exoskeleton to meet the needs of users of different height. The lower limb rehabilitation exoskeleton robot has good stability and adaptability in the process of the wearer sitting/standing. Without increasing the wearer's own weight, it can improve efficiency, maintain the stability of the center of gravity, improve the safety of the wearer, and also reduce the energy consumption of the lower limb exoskeleton robot itself.

【技术实现步骤摘要】
一种柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人
本专利技术涉及一种柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人。
技术介绍
下肢行走是人体的重要功能之一，许多神经系统疾病如脑卒中、脊髓损伤等都会导致下肢运动障碍，除此之外，骨折、肌肉损伤等伤病也可能会涉及到下肢行走功能。我国作为人口大国，下肢功能障得患者的人数不可小觑。因此，下肢功能障碍的治疗与康复受到了人们的高度重视。在康复医学领域，步行训练是下肢功能障碍康复中的重要手段之一。因此，下肢康复辅助装置的使用在康复治疗中显得十分必要。下肢外骨骼是下肢康复机器人中的典型代表之一，此类康复机器人基于仿生学原理设计，结合人体工程学，能穿戴于患肢，实现更自然有效的康复训练,具有较大的实用价值和研究意义。传统的下肢外骨骼机器人是一种可穿戴在操作者身体外部的一种机械装置，它可给穿戴外骨骼的人提供支撑、保护，及増强运动能力。但传统的下肢外骨骼机器人装备存在质量大、结构功能单一、工作时间短、售价高以及穿戴不方便等缺点，不适合需要部分行走辅助的弱行走能力的老年人群体以及关节损伤、膝关节炎患。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种结构简单，操作方便，成本低廉的柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人，其可以很好的嵌入到下肢康复外骨骼的结构装置中，满足不同身高使用者的需求。下肢康复外骨骼机器人在穿戴者坐下/起立过程中稳定性与适应性好，在不增加穿戴者本身负重的情况下，提高效率并维持重心的稳定性、提高穿戴者安全性，同时，也减少下肢外骨骼机器人本身的能耗。本专利技术采取的具体技术方案是：一种柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人，由腰部调节组件1、髋关节驱动组件2、髋关节组件3、膝关节驱动组件4、膝关节组件5、第一伸缩结构6、第二伸缩结构7、可调节柔性穿戴式结构8、足部调节结构9九大部分组成，其中：所述腰部调节组件1由后腰板1-1、侧腰杆1-2、平动滑块1-3、调节滑块1-4四部分构成，其中后腰板1-1由后腰板板筋1-1-1、板筋滑槽1-1-2、固接滑道块1-1-3组成，目的是实现在后腰板1-1上的宽度调节；其中侧腰杆1-2由腰杆连接头1-2-1、腰杆连接槽1-2-2、腰杆1-2-3组成，目的是实现与后腰板1-1的连接与调节；平动滑块1-3铆接在侧腰杆1-2一端部且与后腰板1-1可实现左右滑移、上下限定移动，所述侧腰杆1-2另一端部为活动铰链座结构，调节滑块1-4的一侧靠螺栓铰接平动滑块1-3上；所述髋关节驱动组件2由箱体2-1、伺服电机2-2、缸体2-3、丝杆2-4、活动铰链座2-5五部分构成，其中箱体2-1、伺服电机2-2、缸体2-3、丝杆2-4构成电动缸，箱体2-1一侧与调节滑块1-4的另一侧固定连接；伺服电机2-2、缸体2-3与箱体2-1螺钉连接，且伺服电机2-2可上下放置；丝杆2-4的端螺纹与活动铰链座2-5的铰链孔连接；所述髋关节组件3由侧接头3-1、转骨件3-2构成，其中侧接头3-1与活动铰链座2-5螺栓连接，转骨件3-2与侧腰杆1-2端部的活动铰链座结构螺栓连接；所述膝关节驱动组件4由固定铰链座4-1、调节滑块4-2、箱体4-3、伺服电机4-4、缸体4-5、丝杠4-6构成，其中箱体4-3、伺服电机4-4、缸体4-5、丝杆4-6构成电动缸，箱体4-3一侧与调节滑块4-2固接；伺服电机4-4、缸体4-5与箱体4-3螺钉连接，且伺服电机4-4可上下放置；所述第一伸缩机构6由股骨件6-1、伸缩杆a6-2构成，第二伸缩机构7由胫骨件7-1、伸缩杆b7-2、踝骨件7-3构成；其中伸缩杆a6-2的一端内嵌在转骨件3-2内，并通过螺钉固定连接，另一侧内嵌在股骨件6-1内，通过手柄旋转螺纹杆固紧伸缩杆a6-2，可实现伸缩杆a6-2的无极伸缩调节，所述股骨件6-1上端与固定铰链座4-1固定连接，所述股骨件6-1下端为活动铰链座结构；伸缩杆b7-2一端内嵌在胫骨件7-1内，通过手柄旋转螺纹杆固紧伸缩杆b7-2，可实现伸缩杆b7-2的无极伸缩调节，另一端与踝骨件7-3固定连接；所述胫骨件7-1与股骨件6-1下端的活动铰链座结构螺栓连接；所述的膝关节组件5由活动铰链座5-1、髌骨件5-2构成，活动铰链座5-1的螺纹孔与丝杆4-6的端螺纹连接且另一侧与髌骨件5-2的端接头螺栓连接；髌骨件5-2的外形设计为镰刀形，防止与膝关节摆动时产生干涉，同时，实现与膝关节的同步摆动；髌骨件5-2侧端与胫骨件7-1铆钉连接或铰链连接；所述可调节柔性穿戴式结构8由柔性带8-1、调节杆一8-2、调节杆二8-3、固连拉杆8-4、支撑块8-5、固连凸形块8-6构成，其中，柔性带8-1为实现对腿部的捆绑，柔性带8-1的背侧中间处与支撑块8-5粘接连接；支撑块8-5与调节杆一8-2通过螺钉连接，调节杆一8-2插于固连凸形块8-6内可实现左右的滑移，并通过手柄旋转螺纹杆固紧调节杆一8-1；并通过手柄旋转螺纹杆固紧调节杆二8-3；固连拉杆8-4两端都有螺纹，一端与固连凸形块8-6的螺纹孔螺纹连接，另一端与调节杆二8-3的螺纹孔螺纹连接；所述可调节柔性穿戴式结构8每侧腿为三个，两个分别通过调节杆二8-3插于股骨件6-1、胫骨件7-1的侧块中可实现前后的滑移，另外一个通过调节杆二8-3与踝骨件7-3固定连接；所述足部调节结构9由横梁杆9-1、足部调节杆9-2、弹簧绳索9-3构成，其中横梁杆9-1端侧与胫骨件7-1通过螺栓连接，另一端通过侧端头与足部调节杆9-2经行连接，并可实现足部调节杆9-2的向上旋转；所述弹簧绳索9-3一端与足部矫正器相连接，另一端与足部调节杆9-2经行卡扣绑定连接。优选地，所述的柔性带8-1为棉质材料。优选地，所述调节杆一8-2与调节杆二8-3上都有刻度，可对调节量经行尺度调节。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术在腰部调节组件的设计可根据人的体型以及行走左右摇摆的进行调节，可实现结构上的灵活性。2、本专利技术在髋关节驱动组件的结构上，丝杆端部采用螺纹与活动铰链孔进行连接，结构简单、拆装方便。电动缸的伺服电机可以安置缸体上边也可安置下边，可根据患者的病患情况进行选择安装，上置可辅助患者实现大传动，结合设计更合理，功能实用更平顺可靠，且空间占用小。3、本专利技术在膝关节的结构设计上，固定铰链座的铰链孔可设置多个，可适应膝关节的摆动幅度，连接上铰链孔可实现膝关节的大幅度摆动，自适应不同患者的情况，结构简单，操作简单。同时髌骨件的外形设计为镰刀形，其为防止与膝关节摆动时产生干涉，同时，实现与膝关节的同步摆动。4、本专利技术在第一、二伸缩机构的结构设计上，可通过手柄旋转螺纹杆来紧固伸缩杆，增加伸缩杆伸长量的稳定性，提高其结构的安全性。髌骨件的外形设计为镰刀形，其为防止与膝关节摆动时产生干涉，同时，实现与膝关节的同步摆动，使其结构更加贴合骨节的运动。5、可调节柔性穿戴式的结构设计上，可实现对不同患者的腿部准确定位。结构简单、调节过程便捷且功能实用，能达到外骨骼与患者腿部更好的贴合，使康复训练更具有效用。6、本专利技术在可足部调节结构的设计上，一端通过侧端头与足部调节杆经行连接，并可实现足部调节杆的向上旋转。病患需足部调节时，通过弹簧绳索一端与足部矫正器相接，另一端与足部调节杆经行卡扣绑定连接，可以完成对足部调节的穿戴，为下肢训练提供支撑、保护，及増强运动能力，以达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人，其特征在于由腰部调节组件1、髋关节驱动组件2、髋关节组件3、膝关节驱动组件4、膝关节组件5、第一伸缩结构6、第二伸缩结构7、可调节柔性穿戴式结构8、足部调节结构9九大部分组成，其中：所述腰部调节组件1由后腰板1‑1、侧腰杆1‑2、平动滑块1‑3、调节滑块1‑4四部分构成，其中后腰板1‑1由后腰板板筋1‑1‑1、板筋滑槽1‑1‑2、固接滑道块1‑1‑3组成，目的是实现在后腰板1‑1上的宽度调节；其中侧腰杆1‑2由腰杆连接头1‑2‑1、腰杆连接槽1‑2‑2、腰杆1‑2‑3组成，目的是实现与后腰板1‑1的连接与调节；平动滑块1‑3铆接在侧腰杆1‑2一端部且与后腰板1‑1可实现左右滑移、上下限定移动，所述侧腰杆1‑2另一端部为活动铰链座结构，调节滑块1‑4的一侧靠螺栓铰接平动滑块1‑3上；所述髋关节驱动组件2由箱体2‑1、伺服电机2‑2、缸体2‑3、丝杆2‑4、活动铰链座2‑5五部分构成，其中箱体2‑1、伺服电机2‑2、缸体2‑3、丝杆2‑4构成电动缸，箱体2‑1一侧与调节滑块1‑4的另一侧固定连接；伺服电机2‑2、缸体2‑3与箱体2‑1螺钉连接，且伺服电机2‑2可上下放置；丝杆2‑4的端螺纹与活动铰链座2‑5的铰链孔连接；所述髋关节组件3由侧接头3‑1、转骨件3‑2构成，其中侧接头3‑1与活动铰链座2‑5螺栓连接，转骨件3‑2与侧腰杆1‑2端部的活动铰链座结构螺栓连接；所述膝关节驱动组件4由固定铰链座4‑1、调节滑块4‑2、箱体4‑3、伺服电机4‑4、缸体4‑5、丝杠4‑6构成，其中箱体4‑3、伺服电机4‑4、缸体4‑5、丝杆4‑6构成电动缸，箱体4‑3一侧与调节滑块4‑2固接；伺服电机4‑4、缸体4‑5与箱体4‑3螺钉连接，且伺服电机4‑4可上下放置；所述第一伸缩机构6由股骨件6‑1、伸缩杆a6‑2构成，第二伸缩机构7由胫骨件7‑1、伸缩杆b7‑2、踝骨件7‑3构成；其中伸缩杆a6‑2的一端内嵌在转骨件3‑2内，并通过螺钉固定连接，另一侧内嵌在股骨件6‑1内，通过手柄旋转螺纹杆固紧伸缩杆a6‑2，可实现伸缩杆a6‑2的无极伸缩调节，所述股骨件6‑1上端与固定铰链座4‑1固定连接，所述股骨件6‑1下端为活动铰链座结构；伸缩杆b7‑2一端内嵌在胫骨件7‑1内，通过手柄旋转螺纹杆固紧伸缩杆b7‑2，可实现伸缩杆b7‑2的无极伸缩调节，另一端与踝骨件7‑3固定连接；所述胫骨件7‑1与股骨件6‑1下端的活动铰链座结构螺栓连接；所述的膝关节组件5由活动铰链座5‑1、髌骨件5‑2构成，活动铰链座5‑1的螺纹孔与丝杆4‑6的端螺纹连接且另一侧与髌骨件5‑2的端接头螺栓连接；髌骨件5‑2的外形设计为镰刀形，防止与膝关节摆动时产生干涉，同时，实现与膝关节的同步摆动；髌骨件5‑2侧端与胫骨件7‑1铆钉连接或铰链连接；所述可调节柔性穿戴式结构8由柔性带8‑1、调节杆一8‑2、调节杆二8‑3、固连拉杆8‑4、支撑块8‑5、固连凸形块8‑6构成，其中，柔性带8‑1为实现对腿部的捆绑，柔性带8‑1的背侧中间处与支撑块8‑5粘接连接；支撑块8‑5与调节杆一8‑2通过螺钉连接，调节杆一8‑2插于固连凸形块8‑6内可实现左右的滑移，并通过手柄旋转螺纹杆固紧调节杆一8‑1；并通过手柄旋转螺纹杆固紧调节杆二8‑3；固连拉杆8‑4两端都有螺纹，一端与固连凸形块8‑6的螺纹孔螺纹连接，另一端与调节杆二8‑3的螺纹孔螺纹连接；所述可调节柔性穿戴式结构8每侧腿为三个，两个分别通过调节杆二8‑3插于股骨件6‑1、胫骨件7‑1的侧块中可实现前后的滑移，另外一个通过调节杆二8‑3与踝骨件7‑3固定连接；所述足部调节结构9由横梁杆9‑1、足部调节杆9‑2、弹簧绳索9‑3构成，其中横梁杆9‑1端侧与胫骨件7‑1通过螺栓连接，另一端通过侧端头与足部调节杆9‑2经行连接，并可实现足部调节杆9‑2的向上旋转；所述弹簧绳索9‑3一端与足部矫正器相连接，另一端与足部调节杆9‑2经行卡扣绑定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种柔性穿戴式的下肢外骨骼机器人，其特征在于由腰部调节组件1、髋关节驱动组件2、髋关节组件3、膝关节驱动组件4、膝关节组件5、第一伸缩结构6、第二伸缩结构7、可调节柔性穿戴式结构8、足部调节结构9九大部分组成，其中：所述腰部调节组件1由后腰板1-1、侧腰杆1-2、平动滑块1-3、调节滑块1-4四部分构成，其中后腰板1-1由后腰板板筋1-1-1、板筋滑槽1-1-2、固接滑道块1-1-3组成，目的是实现在后腰板1-1上的宽度调节；其中侧腰杆1-2由腰杆连接头1-2-1、腰杆连接槽1-2-2、腰杆1-2-3组成，目的是实现与后腰板1-1的连接与调节；平动滑块1-3铆接在侧腰杆1-2一端部且与后腰板1-1可实现左右滑移、上下限定移动，所述侧腰杆1-2另一端部为活动铰链座结构，调节滑块1-4的一侧靠螺栓铰接平动滑块1-3上；所述髋关节驱动组件2由箱体2-1、伺服电机2-2、缸体2-3、丝杆2-4、活动铰链座2-5五部分构成，其中箱体2-1、伺服电机2-2、缸体2-3、丝杆2-4构成电动缸，箱体2-1一侧与调节滑块1-4的另一侧固定连接；伺服电机2-2、缸体2-3与箱体2-1螺钉连接，且伺服电机2-2可上下放置；丝杆2-4的端螺纹与活动铰链座2-5的铰链孔连接；所述髋关节组件3由侧接头3-1、转骨件3-2构成，其中侧接头3-1与活动铰链座2-5螺栓连接，转骨件3-2与侧腰杆1-2端部的活动铰链座结构螺栓连接；所述膝关节驱动组件4由固定铰链座4-1、调节滑块4-2、箱体4-3、伺服电机4-4、缸体4-5、丝杠4-6构成，其中箱体4-3、伺服电机4-4、缸体4-5、丝杆4-6构成电动缸，箱体4-3一侧与调节滑块4-2固接；伺服电机4-4、缸体4-5与箱体4-3螺钉连接，且伺服电机4-4可上下放置；所述第一伸缩机构6由股骨件6-1、伸缩杆a6-2构成，第二伸缩机构7由胫骨件7-1、伸缩杆b7-2、踝骨件7-3构成；其中伸缩杆a6-2的一端内嵌在转骨件3-2内，并通过螺钉固定连接，另一侧内嵌在股骨件6-1内，通过手柄旋转螺纹杆固紧伸缩杆a6-2，可...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健，黄煜，苗明达，刘岳飞，吴青鸿，王荣耀，
申请(专利权)人：广西科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45