The utility model discloses a light clutch power-assisted exoskeleton device and its control method, which can simulate human motion and assist human body to carry out weight-bearing, including a back frame, a waist mechanism, a hip joint, a knee joint, an ankle joint and a foot arranged in turn from top to bottom. The utility model has multiple degrees of freedom, can simulate various movements of human body, and can better match with human motion; adopting the clutch joint driving assistant mode, the required sensing hardware is low and easy to control, and the clutch driving mode can be integrated with the structure of the utility model to effectively reduce the mass and volume of the utility model. The utility model has the advantages of simple and reliable structure, high integration and simple control, and can be used to enhance the wearer's load-bearing capacity and assist walking, effectively reducing the fatigue sense of human body's load-bearing movement.
【技术实现步骤摘要】
一种轻型离合式助力外骨骼装置
本技术属于仿生技术，具体涉及一种轻型离合式助力外骨骼装置。
技术介绍
可穿戴式外骨骼助力系统是一种可穿戴在人体身上的伴随式智能装备，通过同步“跟随”人体运动，辅助或代替人体承重及机动，突破人体体能极限，大幅度提高人体的负重机动能力/持久作战能力。目前，该系统主要应用于人体下肢康复训练及辅助人体进行负重，可在反恐维稳、抢险救灾、助残与康复医疗等多领域得到广泛应用和推广。迄今为止，尽管针对类似的穿戴式外骨骼助力系统的研究已取得了部分进展，但距离实用还有很长一段路要走。如申请号为201410063123.X的中国专利申请公开了一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有膝关节参数测量的大小腿装置，所述大小腿装置采用液压缸驱动，提高了外骨骼辅助支撑机器人的响应速度和承载能力，但液压缸驱动需要液压源，从而导致外骨骼辅助支撑机器人的体积和质量较为庞大，且液压系统容易出现油液渗漏问题。如申请号为201610511532.0的中国专利申请公开了下肢助力外骨骼机器人，所述下肢助力外骨骼机器人的髋关节和膝关节均由电机驱动，具备较好的助力效果，并且两处关节均具有限...
【技术保护点】
1.一种轻型离合式助力外骨骼装置，其特征在于：包括背架（1）、腰部机构（2）和两组腿脚机构，腰部机构（2）与背架（1）底部转动相连，两组腿脚机构对称设置在腰部机构（2）两端，通过转动连接；所述腿脚机构包括自上向下依次固连的髋关节（3）、膝关节（4）、踝关节（5）和足部（6），其中髋关节（3）顶部与腰部机构（2）转动相连；所述髋关节（3）包括髋轴向固定件（301）、髋上连接件（302）、髋主离合片（303）、髋复位簧（304）、髋从离合片（305）、髋滚针轴承（306）、髋下连接件（307）、髋电磁吸盘（308）、髋扭簧（309）和髋固定壳（310）；髋上连接件（302）包括...
【技术特征摘要】
1.一种轻型离合式助力外骨骼装置，其特征在于：包括背架（1）、腰部机构（2）和两组腿脚机构，腰部机构（2）与背架（1）底部转动相连，两组腿脚机构对称设置在腰部机构（2）两端，通过转动连接；所述腿脚机构包括自上向下依次固连的髋关节（3）、膝关节（4）、踝关节（5）和足部（6），其中髋关节（3）顶部与腰部机构（2）转动相连；所述髋关节（3）包括髋轴向固定件（301）、髋上连接件（302）、髋主离合片（303）、髋复位簧（304）、髋从离合片（305）、髋滚针轴承（306）、髋下连接件（307）、髋电磁吸盘（308）、髋扭簧（309）和髋固定壳（310）；髋上连接件（302）包括髋第一圆柱体和J形连接板，J形连接板的底端开有腰连接圆孔，通过腰连接圆孔与腰部机构（2）转动连接，J形连接板的顶端固连在髋第一圆柱体的侧壁上，连接处设有髋扭簧固定孔，髋第一圆柱体的一端中心开有髋齿槽，髋齿槽外圈开有髋环形凹槽，另一端开有髋轴向固定通孔；髋主离合片（303）的顶面设置有髋第一环状牙形齿，中心设置有髋吸磁圆柱，髋吸磁圆柱四周设置有髋圆环凹槽，髋主离合片（303）侧壁设置有髋第一矩形齿，嵌入髋第一圆柱体的髋齿槽内；髋复位簧（304）套在髋吸磁圆柱上，一端嵌入髋圆环凹槽中；髋从离合片（305）外壁上设置有髋第二矩形齿，一个端面设置有髋第二环状牙形齿，另一端面上设置有均布螺纹孔；髋下连接件（307）包括髋L形连接件和髋圆环，髋圆环侧壁固连在髋L形连接件的顶部，髋圆环的一端面上设置有髋矩形凹槽，另一端面上设有均布沉头孔，髋L形连接件末端设置有髋半圆槽，髋半圆槽两侧设置有螺纹孔，髋L形连接件的拐角处附近设置有髋轴向连接螺纹孔，髋L形连接件底端开有髋矩形槽孔，底端侧面设置有两块髋夹紧片，两髋夹紧片上分别开有沉头孔及螺纹孔；髋从离合片（305）通过髋第二矩形齿及髋矩形凹槽，嵌入髋圆环内，并通过螺钉固定；髋滚针轴承（306）套在髋圆环上，并嵌在髋环形凹槽内，径向固定髋下连接件（307）；髋电磁吸盘（308）嵌在髋圆环中间，磁性一端与髋从离合片（305）的端面接触；髋轴向固定件（301）上端设置有髋突出圆柱，嵌入髋上连接件（302）的髋轴向固定通孔中，下端设置有髋轴向连接孔，通过螺钉穿过髋轴向连接孔、髋轴向连接螺纹孔与髋下连接件（307）固连，将髋上连接件（302）、髋主离合片（303）、髋复位簧（304）、髋从离合片（305）、髋滚针轴承（306）夹在中间；髋扭簧（309）套在髋L形连接件及髋第一圆柱的外壁上，髋扭簧（309）的一端嵌入髋半圆槽内，另一端插入髋扭簧固定孔，髋固定壳（310）中间开有三个髋固定孔，通过螺钉穿过髋固定孔，分别与髋下连接件（307）及髋电磁吸盘（308）固连，并固定髋扭簧（309）；膝关节（4）的一端插入髋矩形槽孔中，并通过髋夹紧片夹紧固定。2.根据权利要求1所述的轻型离合式助力外骨骼装置，其特征在于：所述背架（1）包括连接架（104）、控制电池盒（107）、置物板（108）、吸磁螺钉（109）、辅助吸磁片（110）、五个脊柱体（101）、四根第一连接轴（102）、第二连接轴（103）、第三连接轴（105）和第四连接轴（106）；脊柱体（101）呈Y型，上端设有贯穿两臂的第一通孔，下端设有第二通孔；通过四根第一连接轴（102）将五个脊柱体（101）依次串联，其中第一连接轴（102）穿过上一个脊柱体（101）的第二通孔和其下方脊柱体（101）的第一通孔；连接架（104）上端部开有第一连接槽，最下方的脊柱体（101）的下端设置在第一连接槽内，第二连接轴（103）穿过第一连接槽与脊柱体（101）的第二通孔，使得脊柱体（101）与连接架（104）转动连接；连接架（104）下部侧面设有连接凸块，置物板（108）的底端开有第二连接槽，连接架（104）的凸块与第二连接槽配合，第四连接轴（106）穿过凸块与第二连接槽，使得置物板（108）与连接架（104）转动连接；置物板（108）的顶端设置有螺钉安装孔，吸磁螺钉（109）通过螺钉安装孔与置物板（108）固连；控制电池盒（107）固连在连接架（104）的背面，控制电池盒（107）背面上嵌有辅助吸磁片（110）；连接架（104）的底部开有矩形槽，矩形槽上开有腰连接通孔，腰部机构（2）放置于矩形槽内，并利用第三连接轴（105）穿过腰连接通孔，使得连接架（104）与腰部机构（2）转动相连。3.根据权利要求1所述的轻型离合式助力外骨骼装置，其特征在于：所述腰部机构（2）包括腰背连接件（203）、两个腰宽调节杆（201）、两个腰宽调节旋转柱塞（202）和两个腰部旋转轴（204）；腰背连接件（203）的中间开有腰背连接通孔，侧面开有腰矩形通孔，背面开有两个柱塞安装孔，腰背连接件（203）通过腰背连接通孔与背架（1）转动连接，腰宽调节杆（201）上依次设置若干个长度调节通孔，外端面设置有扇形凹槽，...
【专利技术属性】
技术研发人员：管小荣，李仲，徐诚，刘瑛奇，王新蕊，毛喜旺，宁学涛，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：江苏,32
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