含惯容的多功能辅助行走外骨骼制造技术

本发明专利技术公开了一种含惯容的多功能辅助行走外骨骼，包括底板、限位板、四个球铰、两根斜杆和两根小腿杆，四个球铰呈四边形分布在底板顶面，限位板固定在底板顶面，位于脚跟处，在行走时起限制脚向后滑动，四个球铰两两一组分为两组，第一组位于前脚掌两侧，第二组位于限位板的前方，两根小腿杆紧贴小腿两侧，其底端与分别与第二组球铰转动连接，两根斜杆底端分别与第一组球铰转动连接，顶端分别与两根小腿杆杆身通过转动副转动连接。本发明专利技术解决了现有辅助行走外骨骼没有减振功能，或仅采用传统的弹簧‑阻尼减振机构导致减振性能较弱的问题。

Multifunctional Walking Exoskeleton with Inertia

The invention discloses a multi-functional auxiliary walking exoskeleton with inertia, which comprises a base plate, a limit plate, four spherical hinges, two oblique bars and two leg bars. The four spherical hinges are quadrilateral distributed on the top of the floor, the limit plate is fixed on the top of the floor and located at the heel. The four spherical hinges are divided into two groups, the first group is located on the front sole. The second group is located in front of the limit plate. The two leg bars are close to both sides of the leg. The bottom of the two leg bars are rotated and connected with the second group of spherical hinges respectively. The bottom of the two inclined bars are rotated and connected with the first group of spherical hinges respectively. The top of the two leg bars is rotated and connected with the two leg bars respectively by rotating pairs. The invention solves the problem that the existing auxiliary walking exoskeleton has no vibration reduction function, or only adopts the traditional spring-damper vibration reduction mechanism, resulting in weak vibration reduction performance.

【技术实现步骤摘要】
含惯容的多功能辅助行走外骨骼
本专利技术属于机械外骨骼技术，具体涉及一种含惯容的多功能辅助行走外骨骼。
技术介绍
惯容具有两个可自由地相对运动的端点，当一对力作用于两个端点时，两个端点的相对加速度与力成一定比例，该比例值为常数，称为惯性。惯容的主要特点包括：具有两个独立、自由运动的端点；具有较小的质量和独立的惯性；不需要附加任何端点在惯性参考系上；具有有限线性行程，并且服从于整体尺寸的合理约束。惯容的主要功能包括振动吸收、悬架设计、代替质量等，有着广阔的应用前景。在运输业领域，惯容可以用于飞机起落架的减振，可以用在火车、汽车等各种车辆的悬架系统中提升悬架性能，从而改善乘坐舒适性、轮胎抓地力、车辆可操控性等各种性能指标。在建筑工程领域，惯容可以用于多层建筑结构的减振，有效提高建筑的抗地震能力。惯容概念提出至今，已经出现了多种结构形式的惯容装置，根据惯容实现形式的不同，惯容可以分为机械惯容和流体惯容两大类。惯容可以通过几种不同的方法实现，例如滚珠丝杠式惯容、扭转式惯容、液压活塞式惯容、液压泵式惯容、螺旋式液体惯容等。辅助行走外骨骼技术可以使腿部有残疾的人获得行动能力、帮助患有腿部疾病或腿部受伤的病人进行康复治疗。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种含惯容的多功能辅助行走外骨骼，解决了现有辅助行走外骨骼没有减振功能，或仅采用传统的弹簧-阻尼减振机构导致减振性能较弱的问题。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种含惯容的多功能辅助行走外骨骼，包括底板、限位板、四个球铰、两根斜杆和两根小腿杆，四个球铰呈四边形分布在底板顶面，限位板固定在底板顶面，位于脚跟处，在行走时起限制脚向后滑动，四个球铰两两一组分为两组，第一组位于前脚掌两侧，第二组位于限位板的前方，两根小腿杆紧贴小腿两侧，其底端与分别与第二组球铰转动连接，两根斜杆底端分别与第一组球铰转动连接，顶端分别与两根小腿杆杆身通过转动副转动连接。斜杆包括第一作动筒和第一减振机构，第一作动筒的下端与第一减振机构的上端固连。小腿杆包括第二作动筒和第二减振机构，第二作动筒的下端与第二减振机构的上端固连。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：（1）利用惯容可以有效提高机械结构减振性能的特性，提升辅助行走外骨骼的减振性能。（2）通过减振机构、作动筒使辅助行走外骨骼同时具有减振、调节功能，增强辅助行走外骨骼的实用性，使其可适用于更广泛的应用范围。附图说明图1为本专利技术所述的含惯容的辅助行走外骨骼的三维图。图2为图1的前视图。图3为图1的俯视图。图4为图1的斜杆的三维图，其中减振机构采用实施例1。图5为图1的小腿杆的三维图，其中减振机构采用实施例1。图6为图1的减振机构的实施例2图。图7为图1的减振机构的实施例3图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。结合图1至图7，一种含惯容的多功能辅助行走外骨骼，包括底板1、限位板5、四个球铰2、两根斜杆6和两根小腿杆7，四个球铰2呈四边形分布在底板1顶面，限位板5固定在底板1顶面，位于脚跟处，在行走时起限制脚向后滑动，四个球铰2两两一组分为两组，第一组位于前脚掌两侧，第二组位于限位板5的前方，两根小腿杆7紧贴小腿两侧，小腿杆7底端为球形，底端与分别与第二组球铰2转动连接，两根斜杆6底端为球形，底端分别与第一组球铰2转动连接，顶端分别与两根小腿杆7杆身通过转动副转动连接。斜杆6包括第一作动筒10和第一减振机构，第一作动筒10的下端与第一减振机构的上端固连。进一步地，第一减振机构包括并联的第一弹簧11、第一阻尼12和第一惯容13。进一步地，第一减振机构包括第一弹簧11、第一阻尼12和第一惯容13，其中第一阻尼12和第一惯容13串联后与第一弹簧11并联。第一减振机构包括第一阻尼12、第一惯容13和两根第一弹簧11，其中第一阻尼12和一根第一弹簧11并联为第一支路，第一惯容13另一根第一弹簧11并联为第二支路，第一支路和第二支路再串联。小腿杆7包括第二作动筒15和第二减振机构，第二作动筒15的下端与第二减振机构的上端固连。第二减振机构包括并联的第二弹簧16、第二阻尼17和第二惯容18。第二减振机构包括第二弹簧16、第二阻尼17和第二惯容18，其中第二阻尼17和第二惯容18串联后与第二弹簧16并联。第二减振机构包括第二阻尼17、第二惯容18和两根第二弹簧16，其中第二阻尼17和一根第二弹簧16并联为第一支路，第一惯容18另一根第二弹簧16并联为第二支路，第一支路和第二支路再串联。所述含惯容的多功能辅助行走外骨骼，还包括第一束缚带3、第二束缚带4和第三束缚带8，第一束缚带3两端固定在底板1顶面，且位于前脚掌位置，第二束缚带4两端固定在底板1顶面，且位于第二组球铰2前方，第一束缚带3和第二束缚带4用于将脚绑定在底板1上；第三束缚带8呈环形，固定两根小腿杆7顶部，用于将腿与小腿杆7绑定。行走时，当所述的辅助行走外骨骼位于空中未着地时，两根第一作动筒10和两根第二作动筒15的长度改变使小腿杆7的长度及底板1与小腿杆7的夹角发生变化，从而使外骨骼在落地前达到适合当前路况的姿态。在外骨骼落地后，两根第一作动筒10和两根第二作动筒15的长度保持固定，根据落地姿态和接触地面的先后顺序，与两根第一作动筒10和两根第二作动筒15相连的四个减振机构各自独立地发挥减振功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含惯容的多功能辅助行走外骨骼，其特征在于：包括底板（1）、限位板（5）、四个球铰（2）、两根斜杆（6）和两根小腿杆（7），四个球铰（2）呈四边形分布在底板（1）顶面，限位板（5）固定在底板（1）顶面，位于脚跟处，在行走时起限制脚向后滑动，四个球铰（2）两两一组分为两组，第一组位于前脚掌两侧，第二组位于限位板（5）的前方，两根小腿杆（7）紧贴小腿两侧，其底端与分别与第二组球铰（2）转动连接，两根斜杆（6）底端分别与第一组球铰（2）转动连接，顶端分别与两根小腿杆（7）杆身通过转动副转动连接。

【技术特征摘要】
1.一种含惯容的多功能辅助行走外骨骼，其特征在于：包括底板（1）、限位板（5）、四个球铰（2）、两根斜杆（6）和两根小腿杆（7），四个球铰（2）呈四边形分布在底板（1）顶面，限位板（5）固定在底板（1）顶面，位于脚跟处，在行走时起限制脚向后滑动，四个球铰（2）两两一组分为两组，第一组位于前脚掌两侧，第二组位于限位板（5）的前方，两根小腿杆（7）紧贴小腿两侧，其底端与分别与第二组球铰（2）转动连接，两根斜杆（6）底端分别与第一组球铰（2）转动连接，顶端分别与两根小腿杆（7）杆身通过转动副转动连接。2.根据权利要求1所述的含惯容的多功能辅助行走外骨骼，其特征在于：斜杆（6）包括第一作动筒（10）和第一减振机构，第一作动筒（10）的下端与第一减振机构的上端固连。3.根据权利要求2所述的含惯容的多功能辅助行走外骨骼，其特征在于：第一减振机构包括并联的第一弹簧（11）、第一阻尼（12）和第一惯容（13）。4.根据权利要求3所述的含惯容的多功能辅助行走外骨骼，其特征在于：第一减振机构包括第一弹簧（11）、第一阻尼（12）和第一惯容（13），其中第一阻尼（12）和第一惯容（13）串联后与第一弹簧（11）并联。5.根据权利要求3所述的含惯容的多功能辅助行走外骨骼，其特征在于：第一减振机构包括第一阻尼（12）、第一惯容（13）和两根第一弹簧（11），其中第一阻尼（12）和一根第一弹簧（11）并联为第一支路，第一惯容（13）另一根第一弹簧...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志强，刘恒志，张海中，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32