外骨骼助行机器人制造技术

本实用新型专利技术外骨骼助行机器人，涉及机器人行走技术领域，尤其涉及用于老年人穿戴的外骨骼助行机器人。本实用新型专利技术包括：腰部穿戴装置、两套髋关节驱动装置及两套行走装置；两套行走装置通过髋关节驱动装置对称装于腰部穿戴装置的两侧；腰部穿戴装置固定于穿戴者的腰部；两套行走装置分别固定于穿戴者的腿部及脚部。本实用新型专利技术的技术方案解决了现有技术中的老年人由于脑瘁中、帕金森、阿尔兹海默症等疾病，引起下肢偏瘫，导致下肢肌肉薄弱，不同程度地丧失了运动能力，无法自主行走的问题。

【技术实现步骤摘要】
外骨骼助行机器人
本技术外骨骼助行机器人，涉及机器人行走
，尤其涉及用于老年人穿戴的外骨骼助行机器人。
技术介绍
目前，我国人口老龄化问题越来越严峻。根据国家统计局发布的文件，截止到2019年11月，我国65周岁及以上的老年人占全国总人口10.75％。预计到2030年，我国65周岁及以上的老年人比例超过25％，进入深度老龄化阶段，成为全球人口老龄化程度最高的国家。脑瘁中、帕金森、阿尔兹海默症是老年人的常见病和多发病，每年新发病的患者约为200万，80％的患者会引起下肢偏瘫，导致下肢肌肉薄弱，无法提供足够的力量完成行走，不同程度地丧失了运动能力，偏瘫较轻的老年人可以依靠轮椅进行运动，偏瘫严重的老年人需要常年卧床，经常引起褥疮、肌肉萎缩、静脉血栓、泌尿系统感染、骨质疏松等并发症，在身心方面长年忍受着常人体会不到的痛苦，给家庭和社会带来巨大的负担。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的外骨骼助行机器人，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
根据上述现有技术提出的老年人由于脑瘁中、帕金森、阿尔兹海默症等疾病，引起下肢偏瘫，导致下肢肌肉薄弱，不同程度地丧失了运动能力，无法自主行走的技术问题，而提供一种外骨骼助行机器人。本技术主要利用下肢支撑结构辅助驱动装置，协助穿戴者行走，从而起到帮助下肢偏瘫的老年人实现站立和行走，满足老年人的运动需求，促进血液循环，避免产生褥疮，防止肌肉萎缩，减少并发症的发生，提高老年人的运动能力，减轻家庭和社会的负担。本技术采用的技术手段如下：一种外骨骼住行机器人包括：腰部穿戴装置、两套髋关节驱动装置及两套行走装置；两套行走装置通过髋关节驱动装置对称装于腰部穿戴装置的两侧；腰部穿戴装置固定于穿戴者的腰部；两套行走装置分别固定于穿戴者的腿部及脚部。进一步地，腰部穿戴装置包括：腰架、腰部绑带、髋关节连杆螺栓、髋关节连杆螺母、髋关节连杆；腰架是由具有一定刚性材质制成的弧形带状结构，腰架的弧度与穿戴者的腰部弧度相近，两端位于穿戴者的腰侧部；腰部绑带为柔性且具有一定弹性材质制成的带状结构，腰部绑带与腰架之间通过尼龙锁扣相连接固定于穿戴者腰部；两根髋关节连杆通过髋关节连杆螺栓和髋关节连杆螺母对称装于腰架的两侧。进一步地，行走装置包括：大腿穿戴装置、小腿穿戴装置、足部穿戴装置及膝关节驱动装置；大腿穿戴装置通过髋关节驱动装置与髋关节连杆相连接，并在髋关节驱动装置的驱动下以连接处为轴心做前后转动；小腿穿戴装置的上部通过膝关节驱动装置与大腿穿戴装置的下部相连接，并在膝关节驱动装置的驱动下以连接处为轴心做前后转动；足部穿戴装置装于小腿穿戴装置的底部，随小腿穿戴装置一同移动。进一步地，大腿穿戴装置包括：大腿上连杆、大腿连杆螺栓、大腿连杆螺母、大腿绑带、大腿下连杆；大腿上连杆的下部和大腿下连杆的上部沿长度方向均匀加工有多个连接孔；大腿上连杆的下部和大腿下连杆的上部通过大腿连杆螺栓和大腿连杆螺母配合连接孔固定装配连接；大腿上连杆的上部通过髋关节驱动装置与髋关节连杆相连接；大腿绑带装于大腿下连杆上，用于捆绑固定穿戴者的大腿部。进一步地，小腿穿戴装置包括：小腿上连杆、小腿绑带、小腿连杆螺栓、小腿连杆螺母、小腿下连杆和踝关节绑带；小腿上连杆的下部和小腿下连杆的上部沿长度方向均匀加工有多个连接孔；小腿上连杆的下部和小腿下连杆的上部通过小腿连杆螺栓和小腿连杆螺母配合连接孔固定装配连接；小腿绑带装于小腿上连杆上，用于捆绑固定穿戴者的小腿部；踝关节绑带固定装于小腿下连杆上，用于捆绑固定穿戴者的踝关节部位。进一步地，足部穿戴装置包括：踝关节连杆、踝关节螺栓、踝关节螺母、脚部绑带、脚底板；踝关节连杆的顶端与小腿下连杆的下端轴连接；踝关节连杆的下端与脚底板通过踝关节螺栓和踝关节螺母固定连接；脚部绑带装于脚底板的中部，用于捆绑固定穿戴者的脚部。进一步地，髋关节驱动装置包括：髋关节电机、髋关节电机支架螺钉、髋关节电机支架、髋关节电机联轴器、髋关节连杆螺钉、髋关节轴承支座、髋关节左侧轴承、髋关节右侧轴承、髋关节端盖、髋关节端盖螺钉；髋关节左侧轴承和髋关节右侧轴承分别装于大腿上连杆上部左右两侧的轴上；髋关节连杆的下端装于髋关节右侧轴承上，髋关节端盖与髋关节端盖螺钉装于髋关节连杆的右端，将髋关节右侧轴承封装固定；髋关节轴承支座装于髋关节左侧轴承上，并通过髋关节连杆螺钉固定装于髋关节连杆上；髋关节电机采用直流电机，内部装有控制系统和供电装置，控制系统内设固定程序及自编程序系统，便于穿戴者自行设计；髋关节电机装于髋关节电机支架的外部，其输出端与装于髋关节电机支架内部的髋关节电机联轴器的输入端相连接，髋关节电机联轴器的输出端与大腿上连杆上部的轴相连接；髋关节电机支架通过髋关节电机支架螺钉固定装于髋关节连杆上。进一步地，膝关节驱动装置包括：膝关节电机、膝关节电机支架螺钉、膝关节电机支架、膝关节电机联轴器、大腿连杆螺钉、膝关节轴承支座、膝关节左侧轴承、膝关节右侧轴承、膝关节端盖、膝关节端盖螺钉；膝关节左侧轴承和膝关节右侧轴承分别装于小腿上连杆上部左右两侧的轴上；大腿下连杆的下端装于膝关节右侧轴承上，膝关节端盖和膝关节端盖螺钉装于大腿下连杆的右端，将膝关节右侧轴承封装固定；膝关节轴承支座装于膝关节左侧轴承上，并通过大腿连杆螺钉固定装于大腿下连杆上；膝关节电机采用直流电机，内部装有控制系统和供电装置，控制系统内设固定程序及自编程序系统，便于穿戴者自行设计；膝关节电机装于膝关节电机支架的外部，其输出端与装于膝关节电机支架内部的膝关节电机联轴器的输入端相连接，膝关节电机联轴器的输出端与小腿上连杆上部的轴相连接；膝关节电机支架通过膝关节电机支架螺钉固定装于大腿下连杆上。本技术的使用过程：运动开始前，首先测量老年人穿戴者大腿和小腿的长度，然后调节外骨骼助行机器人的大腿连杆螺栓、大腿连杆螺母、小腿连杆螺栓、小腿连杆螺母，改变外骨骼助行机器人大腿连杆和小腿连杆的长度，保证外骨骼助行机器人髋关节、膝关节和踝关节的旋转轴与老年人穿戴者相应的关节轴重合，减少位姿误差，满足不同身高的老年人穿戴者。外骨骼助行机器人的腰架通过腰部绑带连接老年人穿戴者的腰部，调节腰部绑带两端的尼龙锁扣，满足不同腰围的老年人穿戴者。外骨骼助行机器人的大腿连杆通过大腿绑带连接老年人穿戴者的大腿。外骨骼助行机器人的小腿连杆通过小腿绑带连接老年人穿戴者的小腿，通过踝关节绑带连接老年人穿戴者的踝关节。外骨骼助行机器人的脚底板通过脚部绑带连接老年人穿戴者的脚部。调整外骨骼助行机器人的穿戴角度，提高老年人穿戴者的舒适性。髋关节电机和膝关节电机的内部装有控制系统和供电装置，接通电源以后，在控制系统的协调支配下，髋关节电机驱动大腿连杆进行转动，膝关节电机驱动小腿连杆进行转动，实现外骨骼助行机器人向前迈步，提供一定的辅助动力，帮助老年人穿戴者行走。较现有技术相比，本技术具有以下优点：1、本技术提供的外骨骼助行机器人，通过髋关节电机和膝关节电机提供一定的辅助动力，能够帮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼助行机器人，其特征在于，所述的外骨骼助行机器人包括：腰部穿戴装置、两套髋关节驱动装置及两套行走装置；两套行走装置通过髋关节驱动装置对称装于腰部穿戴装置的两侧；腰部穿戴装置固定于穿戴者的腰部；两套行走装置分别固定于穿戴者的腿部及脚部。/n

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼助行机器人，其特征在于，所述的外骨骼助行机器人包括：腰部穿戴装置、两套髋关节驱动装置及两套行走装置；两套行走装置通过髋关节驱动装置对称装于腰部穿戴装置的两侧；腰部穿戴装置固定于穿戴者的腰部；两套行走装置分别固定于穿戴者的腿部及脚部。


2.根据权利要求1所述的外骨骼助行机器人，其特征在于，所述的腰部穿戴装置包括：腰架(1)、腰部绑带(2)、髋关节连杆螺栓(3)、髋关节连杆螺母(4)、髋关节连杆(5)；腰架(1)是由具有一定刚性材质制成的弧形带状结构，腰架(1)的弧度与穿戴者的腰部弧度相近，两端位于穿戴者的腰侧部；腰部绑带(2)为柔性且具有一定弹性材质制成的带状结构，腰部绑带(2)与腰架(1)之间通过尼龙锁扣相连接固定于穿戴者的腰部；两根髋关节连杆(5)通过髋关节连杆螺栓(3)和髋关节连杆螺母(4)对称装于腰架(1)的两侧。


3.根据权利要求1所述的外骨骼助行机器人，其特征在于，所述的行走装置包括：大腿穿戴装置、小腿穿戴装置、足部穿戴装置及膝关节驱动装置；大腿穿戴装置通过髋关节驱动装置与髋关节连杆(5)相连接，并在髋关节驱动装置的驱动下以连接处为轴心做前后转动；小腿穿戴装置的上部通过膝关节驱动装置与大腿穿戴装置的下部相连接，并在膝关节驱动装置的驱动下以连接处为轴心做前后转动；足部穿戴装置装于小腿穿戴装置的底部，随小腿穿戴装置一同移动。


4.根据权利要求3所述的外骨骼助行机器人，其特征在于，所述的大腿穿戴装置包括：大腿上连杆(7)、大腿连杆螺栓(8)、大腿连杆螺母(9)、大腿绑带(10)、大腿下连杆(11)；大腿上连杆(7)的下部和大腿下连杆(11)的上部沿长度方向均匀加工有多个连接孔；大腿上连杆(7)的下部和大腿下连杆(11)的上部通过大腿连杆螺栓(8)和大腿连杆螺母(9)配合连接孔固定装配连接；大腿上连杆(7)的上部通过髋关节驱动装置与髋关节连杆(5)相连接；大腿绑带(10)装于大腿下连杆(11)上，用于捆绑固定穿戴者的大腿部。


5.根据权利要求3所述的外骨骼助行机器人，其特征在于，所述的小腿穿戴装置包括：小腿上连杆(13)、小腿绑带(14)、小腿连杆螺栓(15)、小腿连杆螺母(16)、小腿下连杆(17)和踝关节绑带(18)；小腿上连杆(13)的下部和小腿下连杆(17)的上部沿长度方向均匀加工有多个连接孔；小腿上连杆(13)的下部和小腿下连杆(17)的上部通过小腿连杆螺栓(15)和小腿连杆螺母(16)配合连接孔固定装配连接；小腿绑带(14)装于小腿上连杆(13)上，用于捆绑固定穿戴者的小腿部；踝关节绑带(18)固定装于小腿下连杆(17)上，用于捆绑固定穿戴者的踝关节部位。


6.根据权利要求3所述的外骨骼助行机器人，其特征在于，所述的足部穿戴装置包括：踝关节连杆(19)、踝关节螺栓(20)、踝关节螺母(21)、脚部绑带(22)、脚底板(23)；踝关节连杆(19)的顶端与小腿下连杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，孙仲良，周迪，李国兴，
申请(专利权)人：大连交通大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21