三构态变胞式助老机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种三构态变胞式助老机器人，包括设置于底部用于安置脚部的脚部安装机构、铰接于脚部安装机构上的小腿杆、铰接于小腿杆端部的大腿杆以及连接设置于大腿杆与脚部安装机构之间的变胞机构；变胞机构用于调节小腿杆与大腿杆相对位置，本技术方案的助老机器人，通过机构自由度和形态的变换进行变胞，辅助老人日常起居中坐下、下蹲、起立；辅助老人深蹲、锻炼腿部肌肉，装置的机构仅有移动副和转动副，无齿轮副、凸轮副等复杂高副机构，结构简单可靠；采用强度高、重量轻的材料，不过多增加走路负担，在走姿、坐姿、蹲姿时能够支撑人体重量；通过控制舵机的启动，可以根据实际情况，提供起身助力；本装置灵活方便，能够实现多种功能。

Three configuration metamorphic robot for the aged

【技术实现步骤摘要】
三构态变胞式助老机器人
本专利技术涉及助老设备领域，具体涉及一种三构态变胞式助老机器人。
技术介绍
助老行走器是指改善、补偿、替代人体功能和辅助性行走以及锻炼身体的产品。实现全民健康很大程度上来源或取自公民的综合健康素质水平，而要达到高水平的健康素质水平，需要助老行走器在设计、生产方面的质与量保证。国外类似的产品中，瑞士公司Noonee设计了一款可穿戴座椅，但是不向普通用户出售因为不通过培训容易摔倒；LEXWearableseat可穿戴座椅是纯便携座椅，想要坐下时需手动打开，非常麻烦；日本本田专利技术了步行辅助器，但外形不美观和成本太高；日本某公司推出了步行辅助器Acsive。相对来说，在助老穿戴设备方面日本研究起步较早，技术相对比较成熟，但是整体结构相对复杂，成本较高。为此，需要一种新型的三构态变胞式助老机器人，针对目前我国老龄化愈加严重、老年人身体机能下降的问题，为方便老人平时起居生活，设计了一款助老器械——助老变胞穿戴装置，该装置可以帮助老人在日常居家生活中，可以帮助老人随时坐下、下蹲、起立、行走。
技术实现思路
有鉴于此，本技术方案的三构态变胞式助老机器人，通过机构自由度和形态的变换进行变胞，辅助老人日常起居中坐下、下蹲、起立；辅助老人深蹲、锻炼腿部肌肉，装置的机构仅有移动副和转动副，无齿轮副、凸轮副等复杂高副机构，结构简单可靠；采用强度高、重量轻的材料，不过多增加走路负担，在走姿、坐姿、蹲姿时能够支撑人体重量；通过控制舵机的启动，可以根据实际情况，提供起身助力；本装置灵活方便，能够实现多种功能。一种三构态变胞式助老机器人，包括设置于底部用于安置脚部的脚部安装机构、铰接于脚部安装机构上的小腿杆、铰接于小腿杆端部的大腿杆以及连接设置于大腿杆与脚部安装机构之间的变胞机构；所述变胞机构用于调节小腿杆与大腿杆相对位置。进一步，所述变胞机构包括铰接设置于大腿杆端部的上伸缩杆、与上伸缩杆相对滑动设置的下伸缩杆、铰接设置于下伸缩杆端部的变胞块以及固定设置于脚部安装机构端部的驱动舵机；所述驱动舵机与变胞块端部铰接设置，所述上伸缩杆与下伸缩杆之间设置有用于锁止上、下伸缩杆相对滑动的锁止组件。进一步，所述脚部安装机构包括弧形结构的脚前部、与脚前部铰接设置的脚后部以及设置于脚后部上的铰接支撑柱；所述铰接支撑柱垂直脚后部所在平面向上且铰接支撑柱端部与小腿杆下端铰接设置。进一步，所述脚前部内壁上设置有半圆形的脚尖定位卡槽，所述脚前部与小腿杆上端之间还铰接设置有脚部支撑杆。进一步，所述铰接支撑柱侧壁固定连接设置有用于安装驱动舵机的舵机安装壳，所述变胞块包括矩形结构的防倾覆板以及设置于防倾覆板两侧的两个安装支耳；所述安装支耳一个与驱动舵机铰接设置，另一个安装支耳与下伸缩杆下端铰接设置。进一步，所述锁止组件包括滑动套设于上伸缩杆上的下箱体、与下箱体固定连接设置的上箱体以及设置于上箱体和下箱体之间并可沿上伸缩杆径向方向滑动的推杆装置。进一步，所述下箱体内设置有用于安装上伸缩杆的安装孔，下箱体内设置有用于连通安装孔的限位套管，限位套管上开设有导向滑槽，所述推杆装置包括滑动设置于限位套管内的卡栓以及设置于导向滑槽内并与卡栓固定连接的推杆，所述上箱体上开设有配合推杆径向运动的条形槽。进一步，所述脚前部的两个端部均设置有半圆形的铰接限位孔，所述脚前部与脚后部之间设置有铰接导柱，所述铰接导柱一端设置有限位卡块且设有限位卡块的一端安装于铰接限位孔内，铰接导柱另一端设置有固定销钉。进一步，所述大腿杆和小腿杆上均设置有固定绑带，所述大腿杆整体呈“L”型结构，所大腿杆端部还设置有坐垫。本专利技术的有益效果是：本装置主要可以通过机构自由度和形态的变换进行变胞，辅助老人日常起居中坐下、下蹲、起立；辅助老人深蹲、锻炼腿部肌肉。(1)在行走状态时，机构自由度为2。机构不会影响老人正常的行走，在大腿和腰间加上扭转弹簧后还可辅助老人行走、上楼梯和爬坡等功能。(2)在坐下状态时，机构自由度为1。老人可由站立状态根据需要选择坐下或者蹲下，通过控制机构(小腿处的舵机)的微调，机构可在坐姿处固定实现自由度转变。坐下时，可以根据实际情况调节伸缩杆的长度，实现不同坐姿的变换。另外，伸缩杆内的弹簧可将坐下时的重力势能储存起来，在站立过程中给予辅助力。(3)在蹲下状态时，机构自由度为0，可用舵机辅助起身。(4)在机构整体结构上，共采用两套原理机构加上固定结构分别作用于两腿，实现方便的穿戴式便携辅助。(5)为达到便携的目的，本装置的材料计划选用质量轻巧，强度大的碳纤维材料或铝合金材料。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术脚前部结构示意图；图3为本专利技术锁止组件结构示意图；图4为本专利技术第二结构示意图；图5为本专利技术第三结构示意图；图6为本专利技术脚部安装机构构示意图；图7为本专利技术第四结构示意图。具体实施方式图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术脚前部结构示意图；图3为本专利技术锁止组件结构示意图；图4为本专利技术第二结构示意图；图5为本专利技术第三结构示意图；图6为本专利技术脚部安装机构构示意图；图7为本专利技术第四结构示意图；如图所示，一种三构态变胞式助老机器人，包括设置于底部用于安置脚部的脚部安装机构4、铰接于脚部安装机构4上的小腿杆5、铰接于小腿杆5端部的大腿杆6以及连接设置于大腿杆6与脚部安装机构4之间的变胞机构；所述变胞机构4用于调节小腿杆5与大腿杆6相对位置。本技术方案的三构态变胞式助老机器人，通过机构自由度和形态的变换进行变胞，辅助老人日常起居中坐下、下蹲、起立；辅助老人深蹲、锻炼腿部肌肉，装置的机构仅有移动副和转动副，无齿轮副、凸轮副等复杂高副机构，结构简单可靠；采用强度高、重量轻的材料，不过多增加走路负担，在走姿、坐姿、蹲姿时能够支撑人体重量；通过控制舵机的启动，可以根据实际情况，提供起身助力；本装置灵活方便，能够实现多种功能的需求。本实施例中，所述变胞机构包括铰接设置于大腿杆6端部的上伸缩杆1、与上伸缩杆1相对滑动设置的下伸缩杆2、铰接设置于下伸缩杆2端部的变胞块3以及固定设置于脚部安装机构4端部的驱动舵机8；所述驱动舵机8与变胞块3端部铰接设置，所述上伸缩杆1与下伸缩杆2之间设置有用于锁止上、下伸缩杆相对滑动的锁止组件7。整体机构为多杆机构，通过实现上伸缩杆1与下伸缩杆2相对位置的改变进而实现了变胞块3位置的整体调节，以此达到多种形态的装换。本实施例中，所述脚部安装机构4包括弧形结构的脚前部401、与脚前部401铰接设置的脚后部402以及设置于脚后部上的铰接支撑柱404；所述铰接支撑柱404垂直脚后部402所在平面(图6中脚后部402所在的水平平面)向上且铰接支撑柱404端部与小腿杆5下端铰接设置。脚部安装机构4包括相对铰接设置的脚前部401和脚后部402，脚前部401前端也设置有铰接支耳，方便于安装脚部支撑杆11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三构态变胞式助老机器人，其特征在于：包括设置于底部用于安置脚部的脚部安装机构、铰接于脚部安装机构上的小腿杆、铰接于小腿杆端部的大腿杆以及连接设置于大腿杆与脚部安装机构之间的变胞机构；所述变胞机构用于调节小腿杆与大腿杆相对位置。/n

【技术特征摘要】
1.一种三构态变胞式助老机器人，其特征在于：包括设置于底部用于安置脚部的脚部安装机构、铰接于脚部安装机构上的小腿杆、铰接于小腿杆端部的大腿杆以及连接设置于大腿杆与脚部安装机构之间的变胞机构；所述变胞机构用于调节小腿杆与大腿杆相对位置。


2.根据权利要求1所述的三构态变胞式助老机器人，其特征在于：所述变胞机构包括铰接设置于大腿杆端部的上伸缩杆、与上伸缩杆相对滑动设置的下伸缩杆、铰接设置于下伸缩杆端部的变胞块以及固定设置于脚部安装机构端部的驱动舵机；所述驱动舵机与变胞块端部铰接设置，所述上伸缩杆与下伸缩杆之间设置有用于锁止上、下伸缩杆相对滑动的锁止组件。


3.根据权利要求2所述的三构态变胞式助老机器人，其特征在于：所述脚部安装机构包括弧形结构的脚前部、与脚前部铰接设置的脚后部以及设置于脚后部上的铰接支撑柱；所述铰接支撑柱垂直脚后部所在平面向上且铰接支撑柱端部与小腿杆下端铰接设置。


4.根据权利要求3所述的三构态变胞式助老机器人，其特征在于：所述脚前部内壁上设置有半圆形的脚尖定位卡槽，所述脚前部与小腿杆上端之间还铰接设置有脚部支撑杆。


5.根据权利要求4所述的三构态变胞式助老机器人，其特征在于：所述铰接支撑柱侧壁固定连接设置有用于安装驱动舵机的舵机...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱孙科，吕航，苏军，罗佳欣，卢文龙，徐伟瑞，廖晓琳，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50