基于重力平衡的下肢助力外骨骼制造技术

本发明专利技术公开了基于重力平衡的下肢助力外骨骼，包括壳体，其特征在于：所述壳体的上方设置有背壳，所述壳体的内部设置有重力驱动机构，所述壳体的下方设置有辅助前行机构，所述辅助前行机构的底端设置有超级弹跳机构，所述背壳的内侧设置有二级弹跳机构，所述背壳的内部设置有滑翔漂浮机构和背脊机构，所述壳体与背壳固定，所述重力驱动机构与辅助前行机构传动连接，所述辅助前行机构与超级弹跳机构固定，所述二级弹跳机构与背壳固定，所述滑翔漂浮机构与背壳传动连接，所述重力驱动机构包括转轮，所述转轮与壳体的内壁滑动连接，本发明专利技术，具有可依据人体重心偏移来控制行动、实现超高强度的跳跃和短暂滑翔减缓冲击的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于重力平衡的下肢助力外骨骼
本专利技术涉及外骨骼
，具体为基于重力平衡的下肢助力外骨骼。
技术介绍
目前，外骨骼助力装置的研究逐渐兴起，具有广泛的应用前景，如助老助残，医疗康复，工业生产，地震救援，单兵作战等领域。一般的助力外骨骼具有以下特点：可以检测人体的运动意图；和人体类似的关节自由度和关节转动空间；具有必要的关节主动驱动以辅助出力；自带控制系统和能源系统；具有一定的安全防护机制。助力外骨骼按照动力传递的目的，可分为两种情况：外骨骼带动人体运动和人体带动外骨骼运动，其主要区别体现在“人-机”连接信息交互装置的设计和系统控制策略的制定上。对于助老助残或医疗康复领域，外骨骼的目的是辅助人体自身肌肉的运动，以达到帮助老人抬腿，或帮助病人做肌肉功能恢复训练等目的。需要外骨骼设定好各关节的运动规划，或检测人体的肌电信号、肢体运动方向等方法判断人体的运动意图，带动穿戴者运动，或者减小穿戴者运动所需要的消耗，此时人体和外骨骼之间需要动力的传递，因此“人-机”之间紧密固连；对于工业生产，地震救援或单兵作战等应用领域，面对的是正常的健康工人或消防战士，外骨骼的目的不是辅助人体自身肌肉的运动，而是增强放大人体的出力效果，此时，人机连接机制的设计中，“人-机”之间需要传递的不是动力，而仅仅是检测到的人体运动信息。此时，“人-机”之间的捆绑连接是一种弹性连接，传递的是微小的交互力信息。现有的外骨骼设计基本上都采取电机或者液压对髋关节，膝关节进行独立控制，实现外骨骼机构的高自由度，高适应性。但是不同的人群对外骨骼的需求有所不同，所以高适应性会带来的功能浪费，不能很好的降低成本。因此，设计可依据人体重心偏移来控制行动、实现超高强度的跳跃和短暂滑翔减缓冲击的基于重力平衡的下肢助力外骨骼是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供基于重力平衡的下肢助力外骨骼，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于重力平衡的下肢助力外骨骼，包括壳体，其特征在于：所述壳体的上方设置有背壳，所述壳体的内部设置有重力驱动机构，所述壳体的下方设置有辅助前行机构，所述辅助前行机构的底端设置有超级弹跳机构，所述背壳的内侧设置有二级弹跳机构，所述背壳的内部设置有滑翔漂浮机构和背脊机构；重力驱动机构的作用在于通过使用者重心位置的偏移来实现控制装置的运动，辅助前行机构的作用在于不依靠人力驱动自运行带动使用者前行，超级弹跳机构的作用在于实现极限弹跳，二级弹跳机构的作用在于利用空气带动装置以及使用者在空中实现二次上升，滑翔漂浮机构的作用在于当使用者跳到空中后在下落过程中自行展开实现滑翔同时减缓下降速度避免使用者受较大冲击，背脊机构的作用在于感受使用者的行动意图，实现收缩聚合成板供使用者依靠。根据上述技术方案，所述壳体与背壳固定，所述重力驱动机构与辅助前行机构传动连接，所述辅助前行机构与超级弹跳机构固定，所述二级弹跳机构与背壳固定，所述滑翔漂浮机构与背壳传动连接。根据上述技术方案，所述重力驱动机构包括转轮，所述转轮与壳体的内壁滑动连接，所述转轮的中央开设有环形槽，所述环形槽内固定有第一齿轮，所述第一齿轮的一侧设置有圆柱内齿轮，所述圆柱内齿轮的一端封闭，所述第一齿轮位于圆柱内齿轮的轴线下方，所述圆柱内齿轮的轴线上设置有第二齿轮，所述第二齿轮的中央焊接有第一驱动杆，所述第一驱动杆的另一端固定在圆柱内齿轮封闭的一端内侧，所述第一驱动杆长度大于圆柱内齿轮；通过第一齿轮与不同齿轮啮合实现正反转从而驱动装置前行或后退。根据上述技术方案，所述圆柱内齿轮封闭的一端外侧焊接有第一连接杆，所述第一连接杆上设置有弧形滑道，所述弧形滑道内滑动连接有限位杆，所述限位杆的一端焊接有涡轮，所述涡轮的一端通过轴承连接在壳体的内部，所述涡轮的上方啮合连接有蜗杆，所述蜗杆的上方设置有C型槽，所述蜗杆焊接在C型槽的内侧两端，所述C型槽与壳体滑动连接；通过使用者重心的偏移实现第一连接杆的伸出从而实现将第一齿轮与不同齿轮啮合实现转向。根据上述技术方案，所述辅助前行机构包括对应设置在转轮两侧的第二连接杆，所述第二连接杆的一端与转轮通过轴承连接，所述第二连接杆与转轮的连接位于位于连接面轴线的左侧，所述第二连接杆另一端通过轴承连接有第三连接杆，所述第三连接杆的一端通过轴承连接在壳体上，所述第二连接杆的中央通过轴承连接有第四连接杆，所述第四连接杆的另一端轴承连接有三角连接块，所述三角连接块的第二角通过轴承连接在第三连接杆的另一端，所述第三连接杆的中央通过轴承连接有第五连接杆，所述第五连接杆的另一端铰接有第六连接杆，所述第五连接杆与第六连接杆均为磁性杆且磁性相同，所述第六连接杆的另一端通过轴承连接在三角连接块的第三角上；通过辅助前行组件，利用机械传动实现装置自运行带动使用者自主前行无需人力驱动。根据上述技术方案，所述超级弹跳机构包括弧形脚踏板，所述弧形脚踏板的一端固定在第六连接杆与三角连接块轴承连接的一端上，所述弧形脚踏板的内部底端分为脚前、脚掌和脚跟三个部分，所述弧形脚踏板位于脚前、脚掌和脚跟三部分的下方分别对应设置有第一开关、第二开关和第三开关，所述第二开关的长度大于第一开关大于第三开关，所述第三开关的下方设置有第一液压仓，所述第一液压仓的内部底端设置有第一液压板，所述第一液压板与第一液压仓底端的间隙为t，所述第二开关的下方设置有第一液压管，所述第一液压管的另一端套接在第一液压仓的内部底端位于第一液压板的下方右侧，所述第一开关的下方设置有第二液压仓，所述第二液压仓的形状大小与第一液压仓相同，所述第二液压仓的内部底端设置有第二液压板，所述第二液压板的底端左侧设置有第二液压管，所述第二液压管的另一端套接在第一液压仓的底端位于第一液压板的底端左侧，所述第二液压板的下方右侧设置有第三液压管；通过设置有三个长度不同的开关以及液压仓来实现必须出发指定条件才可打开驱动电源，避免误触而意外启动。根据上述技术方案，所述弧形脚踏板的内部中央设置有电源，所述第三液压管的另一端与电源开关套接，所述电源的上方设置有空气轨道，所述空气轨道内滑动连接有弧形空压板，所述空气轨道的外侧设置有磁场，所述空气轨道的一端与电源的正负极电连接，所述空气轨道的另一端贯穿弧形脚踏板位于弧形脚踏板的外部；超级弹跳机构的作用在于利用电磁将空气压出增大使用者对地面的反作用力而实现更高的跳跃。根据上述技术方案，所述二级弹跳机构包括引风板，所述引风板契合在背壳的外侧，所述引风板靠近背壳的一侧上方两端对应设置有拉力绳，所述迎风板的下方通过轴承与背壳连接，所述引风板的内侧位于背壳的内部设置有进风管，所述进风管的一端套接有气囊，所述进风管与气囊套接的端口内部设置有单向阀，所述气囊的下方固定有二阶排气管，所述二阶排气管与气囊接触的端口内设置有单向阀；通过收集空气并且瞬间挤压来实现在空中弹射上升的更高。根据上述技术方案，所述滑翔漂浮机构包括两块翼子板，凉快所述翼子板的上下两端通过轴承连接在背壳的两侧，两块所述翼子板的下端位于背壳的两侧焊接有一介排气管，两块所述翼子板的中央可分离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于重力平衡的下肢助力外骨骼，包括壳体(100)，其特征在于：所述壳体(100)的上方设置有背壳(200)，所述壳体(100)的内部设置有重力驱动机构，所述壳体(100)的下方设置有辅助前行机构，所述辅助前行机构的底端设置有超级弹跳机构，所述背壳(200)的内侧设置有二级弹跳机构，所述背壳(200)的内部设置有滑翔漂浮机构和背脊机构。/n

【技术特征摘要】
1.基于重力平衡的下肢助力外骨骼，包括壳体(100)，其特征在于：所述壳体(100)的上方设置有背壳(200)，所述壳体(100)的内部设置有重力驱动机构，所述壳体(100)的下方设置有辅助前行机构，所述辅助前行机构的底端设置有超级弹跳机构，所述背壳(200)的内侧设置有二级弹跳机构，所述背壳(200)的内部设置有滑翔漂浮机构和背脊机构。


2.根据权利要求1所述的基于重力平衡的下肢助力外骨骼，其特征在于：所述壳体(100)与背壳(200)固定，所述重力驱动机构与辅助前行机构传动连接，所述辅助前行机构与超级弹跳机构固定，所述二级弹跳机构与背壳(200)固定，所述滑翔漂浮机构与背壳(200)传动连接。


3.根据权利要求2所述的基于重力平衡的下肢助力外骨骼，其特征在于：所述重力驱动机构包括转轮(101)，所述转轮(101)与壳体(100)的内壁滑动连接，所述转轮(101)的中央开设有环形槽，所述环形槽内固定有第一齿轮(106)，所述第一齿轮(106)的一侧设置有圆柱内齿轮(107)，所述圆柱内齿轮(107)的一端封闭，所述第一齿轮(106)位于圆柱内齿轮(107)的轴线下方，所述圆柱内齿轮(107)的轴线上设置有第二齿轮(108)，所述第二齿轮(108)的中央焊接有第一驱动杆，所述第一驱动杆的另一端固定在圆柱内齿轮(107)封闭的一端内侧，所述第一驱动杆长度大于圆柱内齿轮(107)。


4.根据权利要求3所述的基于重力平衡的下肢助力外骨骼，其特征在于：所述圆柱内齿轮(107)封闭的一端外侧焊接有第一连接杆(110)，所述第一连接杆(110)上设置有弧形滑道，所述弧形滑道内滑动连接有限位杆，所述限位杆的一端焊接有涡轮(109)，所述涡轮(109)的一端通过轴承连接在壳体(100)的内部，所述涡轮(109)的上方啮合连接有蜗杆，所述蜗杆的上方设置有C型槽，所述蜗杆焊接在C型槽的内侧两端，所述C型槽与壳体(100)滑动连接。


5.根据权利要求4所述的基于重力平衡的下肢助力外骨骼，其特征在于：所述辅助前行机构包括对应设置在转轮(101)两侧的第二连接杆(102)，所述第二连接杆(102)的一端与转轮(101)通过轴承连接，所述第二连接杆(102)与转轮(101)的连接位于位于连接面轴线的左侧，所述第二连接杆(102)的另一端通过轴承连接有第三连接杆(103)，所述第三连接杆(103)的一端通过轴承连接在壳体(100)上，所述第二连接杆(102)的中央通过轴承连接有第四连接杆，所述第四连接杆的另一端轴承连接有三角连接块(104)，所述三角连接块(104)的第二角通过轴承连接在第三连接杆(103)的另一端，所述第三连接杆(103)的中央通过轴承连接有第五连接杆，所述第五连接杆的另一端铰接有第六连接杆，所述第五连接杆与第六连接杆均为磁性杆且磁性相同，所述第六连接杆的另一端通过轴承连接在三角连接块(104)的第三角上。


6.根据权利要求5所述的基于重力平衡的下肢助力外骨骼，其特征在于：所述超级弹跳机构包括弧形脚踏板(105)，所述弧形脚踏板(105)的一端固定在第六连接杆与三角连接块(104)轴承连接的一端上，所述弧形脚踏板(105)的内部底端分为脚前、脚掌和脚跟三个部分，所述弧形脚踏板(105)位于脚前、脚掌和脚跟三部分的下方分别对应设置有第一开关(113)、第二开关(112)和第三开关(111)，所述第二开关(112)的长度大于第一开关(113)大于第三开关(111)，所述第三开关(111)的下方设置有第一液压仓(114)，所述第一液压仓(114)的内部底端设置有第一液压板，所述第一液压板与第一液压仓(114)底端的间隙为t，所述第二开关(112)的下方设置有第一液压管，所述第一液压管的另一端套接在第一液压仓的内部底端位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：林旭武，
申请(专利权)人：林旭武，
类型：发明
国别省市：江苏;32