本实用新型专利技术公开一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，包括分离式设置的前脚掌结构和后脚掌结构，前脚掌结构至少一侧壁上安装有铰接座，前脚掌结构通过铰接座与后脚掌结构之间至少一桥接结构，铰接座的轴心线高度高于前脚掌结构的顶部，使得前脚掌结构和后脚掌结构的折弯轴心与使用者的趾行性折弯关节轴心同轴，使用者和外骨骼可折弯足部结构完全相融合于一体，使用者穿戴时可进行高速、低速、爬楼梯、爬坡等符合趾行性弯曲、脚跟着地及整脚掌平稳着地的交替性正常行走。本实用新型专利技术还公开了一种外骨骼机器人，包括外骨骼可折弯足部结构及与之转动连接的大小腿结构，使得使用者腿部和脚部进行自身关节与机器人多自由度的同轴舒适性运动配合。轴舒适性运动配合。轴舒适性运动配合。
【技术实现步骤摘要】
一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构及外骨骼机器人
[0001]本技术涉及机器人
，具体涉及一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构及外骨骼机器人。
技术介绍
[0002]外骨骼的脚板需要具有三个基本属性：1.从动力系统传递下来的力通过脚传递给地面然后通过相互作用力将外骨骼抬升起来，因此脚的主要承力结构需要与小腿结构刚性连接。2.外骨骼需要通过力传感器获得人的运动趋向，以此作为执行机构的判断。3.由于是与人的鞋底配合，需要考虑人机交互性能以及不会对正常人类行走产生阻碍的效果。
[0003]目前市面上的外骨骼脚板一般都可以做到前两点，但是却忽略了最重要的第三点，现有的脚底板是一整个钢板结构，这样导致人在穿戴外骨骼行走时会产生无法脚跟离地，行走不舒服。目前也存在趾行性弯曲适应行走的外骨骼行走机器人鞋，例如中国专利(公开号CN 111531526 A)公开了一种趾行性足部装置及外骨骼机器人，能够使得使用者能够进行趾行性行走、趾行性奔跑、趾行性上下楼梯和跳跃等复杂和高功率的动力学运动，但是并不符合人体趾行性和脚跟着地交替的人体走姿的外骨骼足部结构及外骨骼机器人，只能慢速下行走无法高速行走，足部结构无法适应人体走姿的趾行性和脚跟着地的交替行走。另外，现有的足部结构的前脚掌和后脚掌之间为轴连接的转动连接，这会导致脚掌转动的轴心与人体关节非同轴，根于圆弧运动学原理，夹角变小的两个平面之间的空间变小，因此人体脚部穿戴后，在进行趾行性弯曲行走时，会受到挤压，导致人体脚部造成不可逆损伤。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本技术的目的在于提供一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构及外骨骼机器人，使得人穿戴后足部可进行高速行走、奔跑、慢速行走等符合趾行性、脚跟着地和平整着地的交替人体走姿运动力学。
[0005]在一方面，本技术提供一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，包括前脚掌结构和后脚掌结构，所述前脚掌结构和后脚掌结构分离式设置；
[0006]所述后脚掌结构一侧壁上安装有承力板，所述承力板上方铰接连接有踝关节组件；所述前脚掌结构至少一侧壁上安装有铰接座，所述前脚掌结构通过铰接座与所述后脚掌结构之间至少一桥接结构。
[0007]在一些优选的实施方式中，所述铰接座的轴心孔高于所述前脚掌结构，优选的，所述铰接座位于所述前脚掌结构靠近前脚掌结构前端2/3处。
[0008]在一些优选的实施方式中，所述铰接座设置有一个，所述桥接结构另一端与所述承力板固定连接，或者所述桥接结构与所述后脚掌底板侧壁固定连接；
[0009]或者所述铰接座设置有两个，并且呈对称分布于所述前脚掌结构两端，所述桥接结构与所述后脚掌结构侧壁固定连接。
[0010]在一些优选的实施方式中，所述铰接座上设有用于限制前脚掌结构逆脚骨骼转的限位轴套件。
[0011]在一些优选的实施方式中，所述限位轴套件的具体形式为具有突出部转轴和与之相适配的非环形转孔凹槽，或者具有非环形凹槽转轴和与之相适配的转孔突出部。
[0012]在一些优选的实施方式中，所述桥接结构为板材，所述板材为直板状或者弧形状或者圆弧状。
[0013]在一些优选的实施方式中，所述板材与所述后脚掌结构一体结构或者焊接或者螺钉安装固定。
[0014]在一些优选的实施方式中，所述前脚掌结构包括前脚掌底板、安装在前脚掌底板上铝合金薄板一和安装在前脚掌底板下方并且与之相适配的橡胶底板一；
[0015]在一些优选的实施方式中，所述前脚掌底板、所述铝合金薄板一和所述橡胶底板一之间通过螺钉连接，所述前脚掌底板、所述铝合金薄板一和所述橡胶底板一之间设有运动趋向感应组件一；
[0016]在一些优选的实施方式中，所述铝合金薄板一上设有用于对脚的前半部分进行固定的脚前固定部件。
[0017]在一些优选的实施方式中，所述脚前固定部件的具体形式包括绑带、线和网。
[0018]在一些优选的实施方式中，所述后脚掌结构包括后脚掌底板、安装在后脚掌底板上的铝合金薄板二和安装在后脚掌底板下方并且与之相适配的橡胶底板二；
[0019]在一些优选的实施方式中，所述后脚掌底板、所述铝合金薄板二和所述橡胶底板二之间通过螺钉连接，所述后脚掌底板、所述铝合金薄板二和所述橡胶底板二之间设有运动趋向感应组件二。
[0020]在一些优选的实施方式中，所述铝合金薄板二上设有用于对脚的后半部分进行固定的脚后固定部件。
[0021]在一些优选的实施方式中，所述脚后固定部件的具体形式包括绑带、线和网。
[0022]在一些优选的实施方式中，所述运动趋向感应组件一与所述运动趋向感应组件二相同，在此，将其定义为运动趋向感应组件单元，所述运动趋向感应组件单元包括压力传感器和用于固定及传力至压力传感器的缓冲件，所述缓冲件的具体形式为矩形钢片、山字型钢片或者圆形凸心钢片或者环形凸心钢片。
[0023]在一些优选的实施方式中，所述踝关节组件包括轴连接夹、小腿连接件及销轴，所述销轴与所述承力板固定连接，并且两端伸出至承力板外，所述轴连接夹为两个对称的联轴器，该联轴器与所述销轴两端转动连接，所述联轴器上端形成有矩形突出部，该矩形突出部通过螺钉与所述小腿连接件固定连接，所述小腿连接件为设有圆形分布安装孔的盘体。
[0024]在第二方面，本技术提供一种外骨骼机器人，包括上述仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构。
[0025]在一些优选的实施方式中，还包括与外骨骼可折弯足部结构连接的大小腿结构。
[0026]与现有技术相比，本技术的实施例的有益效果有：
[0027]外骨骼可折弯足部结构的分离式的前脚掌结构和后脚掌结构对应的转动连接点位于前脚掌结构侧面上与人体趾行性关节同轴心的位置，并且后脚掌结构的踝关节的两个自由度对应的两个转动轴线与人体踝关节的转动轴线同心，使得使用者在行走时脚步的趾
行性关节、踝关节弯曲均与外骨骼机器人脚步的弯曲同步，可是外骨骼机器人的脚部最大适应性人体走姿的脚部趾行性、脚跟着地和整齐着地的交替行走过程，可以显著降低外骨骼脚部弯曲力与人体走姿不同步造成的损伤，使得使用者能够进行趾行性、脚跟着地和整齐着地的脚部交替正常人体运动力学行走。
附图说明
[0028]图1为本技术的实施例的外骨骼机器人的立体结构示意图；
[0029]图2为本技术的实施例的外骨骼可折弯足部结构的无橡胶底板的侧仰立体结构示意图；
[0030]图3为本技术的实施例的外骨骼可折弯足部结构的侧俯整体立体结构示意图；
[0031]图4为本技术的实施例的外骨骼可折弯足部结构的左视图；
[0032]图5为本技术的实施例的前脚掌底板和后脚掌底板的独立的立体结构示意图；
[0033]图6为本技术的实施例的铝合金薄板一和铝合金薄板二的独立的立体结构示意图；
[0034]图7为本技术的实施例的山字型钢片的立体结构示意图；
[0035]图8为本本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，其特征在于，包括前脚掌结构和后脚掌结构，所述前脚掌结构和后脚掌结构分离式设置；所述后脚掌结构一侧壁上安装有承力板，所述承力板上方铰接连接有踝关节组件；所述前脚掌结构至少一侧壁上安装有铰接座，所述前脚掌结构通过铰接座与所述后脚掌结构之间至少一桥接结构。2.根据权利要求1所述的一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，其特征在于，所述铰接座的轴心孔高于所述前脚掌结构，所述铰接座位于所述前脚掌结构靠近前脚掌结构前端2/3处。3.根据权利要求1所述的一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，其特征在于，所述铰接座设置有一个，所述桥接结构另一端与所述承力板固定连接，或者所述桥接结构与所述后脚掌结构侧壁固定连接；或者所述铰接座设置有两个，并且呈对称分布于所述前脚掌结构两端，所述桥接结构与所述后脚掌结构侧壁固定连接。4.根据权利要求1所述的一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，其特征在于，所述铰接座上设有用于限制前脚掌结构逆脚骨骼转的限位轴套件，所述限位轴套件的具体形式为具有突出部转轴和与之相适配的非环形转孔凹槽，或者具有非环形凹槽转轴和与之相适配的转孔突出部。5.根据权利要求4所述的一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，其特征在于，所述桥接结构为板材，所述板材为直板状或者弧形状，所述板材与所述后脚掌结构一体结构或者焊接或者螺钉安装固定。6.根据权利要求1所述的一种仿真人体走姿外骨骼可折弯足部结构，其特征在于，所述前脚掌结构包括前脚掌底板、安装在前脚掌底板上铝合金薄板一和安装在前脚掌底板下方并且与之相适配的橡胶底板一；所述前脚掌底板、所述铝合金薄板一和所述橡胶底板一之间通过螺钉连接，所述前脚掌...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢孙耘翰，梁林超，赵忠乾，
申请(专利权)人：杭州太希智能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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