一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼制造技术

本实用新型专利技术公开了一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼，包括腰部助力外骨骼单元，所述腰部助力外骨骼单元包括背部刚性结构主体、髋关节左右集成驱动单元、左右腿部旋转结构、右脚刚性传感器足部机构和左脚刚性传感器足部机构，所述右脚刚性传感器足部机构包括连接件、EVA泡沫底板、脚跟固定件、碳纤基板和固定耳，腰部助力外骨骼单元的使用时，佩戴者穿戴装置搬运到公斤重物时，刚性力传感器读取压力信号，综合腰部外骨骼移动及力学信号，通过集成驱动单元驱动机械外骨骼部分传递最大合力约公斤提升重物的助力，达到保护佩戴者腰部、减少职业伤害的直接目的，同时提高佩戴者耐力、提升工作效率。提升工作效率。提升工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼


[0001]本技术涉及助力外骨骼
，具体是一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼。

技术介绍

[0002]外骨骼产品主要通过增加使用者的力量、速度和精度来提高使用者的生产效率。自20世纪60年代外骨骼开始被研发至今，已由军事领域转向民用市场，多以医疗和工业生产为主要目的，作为帮助工人负荷执行制造、搬运任务的辅助工具，目前正在向负重能力更强、控制力和灵活性能更高的方向研发。
[0003]目前，大多数国家的科研机构对外骨骼的研究尚处于基础起步阶段，主要应用领域为军事、民用和医疗，商用产品特别在煤矿作业场景下的产品仍然较少，煤矿行业作业场景复杂严苛的特点要求外骨骼产品具有耐用性及综合智能助力判断的产品特性，因此亟需设计一种可在煤矿行业作业场景复杂严苛条件下使用的包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼，包括腰部助力外骨骼单元，所述腰部助力外骨骼单元包括背部刚性结构主体、髋关节左右集成驱动单元、左右腿部旋转结构、右脚刚性传感器足部机构和左脚刚性传感器足部机构，所述右脚刚性传感器足部机构包括连接件、EVA泡沫底板、脚跟固定件、碳纤基板、固定耳、压力面基板、EVA泡沫压缩层和刚性力传感器。
[0007]作为本技术进一步的方案：所述EVA泡沫底板顶部固定连接有碳纤基板，所述碳纤基板顶部固定连接有EVA泡沫压缩层，所述EVA泡沫压缩层顶部固定连接有压力面基板，所述刚性力传感器通过连接件固定安装在压力面基板顶面的后部位置，所述脚跟固定件固定连接在碳纤基板顶部。
[0008]作为本技术再进一步的方案：所述脚跟固定件为U型。
[0009]作为本技术再进一步的方案：所述固定耳间隔固定连接在碳纤基板顶部对应脚掌位置处，所述固定耳设置有若干个。
[0010]作为本技术再进一步的方案：所述固定耳之间通过绑带相连。
[0011]作为本技术再进一步的方案：所述右脚刚性传感器足部机构和左脚刚性传感器足部机构的结构和各部件规格均相同。
[0012]与现有技术相比，本技术的有益效果是：
[0013]1、设置刚性力传感器用于采集施加在压力面基板上的压力数据，刚性传感器读取
的数据，为腰部助力外骨骼单元集成驱动单元输出助力提供在旋转位置信息和关节应力数据的基础上额外的负载及重力变化数据来源；
[0014]2、腰部助力外骨骼单元的使用时，佩戴者穿戴装置搬运15到30公斤重物时，刚性力传感器读取压力信号，综合腰部外骨骼移动及力学信号，通过集成驱动单元驱动机械外骨骼部分传递最大合力约30公斤提升重物的助力，减少佩戴者腰部搬运重物时承受的压力，达到保护佩戴者腰部、减少职业伤害的直接目的，同时提高佩戴者耐力、提升工作效率。
附图说明
[0015]图1为包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼中刚性传感器足部结构的结构示意图。
[0016]图2为包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼中刚性传感器足部结构的俯视。
[0017]图3为包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼中刚性传感器足部结构的剖视图。
[0018]图4为包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼中穿戴者站立状态示意图。
[0019]图5为包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼中穿戴者站立状态的正视和侧视图。
[0020]图6为包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼中穿戴者弯腰状态的正视和侧视图。
[0021]图中所示：1.腰部助力外骨骼单元；2.右脚刚性传感器足部机构；3.左脚刚性传感器足部机构；4.连接件；5.EVA泡沫底板；6.脚跟固定件；7.碳纤基板；8.固定耳；9.压力面基板；10.EVA泡沫压缩层；11.刚性力传感器；12.背部刚性结构主体；13.髋关节左右集成驱动单元；14.左右腿部旋转结构。
具体实施方式
[0022]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0023]请参阅图1～6，本技术实施例中，一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼，包括腰部助力外骨骼单元1，所述腰部助力外骨骼单元1包括背部刚性结构主体12、髋关节左右集成驱动单元13、左右腿部旋转结构14、右脚刚性传感器足部机构2和左脚刚性传感器足部机构3，所述右脚刚性传感器足部机构2包括连接件4、EVA泡沫底板5、脚跟固定件6、碳纤基板7、固定耳8、压力面基板9、EVA泡沫压缩层10和刚性力传感器11，所述EVA泡沫底板5顶部固定连接有碳纤基板7，所述碳纤基板7顶部固定连接有EVA泡沫压缩层10，所述EVA泡沫压缩层10顶部固定连接有压力面基板9，所述刚性力传感器11通过连接件4固定安装在压力面基板9顶面的后部位置，设置刚性力传感器11用于采集施加在压力面基板9上的压力数据，具体地，刚性传感器11通过其形变电信号读取施加在压力面基板9垂直方向的压力数据，所述脚跟固定件6固定连接在碳纤基板7顶部，所述脚跟固定件6为U型，所述固定耳
8间隔固定连接在碳纤基板7顶部对应脚掌位置处，所述固定耳8设置有若干个，所述固定耳8之间通过绑带(图中未示出)相连，所述右脚刚性传感器足部机构2和左脚刚性传感器足部机构3的结构和各部件规格均相同，所述腰部助力外骨骼单元1内置有腰部外骨骼控制系统，刚性力传感器11通过串口与腰部外骨骼主体控制系统无线连接，腰部外骨骼控制系统分别控制髋关节左右集成驱动单元13驱动左右腿部旋转结构14提供综合助力。
[0024]腰部外骨骼的髋关节左右集成驱动单元13驱动左右腿部旋转结构14提供综合助力连接方式请参考专利技术专利CN20191126036.5《一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼》及技术专利CN201922229101.7《一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼》；
[0025]本技术能够在对防水防尘要求高的使用环境下稳定工作，可应对煤矿作业场景下复杂严苛的作业环境；同时其可分别实时读取使用者负载及重心变化信号，提供综合使用者负载、左右重心变化及运动情况分析，为腰部外骨骼集成驱动单元输出助力提供在旋转位置信息和关节应力数据的基础上额外的负载及重心变化数据来源；
[0026]本技术使用可减少佩戴者腰部搬运重物时承受的压力，达到保护佩戴者腰部、减少职业伤害的直接目的，同时提高佩戴者耐力、提升工作效率；
[0027]使用时，在图5穿戴者站立非负载状态下，刚性力传感器1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包括刚性传感器足部结构的腰部助力外骨骼，包括腰部助力外骨骼单元(1)，其特征在于：所述腰部助力外骨骼单元(1)包括背部刚性结构主体(12)、髋关节左右集成驱动单元(13)、左右腿部旋转结构(14)、右脚刚性传感器足部机构(2)和左脚刚性传感器足部机构(3)，所述右脚刚性传感器足部机构(2)包括连接件(4)、EVA泡沫底板(5)、脚跟固定件(6)、碳纤基板(7)、固定耳(8)、压力面基板(9)、EVA泡沫压缩层(10)和刚性力传感器(11)，所述EVA泡沫底板(5)顶部固定连接有碳纤基板(7)，所述碳纤基板(7)顶部固定连接有EVA泡沫压缩层(10)，所述EVA泡沫压缩层(10)顶部固定连接有压力面基板(9)，所述刚性力传感器(11)通过连接件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩宇，王军，王炳鑫，刘海平，陈鹏，刘冲，李翠勤，赵磊，徐振华，杨羡宇，
申请(专利权)人：王浩宇，
类型：新型
国别省市：