穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，包括腰部固定模块，在该腰部固定模块两侧从上到下均依次铰接有大腿支撑模块、小腿支撑模块和脚托模块，在所述小腿支撑模块和脚托模块上铰接有同一弹性储能助力模块，该弹性储能助力模块位于所述小腿支撑模块和脚托模块的后侧。采用以上结构，第一是将穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人的各个部件均实现模块化，在方便拆卸安装的同时，也便于运输和部件的更换，通用性更强；第二是设计了弹性储能助力模块，通过储存重力势能为踮脚，走路，奔跑等动作提供助力，减小人体的负重感。减小人体的负重感。减小人体的负重感。

【技术实现步骤摘要】
穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人


[0001]本技术涉及机器人
，尤其是涉及一种穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人。

技术介绍

[0002]外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算，为操作者提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。是基于仿生学和人体工程学设计的一种“套在人体外面”的可穿戴式机械装置。借鉴人机智能系统理论，将人和机器在感知、决策和执行等多个层次上进行有机结合，发挥人类智力优势和机器“体力”优势。可适应平地、泥土、砂石、楼梯、斜坡等不同的地形，不仅可辅助穿戴者完成行走、跑步、攀爬、射击、匍匐、跳跃等动作，还有减少人体新陈代谢，减缓人体疲劳，增强穿戴者机能的功用。它将人类的智力和机器人的“体力”结合，靠人来控制机器人，用于为人体提供助力，在增强人体技能、辅助运动方面有着突出的发展前景，日益成为机器人领域的研究重点。
[0003]现有的外骨骼机器人功能区分过大，模块化程度较低，故而造成了兼容性不高，可替换性低，单个产品功能少；同时，无源和有源技术区分明显，难以根据使用场景的需要选择是否需要动力源，从而较好的解决机器重量与负重之间的关系。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术提供了一种穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，有助于根据需要为使用者提供助力。
[0005]其技术方案如下：
[0006]一种穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，包括腰部固定模块，在该腰部固定模块两侧从上到下均依次铰接有大腿支撑模块、小腿支撑模块和脚托模块，其要点是：在所述小腿支撑模块和脚托模块上铰接有同一弹性储能助力模块，该弹性储能助力模块位于所述小腿支撑模块和脚托模块的后侧。采用以上结构，第一是将穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人的各个部件均实现模块化，在方便拆卸安装的同时，也便于运输和部件的更换，通用性更强；第二是设计了弹性储能助力模块，通过储存重力势能为踮脚，走路，奔跑等动作提供助力，减小人体的负重感。
[0007]作为优选：在所述大腿支撑模块和小腿支撑模块上铰接有同一动力助力模块，所述动力助力模块包括电机和连杆机构，其中所述电机固定在所述大腿支撑模块或小腿支撑模块上，所述连杆机构一端与所述电机的输出轴固定，另一端铰接在所述小腿支撑模块或大腿支撑模块上。采用以上结构，创新了一种小腿助力电机位于大腿的思路，将膝关节解放出来，使膝关节的活动范围变得更广，同时动力助力模块可根据使用场景的需求选配，不需要时可轻松拆卸，此时可以减轻机器人的重量；需要时及时安装即可。
[0008]作为优选：所述腰部固定模块包括腰后部支撑件，在该腰后部支撑件两端均连接腰侧部支撑件，在该腰侧部支撑件外端腰部连接件；
[0009]所述大腿支撑模块包括依次穿设固定在大腿支杆上的大腿上部连接件、电机固定滑块和大腿下部连接件；
[0010]所述腰部连接件和大腿上部连接件活动连接构成髋关节。
[0011]采用以上结构，通过腰部固定模块可以轻松将机械人固定在人体腰部，拆卸方便，腰部固定模块和大腿支撑模块之间连接后构成髋关节，能够实现两者的模块化。
[0012]作为优选：所述小腿支撑模块包括依次穿设固定在小腿支杆上的小腿上部连接件、连杆连接滑块和小腿下部连接件；所述小腿上部连接件和大腿下部连接件活动连接构成膝关节；所述小腿下部连接件和脚托模块活动连接构成踝关节。
[0013]作为优选：所述电机固定在所述电机固定滑块上，所述连杆机构为四连杆机构，该连杆机构一端与所述电机的输出轴固定，另一端铰接在所述连杆连接滑块上。采用以上结构，启动电机，电机输出轴转动带动四连杆机构运动，该四连杆机构的运转能够给膝关节提供助力，而设置连杆连接滑块可以根据动力的需求进行连杆机构运动轨迹的调整，然后将连杆连接滑块固定即可。
[0014]作为优选：在所述大腿上部连接件和电机固定滑块之间的所述大腿支杆上穿设大腿固定滑块，在该大腿固定滑块上固定大腿绑带；在所述连杆连接滑块上固定小腿绑带。以上结构能够很好的实现部件的模块化，同时也能够可靠的实现穿戴。
[0015]作为优选：所述弹性储能助力模块包括上连接块、下连接块和连接在所述上连接块和下连接块之间的弹簧；
[0016]在所述连杆连接滑块和小腿下部连接件之间的所述小腿支杆上穿设固定助力安装滑块，所述上连接块一端与所述助力安装滑块固定，另一端连接所述弹簧的一端，该弹簧的另一端与所述下连接块的上端固定，该下连接块的下端所述脚托模块固定。以上结构，由于弹簧的存在，具有较好的储能作用，通过储存重力势能为踮脚，走路，奔跑等动作提供助力，减小人体的负重感。
[0017]作为优选：所述脚托模块包括脚拖以及连接在该脚拖前部的脚套和连接在该脚拖后部的脚拖连接件，所述下连接块的下端与所述脚拖固定，所述小腿下部连接件和所述脚拖连接件活动连接构成踝关节。
[0018]有益效果：通过本技术提供的穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，功能分区合理且完整，模块化程度高，故而兼容性高，通用性强；设计了弹性储能助力模块，通过储存重力势能为踮脚，走路，奔跑等动作提供助力，减小人体的负重感；同时，创新了一种小腿助力电机位于大腿的思路，将膝关节解放出来，使膝关节的活动范围变得更广，同时动力助力模块可根据使用场景的需求选配，不需要时可轻松拆卸，此时可以减轻机器人的重量；需要时及时安装即可。
附图说明
[0019]图1为本技术的立体结构示意图。
具体实施方式
[0020]以下结合实施例和附图对本技术作进一步说明。
[0021]请参见图1：一种穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，由腰部固定模块1，大腿支撑
模块2、小腿支撑模块3、脚托模块4等模块构成，上述大腿支撑模块2和小腿支撑模块3均是以碳纤维杆作为载体，每个模块均通过两根碳纤维杆穿设相关部件构成，便于调节和实现模块化；穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人包括一个腰部固定模块1，该腰部固定模块1的两侧从上到下均依次铰接有大腿支撑模块2、小腿支撑模块3和脚托模块4，在大腿支撑模块2和小腿支撑模块3上铰接有同一动力助力模块6，小腿支撑模块3和脚托模块4上铰接有同一弹性储能助力模块5，该弹性储能助力模块5位于所述小腿支撑模块3和脚托模块4的后侧。
[0022]图1中：腰部固定模块1包括腰后部支撑件11，该腰后部支撑件11两端均连接腰侧部支撑件12，在该腰侧部支撑件12外端腰部连接件13，上述腰后部支撑件11的结构与人体腰后侧相适应，腰侧部支撑件12的结构与人体腰两侧相适应，所述腰部连接件13包含有用于连接腰带的腰带扣孔131和用于与大腿支撑模块2连接的髋关节连接支耳132。
[0023]图1中：所述大腿支撑模块2包括大腿支杆21，该大腿支杆21为两根并排的碳纤维杆，在该大腿支杆21上依次穿设大腿上部连接件22、大腿固定滑块25、电机固定滑块23和大腿下部连接件24，在大腿固定滑块25上固定大腿绑带26，所述大腿下部连接件24的结构设计为连接支耳；上述大腿上部连接件22、大腿固定滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，包括腰部固定模块(1)，在该腰部固定模块(1)两侧从上到下均依次铰接有大腿支撑模块(2)、小腿支撑模块(3)和脚托模块(4)，其特征在于：在所述小腿支撑模块(3)和脚托模块(4)上铰接有同一弹性储能助力模块(5)，该弹性储能助力模块(5)位于所述小腿支撑模块(3)和脚托模块(4)的后侧。2.根据权利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，其特征在于：在所述大腿支撑模块(2)和小腿支撑模块(3)上铰接有同一动力助力模块(6)，所述动力助力模块(6)包括电机(61)和连杆机构(62)，其中所述电机(61)固定在所述大腿支撑模块(2)或小腿支撑模块(3)上，所述连杆机构(62)一端与所述电机(61)的输出轴固定，另一端铰接在所述小腿支撑模块(3)或大腿支撑模块(2)上。3.根据权利要求2所述的穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，其特征在于：所述腰部固定模块(1)包括腰后部支撑件(11)，在该腰后部支撑件(11)两端均连接腰侧部支撑件(12)，在该腰侧部支撑件(12)外端腰部连接件(13)；所述大腿支撑模块(2)包括依次穿设固定在大腿支杆(21)上的大腿上部连接件(22)、电机固定滑块(23)和大腿下部连接件(24)；所述腰部连接件(13)和大腿上部连接件(22)活动连接构成髋关节。4.根据权利要求3所述的穿戴式下肢外骨骼辅助行走机器人，其特征在于：所述小腿支撑模块(3)包括依次穿设固定在小腿支杆(31)上的小腿上部连接件(32)、连杆连接滑块(33)和小腿下部连接件(34)；所述小腿上部连接件(32)和大腿下部连接件(24)活动连接构成膝关节；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦钧，
申请(专利权)人：黄彦钧，
类型：新型
国别省市：