一种可调节步伐频率的助行外骨骼制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可调节步伐频率的助行外骨骼，包括用于腰部支撑组件、控制背包、髋关节支撑组件、膝关节支撑组件、踝关节支撑组件、脚底支撑组件和绑带，踝关节支撑组件的左侧设有弹簧右侧设有阻尼，相对踝关节支撑组件于弹簧安装后倾斜向左下方，阻尼安装后倾斜向右下方，髋关节支撑组件的外侧分别设有控制电机转速的按钮组件。本实用新型专利技术弹簧能够缓冲脚底支撑组件受到的力且阻尼能够抵消重心往后偏移时的力，这样降低了用户的脚踝受到的力，起到了支撑作用从而维持了站立时的平衡性，按钮组件利用脉冲信号能够控制伺服电机转动位置，从而不断调整适合用户的步距和步频，提升了用户体验。了用户体验。了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节步伐频率的助行外骨骼


[0001]本实用涉及外骨骼
，具体说是一种可调节步伐频率的助行外骨骼。

技术介绍

[0002]对于脚部受伤的患者或者中风的患者来说，可能腿脚不便走路困难，就需要利用助行外骨骼，在助行过程中维持装置平衡和调整步伐习惯是人体下肢外骨骼设计中不可忽视的环节，目前的助行外骨骼使用起来是带着腿部行走，然而只能根据设定好的步伐习惯行走，缺乏了必要的人机交互，带来的不好的体验。
[0003]为了改进步伐习惯的问题市面上急需一种：在维持装置平衡的前提下，人能够控制外骨骼的步伐频率，这时候外骨骼带着人走可以视作输入模式，把机器学习到的习惯视作输出，用户拿到设备后先调到输入模式，不断调整步伐范围与最常出现的步距和步频后记录，接着将步伐习惯设为常规模式，并且在使用时发生特殊情形仍然能够调整步频和步距。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是针对上述现有产品只能根据设定好的步伐习惯行走，缺乏了必要的人机交互，提供：一种可调节步伐频率的助行外骨骼。
[0005]本技术的专利技术目的是通过以下技术方案实现的：一种可调节步伐频率的助行外骨骼，包括用于固定在腰部的腰部支撑组件和固定在腰部支撑组件后侧的控制背包，对称设置在腰部支撑组件两侧的髋关节支撑组件、膝关节支撑组件、踝关节支撑组件、脚底支撑组件和绑带，其中，所述踝关节支撑组件的左侧设有弹簧右侧设有阻尼，所述弹簧安装后倾斜向左下方，所述阻尼安装后倾斜向右下方所述髋关节支撑组件和膝关节支撑组件均采用伺服电机产生驱动力，所述髋关节支撑组件转动连接膝关节支撑组件，所述膝关节支撑组件转动连接踝关节支撑组件，所述踝关节支撑组件转动连接脚底支撑组件，所述弹簧用于缓冲脚底支撑组件受到的力，所述阻尼用于支撑踝关节支撑组件，所述髋关节支撑组件的外侧分别设有按钮组件，所述按钮组件和控制背包通讯后用于调整电机轴对外的输出转速的大小。
[0006]作为优选，所述按钮组件的一组包括加档按钮和减档按钮，所述按钮组件的另一组包括模式切换按钮和停止按钮，所述加档按钮用于增加伺服电机的转动速度，所述减档按钮用于减少伺服电机的转动速度，所述模式切换按钮能够切换本技术常规模式、输入模式和紧急模式，所述停止按钮使本技术仅具有支撑功能。
[0007]作为优选，所述控制背包内部包括PLC控制器、驱动模块、电机编码器、串口通讯模块、电源和外部设有报警灯，所述电源给予各个模块供电，所述PLC控制器连接驱动模块，所述驱动模块连接伺服电机，所述电机编码器反馈信号给驱动模块，所述装置发生特殊情况时报警灯闪烁。
[0008]作为优选，所述腰部支撑组件包括左腰板、右腰板和腰部护垫，所述左腰板和右腰
板固定连接在腰部护垫的两侧，所述左腰板和右腰板的末端固定连接有髋关节支撑组件。
[0009]作为优选，所述髋关节支撑组件包括伺服电机一、支撑架一、蜗轮杆一、蜗轮一、蜗轮轴一和固定杆一，所述支撑架一固定在腰部支撑组件的一侧，所述支撑架一内部通过蜗轮轴一转动连接有蜗轮一，所述蜗轮一固定连接有固定杆一，所述支撑架一的顶部固定连接有伺服电机一，所述伺服电机一的末端设有配合蜗轮一的蜗轮杆一，所述伺服电机一转动时通过蜗轮杆一能带动蜗轮一转动。
[0010]作为优选，所述膝关节支撑组件包括固定杆二、伺服电机二、支撑架二、蜗轮杆二、蜗轮二、蜗轮轴二和固定杆三，所述固定杆一的另一端固定连接有固定杆二的一端，所述固定杆二的另一端固定连接有支撑架二，所述支撑架二内部通过蜗轮轴二转动连接有蜗轮二，所述蜗轮二固定连接有固定杆三，所述支撑架一的顶部固定连接有伺服电机二，所述伺服电机二的末端设有配合蜗轮二的蜗轮杆二，所述伺服电机二转动时利用蜗轮二能带动蜗轮二转动。
[0011]作为优选，所述踝关节支撑组件包括固定杆四、支撑架三、蜗轮轴三和蜗轮三，所述固定杆三的末端固定连接固定杆四，所述固定杆四的另一端固定连接有支撑架三，所述支撑架三内部通过蜗轮轴三转动连接有蜗轮三，所述蜗轮三和固定杆四左侧面设有凸台一和凸台二，所述的弹簧的两端分别安装在凸台一和凸台二。
[0012]作为优选，所述脚底支撑组件包括脚部支撑板和固定带，所述脚部支撑板的一侧固定连接蜗轮三，所述脚部支撑板的右侧和固定杆四右侧面设有凸台三和凸台四，所述阻尼的两端分别安装在凸台三和凸台四。
[0013]作为优选，所述髋关节支撑组件和膝关节支撑组件的内侧设有固定腿部的绑带。
[0014]与现有技术相比，本技术的优点在于：
[0015]1)在行走的时候，无论伺服电机是高转速还是低转速，都是恒力输出，因此髋关节支撑组件和膝关节支撑组件在运动过程中能保持足够稳定性；再者弹簧能够缓冲脚底支撑组件受到的力且阻尼能够抵消重心往后偏移时的力，这样降低了用户的脚踝受到的力，起到了支撑作用从而维持了站立时的平衡性。
[0016]2)用户可根据自身需要调节模式为输入模式，按钮组件和PLC控制器通讯后，加档按钮和减档按钮利用脉冲信号能够控制伺服电机转动位置，从而不断调整适合用户的步距和步频，提升了用户体验。
附图说明
[0017]图1为本技术的正面立体图；
[0018]图2为本技术控制背包的立体图；
[0019]图3为本技术按钮组件的立体图；
[0020]图4为本技术髋关节支撑组件的爆炸图；
[0021]图5为本技术膝关节支撑组件的爆炸图；
[0022]图6为本技术膝踝关节支撑组件和脚底支撑组件的爆炸图；
[0023]图7为本技术的背面立体图。
[0024]图中标记：1、腰部支撑组件；11、左腰板；12、右腰板；13、腰部护垫；2、控制背包；3、髋关节支撑组件；31、伺服电机一；32、支撑架一；33、蜗轮杆一；34、蜗轮一；35、蜗轮轴一；
36、固定杆一；4、膝关节支撑组件；41、固定杆二；42、伺服电机二；43、支撑架二；44、蜗轮轴二；45、蜗轮二；46、固定杆三；5、踝关节支撑组件；51、固定杆四；52、支撑架三；53、蜗轮轴三；54、蜗轮三；511、凸台一；512、凸台四；541、凸台二；6、脚底支撑组件；61、脚部支撑板；62、固定带；611、凸台三；7、按钮组件；71、加档按钮；72、减档按钮；73、模式切换按钮；74、停止按钮；8、弹簧；9、阻尼；10、绑带。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本技术作进一步的描述。
[0026]根据附图1至图7所示，本技术的一种可调节步伐频率的助行外骨骼，包括用于固定在腰部的腰部支撑组件1和固定在腰部支撑组件1后侧的控制背包2，对称设置在腰部支撑组件1两侧的髋关节支撑组件3、膝关节支撑组件4、踝关节支撑组件5、脚底支撑组件6和绑带10，踝关节支撑组件5的一侧设有弹簧8另一侧设有阻尼9，弹簧8安装后倾斜向左下方，阻尼9安装后倾斜向右下方，所述髋关节支撑组件3和膝关节支撑组件4均采用伺服电机产生驱动力，所述髋关节支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节步伐频率的助行外骨骼，包括用于固定在腰部的腰部支撑组件(1)和固定在腰部支撑组件(1)后侧的控制背包(2)，对称设置在腰部支撑组件(1)两侧的髋关节支撑组件(3)、膝关节支撑组件(4)、踝关节支撑组件(5)、脚底支撑组件(6)和绑带(10)，其特征在于，所述踝关节支撑组件(5)的左侧设有弹簧(8)右侧设有阻尼(9)，所述弹簧(8)安装后倾斜向左下方，所述阻尼(9)安装后倾斜向右下方，所述髋关节支撑组件(3)和膝关节支撑组件(4)均采用伺服电机产生驱动力，所述髋关节支撑组件(3)转动连接膝关节支撑组件(4)，所述膝关节支撑组件(4)转动连接踝关节支撑组件(5)，所述踝关节支撑组件(5)转动连接脚底支撑组件(6)，所述弹簧(8)用于缓冲脚底支撑组件(6)受到的力，所述阻尼(9)用于支撑踝关节支撑组件(5)，所述髋关节支撑组件(3)的外侧分别设有按钮组件(7)，所述按钮组件(7)和控制背包(2)通讯后用于调整电机轴对外的输出转速的大小。2.根据权利要求1所述的可调节步伐频率的助行外骨骼，其特征在于，所述腰部支撑组件(1)包括左腰板(11)、右腰板(12)和腰部护垫(13)，所述左腰板(11)和右腰板(12)固定连接在腰部护垫(13)的两侧，所述左腰板(11)和右腰板(12)的末端固定连接有髋关节支撑组件(3)。3.根据权利要求2所述的可调节步伐频率的助行外骨骼，其特征在于，所述髋关节支撑组件(3)包括伺服电机一(31)、支撑架一(32)、蜗轮杆一(33)、蜗轮一(34)、蜗轮轴一(35)和固定杆一(36)，所述支撑架一(32)固定在腰部支撑组件(1)的一侧，所述支撑架一(32)内部通过蜗轮轴一(35)转动连接有蜗轮一(34)，所述蜗轮一(34)固定连接有固定杆一(36)，所述支撑架一(32)的顶部固定连接有伺服电机一(31)，所述伺服电机一(31)的末端设有配合蜗轮一(34)的蜗轮杆一(33)，所述伺服电机一(31)转动时通过蜗轮杆一(33)能带动蜗轮一(34)转动...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞阳，贾清全，蔡万峰，林谷冲，黄钰云，林娜，
申请(专利权)人：美利威瑟金华科技发展有限责任公司，
类型：新型
国别省市：