本发明专利技术公开了一种基于外骨骼的非拟人腿部装置及其设计方法，包括腿部框架结构以及驱动结构。所述腿部框架结构连接整体装置，为驱动结构的运行提供了空间，所述驱动结构位于腿部框架结构的内部，通过凸轮结构将重力传递于地面，以此完成减轻人体负重的功能。该非拟人腿部装置可以搭载于负重外骨骼上，用于减轻人体负重行走消耗，且具有轻便且易拆卸的特点，对于负重外骨骼的应用也具有一定的参考价值。对于负重外骨骼的应用也具有一定的参考价值。对于负重外骨骼的应用也具有一定的参考价值。
【技术实现步骤摘要】
一种基于外骨骼的非拟人腿部装置及其设计方法
[0001]本专利技术涉及机器人
，尤其涉及外骨骼机器人，可应用于负重行走辅助等活动，减少行走的负重对人体带来的损害。
技术介绍
[0002]助力型外骨骼装置是一种通过穿戴在使用者身上进行作业的设备，对于军事领域、医疗领域以及特种工作领域等有着非常广泛的应用。根据助力型外骨骼的具体功能可分为两大类。 一类是辅助负重的助力型外骨骼，目标人群为因工作或任务需求需要更强的个体力量、耐力及其它身体机能的工作人员，这类外骨骼的应用非常广泛。包括交通物流、事、救援、科考等多个领域，具有广泛的应用前景。
[0003]另一类是助力助行的助力型外骨骼，主要应用于医疗康复领域，为患有神经或肌肉系统疾病导致的行走不便的患者的提供辅助康复训练[12
‑
14]，帮助他们早日实现重新站立行走的目标。
[0004]辅助负重类助力型外骨骼的研究对于军事、医疗以及救援等领域的发展具有重要意义与实用价值： 军事方面，随着战争的现代化，军队对士兵作战的能力需求越来越高，士兵在执行任务时需要携带的作战装备与续航物资相应增加。这在很大程度上加大了士兵体能的消耗，导致士兵作战能力下降，甚至会引发伤病，导致非战斗减员。因此，需要研发相应的助力外骨骼装置降低士兵的体能消耗。
技术实现思路
[0005]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于外骨骼的非拟人腿部装置及其设计方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0006]为实现本专利技术目的而采用的技术方案是：一种基于外骨骼的非拟人腿部装置，其特征在于，包括腿部框架结构、驱动结构。
[0007]按上述技术方案，所述腿部框架结构包括负重模块连接块1，力传感器2，大管连接件3，不锈钢无缝管4，碳纤维细管5，弹簧柱6，橡胶底座7，所述负重模块连接块1可以用于连接后续外骨骼所需要添加的底板连接，所述力传感器2主要用于测量非拟人腿装置传递重物重力的多少，所述大管连接件3用于将力传感器和所述不锈钢无缝管连接，所述不锈钢无缝管4与碳纤维细管5两者之间可相互滑动，满足了人体行走足部抬起和下落的需求。所述弹簧柱6主要用于放置弹簧，为人体抬脚提供助力，所述橡胶底座7用于非拟人腿装置与地面接触，保证了接触相对平稳。
[0008]按上述技术方案，所述驱动结构包括凸轮座8，碳纤维芯杆9，挡圈10，圆形滑块11，凸轮12，凸轮轴13，推动杆轴14，推动杆15，轴套16，推动杆中间轴17，所述凸轮座8、凸轮12、凸轮轴13用于组成凸轮机构的运行，所述凸轮12用于与所述不锈钢无缝管4接触，产生足够大的摩擦力后，使得外骨骼所需负重传递到地面，所述推动杆轴14，推动杆15用于完成凸轮的旋转功能，使其进入锁死状态，所述轴套16，推动杆中间轴17主要用于保证推动杆运动的
平稳性，所述碳纤维芯杆9用于将人体行走踩下的力传递至所述凸轮12上，使其发生旋转，所述挡圈10、圆形滑块11是为了保证驱动结构能在所述碳纤维细管5内部稳定保证上下移动。
[0009]按上述技术方案，所述不锈钢无缝管4的材料选取在于其能够保证内部圆形的精度，所述碳纤维芯杆9、碳纤维细管5的材料选取在于保证非拟人腿装置整体的轻便性。
[0010]按上述技术方案，所述橡胶底座7接触地面后，会向所述凸轮12传递旋转力矩，使其发生旋转，而在人体后脚跟抬起时，所述凸轮12会一步步反向旋转，解除锁死状态，所述凸轮12通过顺时针旋转可以极大的挤压所述不锈钢无缝管4的内壁，使其产生足够大的摩擦力，进入锁死状态，通过这种摩擦力可以完成行走过程中负重承担的减轻。
[0011]相对现有技术，本专利技术具有以下有益效果：
[0012]1. 本文针对现有技术目前存在的问题，提出了一种与现有流行的拟人化设计不同且具有一定效果的纯被动的基于外骨骼的非拟人腿部装置。
[0013]2. 本文提出的纯被动的基于外骨骼的非拟人腿部装置主要优势在于其无需外部电源供给，依靠自身机械结构便可完成整体运动，可以极大提高外骨骼的使用时间。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例中基于外骨骼的非拟人腿部装置整体结构示意图；
[0015]图2是本专利技术实施例中基于外骨骼的非拟人腿部装置驱动结构外部示意图；
[0016]图3是本专利技术实施例中基于外骨骼的非拟人腿部装置驱动结构内部示意图；
[0017]图中，负重模块连接块
‑
1、力传感器
‑
2、大管连接件
‑
3、不锈钢无缝管
‑
4、碳纤维细管
‑
5、弹簧柱
‑
6、橡胶底座
‑
7、凸轮座
‑
8、碳纤维芯杆
‑
9、挡圈
‑
10、圆形滑块
‑
11、凸轮
‑
12、凸轮轴
‑
13、推动杆轴
‑
14、推动杆
‑
15、轴套
‑
16、推动杆中间轴
‑
17。
实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。
[0019]参照图1~图3所示，基于外骨骼的非拟人腿部装置及其设计方法，其特征在于，包括腿部框架结构、驱动结构，所述腿部框架机构主体结构由圆形杆件组成，用于防止对人体行走产生不适感，所述驱动结构位于腿部框架机构内部，通过凸轮机构决定与框架机构的连接时刻，用于传递重物重力到地面。
[0020]进一步地，参照图1所示，所述腿部框架结构包括负重模块连接块1，力传感器2，大管连接件3，不锈钢无缝管4，碳纤维细管5，弹簧柱6，橡胶底座7，所述负重模块连接块1可以用于连接后续外骨骼所需要添加的底板连接，所述力传感器2主要用于测量非拟人腿装置传递重物重力的多少，所述大管连接件3用于将力传感器和所述不锈钢无缝管连接，所述不锈钢无缝管4与碳纤维细管5两者之间可相互滑动，满足了人体行走足部抬起和下落的需求。所述弹簧柱6主要用于放置弹簧，为人体抬脚提供助力，所述橡胶底座7用于非拟人腿装置与地面接触，保证了接触相对平稳。
[0021]进一步地，参照图1~图3所示，所述驱动结构包括凸轮座8，碳纤维芯杆9，挡圈10，圆形滑块11，凸轮12，凸轮轴13，推动杆轴14，推动杆15，轴套16，推动杆中间轴17，所述凸轮座8、凸轮12、凸轮轴13用于组成凸轮机构的运行，所述凸轮12用于与所述不锈钢无缝管4接
触，产生足够大的摩擦力后，使得外骨骼所需负重传递到地面，所述推动杆轴14，推动杆15用于完成凸轮的旋转功能，使其进入锁死状态，所述轴套16，推动杆中间轴17主要用于保证推动杆运动的平稳性，所述碳纤维芯杆9用于将人体行走踩下的力传递至所述凸轮12上，使其发生旋转，所述挡圈10、圆形滑块11是为了保证驱动结构能在所述碳纤维细管5内部稳定保证上下移动。
[0022]进一步地，参照图1~图2所示，所述不锈钢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于外骨骼的非拟人腿部装置及其设计方法，其特征在于，包括腿部框架结构、驱动结构，所述腿部框架机构主体结构由圆形杆件组成，用于防止对人体行走产生不适感，所述驱动结构位于腿部框架机构内部，通过凸轮机构决定与框架机构的连接时刻，用于传递重物重力到地面。2.根据权利要求1所述的基于外骨骼的非拟人腿部装置，其特征在于，所述腿部框架结构包括负重模块连接块，力传感器，大管连接件，不锈钢无缝管，碳纤维细管，弹簧柱，橡胶底座，所述负重模块连接块可以用于连接后续外骨骼所需要添加的底板连接，所述力传感器主要用于测量非拟人腿装置传递重物重力的多少，所述大管连接件用于将力传感器和所述不锈钢无缝管连接，所述不锈钢无缝管与碳纤维细管两者之间可相互滑动，满足了人体行走足部抬起和下落的需求。所述弹簧柱主要用于放置弹簧，为人体抬脚提供助力，所述橡胶底座用于非拟人腿装置与地面接触，保证了接触相对平稳。3.根据权利要求1所述的基于外骨骼的非拟人腿部装置，其特征在于，所述驱动结构包括凸轮座，碳纤维芯杆，挡圈，圆形滑块，凸轮，凸轮轴，推动杆轴，推动杆，轴套，推动杆中间...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋智斌，詹毓靖，侯振民，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。