【技术实现步骤摘要】
本技术涉及外骨骼机器人，具体为一种膝踝关节助力外骨骼。
技术介绍
1、外骨骼技术是目前提升人体运动效能最具优势的方法之一。其中，下肢外骨骼主要有支撑体重、提升下肢关节转动能力、减小关节损伤等功能。下肢外骨骼技术主要分为主动式和被动式两类。与主动式相比，被动式外骨骼具有可靠性高、输出稳定、工作环境要求低、成本较低等优点，更适于在军事侦查、抢险救灾、资源探查、特种作业等场景中进行应用。目前，越来越多的国内外高校和机构已开始研究提升人体运动能力的被动式下肢助力外骨骼，典型的多关节型被动式助力外骨骼包括下肢整体外骨骼、柔性外骨骼及电能捕获型外骨骼等类型，现今主要采用的均为被动式外骨骼。
2、传统的被动式外骨骼主要是通过对下肢肌肉做功的能量收集和释放来实现助力，肌肉做功能量有限，不足以带来明显的助力效果，此外，多关节型外骨骼的结构复杂，导致其可靠性较差、成本较高。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种膝踝关节助力外骨骼，包括支架绑缚机构用于对人体腿部进行绑缚固定、推杆机构用于实现轴向强支撑和侧向易弯曲、离合触发机构用于调控关节的自由受限状态和弹簧储释能机构用于进行助力；所述弹簧储释能机构包括弹簧仓、第二弹簧和钢丝绳，所述弹簧仓内部开设有与第二弹簧相匹配的两个管道，所述第二弹簧一端固定安装在所述管道的一端，所述第二弹簧设置有两个，所述钢丝绳设置有两个，两个所述钢丝绳分别固定连接在两个所述第二弹簧底端通过；所述离合触发机构包括外齿轮、内齿轮盘、第一弹簧和定位螺钉，外齿轮为不完全
2、可选的，所述支架绑缚机构包括小腿支架、大腿支架、足部固定器、膝关节轴承和踝关节轴承，所述小腿支架两侧均设置有第一绑缚带，所述大腿支架一端通过膝关节轴承与所述小腿支架相连接，且所述大腿支架两侧设置有第二绑缚带，足部固定器为u型结构，所述足部固定器两侧顶部设置有滑槽，所述足部固定器两侧之间与后侧均设置有第三绑缚带，所述踝关节轴承固定连接在所述足部固定器一侧顶部，所述足部固定器通过所述踝关节轴承与所述小腿支架相连接，所述膝关节轴承位于所述小腿支架顶部，所述踝关节轴承位于所述小腿支架底部。
3、可选的，所述小腿支架包括小腿上支架和小腿下支架，所述小腿上支架和所述小腿下支架内部均设置有齿牙，所述小腿上支架和所述小腿下支架内部设置有相对应的通孔，所述小腿上支架与所述小腿下支架通过所述齿牙配合实现连接，且所述小腿上支架和所述小腿下支架通过螺栓穿过内部通孔来进行紧固。
4、可选的，所述外齿轮设置有两个，两个所述外齿轮分别固定在所述小腿支架和足部固定器侧壁，所述内齿轮盘两侧设置有轴结构，所述内齿轮盘设置有两个，两个所述内齿轮盘通过两侧轴结构分别活动连接在所述踝关节轴承和膝关节轴承内部，所述小腿支架和足部固定器内部开设有与所述内齿轮盘两侧轴结构相匹配的连通孔。
5、可选的，所述推杆机构包括主推杆、足底板导向杆、足底板和弹性杆，所述足底板为u型结构，所述弹性杆底端固定连接在所述足底板一侧，所述足底板导向杆固定连接在所述足底板另一侧，所述足底板导向杆与所述滑槽相匹配，所述主推杆内部设置有齿牙，所述主推杆设置有上下两部分，两部分之间通过内部齿牙配合实现连接，所述主推杆一侧设置有一端为斜坡的凹槽，所述凹槽设置有两个，两个所述凹槽与两个所述内齿轮盘一侧轴结构相适配。
6、可选的，所述弹性杆包括弹性支架和t型块，所述弹性支架为s型支架，所述t型块一端通过螺钉固定安装在所述弹性支架内部，所述弹性支架通过螺钉固定安装在所述主推杆和足底板之间。
7、可选的，所述弹簧储释能机构还包括钢丝绳管和钢丝绳管固定器，所述钢丝绳管设置有两个，两个所述钢丝绳管分布套设在两个所述钢丝绳侧壁，两个所述钢丝绳管一端均固定连接在所述钢丝绳管固定器内部，所述钢丝绳管固定器固定连接在所述小腿支架侧壁。
8、可选的，两个所述钢丝绳一端分别与所述踝关节轴承内部的内齿轮盘和膝关节轴承内部的内齿轮盘侧壁相连接。
9、可选的，所述弹簧仓内部开设有螺纹孔，所述螺纹孔内部固定安装有调节螺钉，所述螺纹孔设置有若干个。
10、与现有技术相比，本技术的有益效果是：
11、1、本技术通过设置弹簧储释能机构和离合触发机构，让使用者既能通过对足部触地动作和肌肉做功的能量储存和释放来实现下肢支撑期的运动助力，又能实现下肢在摆动期的关节自由、避免对动作的影响。
12、2、本技术通过在弹簧仓内部设置螺纹孔和调节螺钉，当需要变化第二弹簧的刚度时，通过调节对应弹簧仓上的调节螺钉的旋入程度，实现对第二弹簧一端固定位置的改变，从而改变第二弹簧的刚度以适应不同动作对能量储存量的需求。
13、3、本技术通过设置第三绑缚带可以对人体的足部进行绑缚固定，通过设置通孔和螺栓，可以通过调节螺栓固定的通孔的位置，实现对小腿支架总长度的调节。
14、4、本技术通过设置支架绑缚机构、推杆机构、弹簧储释能机构和离合触发机构使该膝踝关节助力外骨骼结构简单、成本低廉。
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1.一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：包括支架绑缚机构(1)用于对人体腿部进行绑缚固定、推杆机构(2)用于实现轴向强支撑和侧向易弯曲、离合触发机构(3)用于调控关节的自由受限状态和弹簧储释能机构(4)用于进行助力；
2.根据权利要求1所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述小腿支架(11)包括小腿上支架(111)和小腿下支架(112)，所述小腿上支架(111)和所述小腿下支架(112)内部均设置有齿牙(113)，所述小腿上支架(111)和所述小腿下支架(112)内部设置有相对应的通孔(114)，所述小腿上支架(111)与所述小腿下支架(112)通过所述齿牙(113)配合实现连接，且所述小腿上支架(111)和所述小腿下支架(112)通过螺栓穿过内部通孔(114)来进行紧固。
3.根据权利要求2所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述外齿轮(31)设置有两个，两个所述外齿轮(31)分别固定在所述小腿支架(11)和足部固定器(13)侧壁，所述内齿轮盘(32)两侧设置有轴结构，所述内齿轮盘(32)设置有两个，两个所述内齿轮盘(32)通过两侧轴结构分别
4.根据权利要求3所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述推杆机构(2)包括主推杆(21)、足底板导向杆(22)、足底板(23)和弹性杆(24)，所述足底板(23)为U型结构，所述弹性杆(24)底端固定连接在所述足底板(23)一侧，所述足底板导向杆(22)固定连接在所述足底板(23)另一侧，所述足底板导向杆(22)与所述滑槽(131)相匹配，所述主推杆(21)内部设置有齿牙(113)，所述主推杆(21)设置有上下两部分，两部分之间通过内部齿牙(113)配合实现连接，所述主推杆(21)一侧设置有一端为斜坡的凹槽(211)，所述凹槽(211)设置有两个，两个所述凹槽(211)与两个所述内齿轮盘(32)一侧轴结构相适配。
5.根据权利要求4所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述弹性杆(24)包括弹性支架(241)和T型块(242)，所述弹性支架(241)为S型支架，所述T型块(242)一端通过螺钉固定安装在所述弹性支架(241)内部，所述弹性支架(241)通过螺钉固定安装在所述主推杆(21)和足底板(23)之间。
6.根据权利要求3所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：两个所述钢丝绳(44)一端分别与所述踝关节轴承(15)内部的内齿轮盘(32)和膝关节轴承(14)内部的内齿轮盘(32)侧壁相连接。
7.根据权利要求1所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述弹簧仓(41)内部开设有螺纹孔(412)，所述螺纹孔(412)内部固定安装有调节螺钉(43)，所述螺纹孔(412)设置有若干个。
...【技术特征摘要】
1.一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：包括支架绑缚机构(1)用于对人体腿部进行绑缚固定、推杆机构(2)用于实现轴向强支撑和侧向易弯曲、离合触发机构(3)用于调控关节的自由受限状态和弹簧储释能机构(4)用于进行助力；
2.根据权利要求1所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述小腿支架(11)包括小腿上支架(111)和小腿下支架(112)，所述小腿上支架(111)和所述小腿下支架(112)内部均设置有齿牙(113)，所述小腿上支架(111)和所述小腿下支架(112)内部设置有相对应的通孔(114)，所述小腿上支架(111)与所述小腿下支架(112)通过所述齿牙(113)配合实现连接，且所述小腿上支架(111)和所述小腿下支架(112)通过螺栓穿过内部通孔(114)来进行紧固。
3.根据权利要求2所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述外齿轮(31)设置有两个，两个所述外齿轮(31)分别固定在所述小腿支架(11)和足部固定器(13)侧壁，所述内齿轮盘(32)两侧设置有轴结构，所述内齿轮盘(32)设置有两个，两个所述内齿轮盘(32)通过两侧轴结构分别活动连接在所述踝关节轴承(15)和膝关节轴承(14)内部，所述小腿支架(11)和足部固定器(13)内部开设有与所述内齿轮盘(32)两侧轴结构相匹配的连通孔。
4.根据权利要求3所述的一种膝踝关节助力外骨骼，其特征在于：所述推杆机构(2)包括主推杆(21)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓，万超，王刚，祖媛媛，张笑，王惜亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院系统工程研究院，
类型：新型
国别省市：
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