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CN112223257A - 一种下肢辅助器械行动控制系统 - Google Patents

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CN112223257A CN202010909452.7A CN202010909452A CN112223257A CN 112223257 A CN112223257 A CN 112223257A CN 202010909452 A CN202010909452 A CN 202010909452A CN 112223257 A CN112223257 A CN 112223257A
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CN202010909452.7A
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石众
石心泽
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Fuxin Sanhe Intelligent Manufacturing Technology Co ltd
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Fuxin Sanhe Intelligent Manufacturing Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种下肢辅助器械行动控制系统，涉及行动控制系统技术领域，针对能与穿戴者实现良好的运动耦合性，以及安全，轻便，灵巧，舒适等问题，现提出如下方案，包括背包，所述背包的内部安装有能量提供机构和控制机构，所述背包的正面固定连接有两个背包带，所述背包的底部转动连接有两个活动杆，两个所述活动杆的底部铰接有固定架，所述固定架的底部转动连接有移动机构,所述能量提供机构包括安装在背包内部的移动式电源，所述移动式电源为24V低电压电池。本发明实现了下肢辅助机构的智能控制，采用了四套伺服电机系统和多路传感器协同工作方式，实现仿生程度高，控制精度高，智能化程度高等多项特点。

Description

一种下肢辅助器械行动控制系统
技术领域
本发明涉及行动控制系统技术领域，尤其涉及一种下肢辅助器械行动控制系统。
背景技术
外骨骼机器人作为辅助人体康复的装备得到了广泛的应用，军事领域方面 外骨骼机器人可以提高战场救援的效率，帮助更多的受伤人员；民用与医疗领域，不仅可以帮助老人正常行动，也可以辅助残疾人正常生活，可以说在各个领域作用巨大前景广阔。外骨骼机器人从本质上来说是一种可穿戴的机电智能机器人，为了能让其能与穿戴者实现良好的运动耦合性，选择实现方案时应该充分考虑安全，轻便，灵巧，舒适等因素,为此我们提出一种下肢辅助器械行动控制系统。
发明内容
本发明提出的一种下肢辅助器械行动控制系统，解决了能与穿戴者实现良好的运动耦合性，以及安全，轻便，灵巧，舒适等问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种下肢辅助器械行动控制系统，包括背包，所述背包的内部安装有能量提供机构和控制机构，所述背包的正面固定连接有两个背包带，所述背包的底部转动连接有两个活动杆，两个所述活动杆的底部铰接有固定架，所述固定架的底部转动连接有移动机构。
优选的，所述能量提供机构包括安装在背包内部的移动式电源，所述移动式电源为24V低电压电池。
优选的，所述移动机构包括与固定架的底部转动连接的两个髋关节，两个所述髋关节的底端均转动连接有外骨骼大腿，所述外骨骼大腿的底端转动连接有膝关节，所述膝关节的底端转动连接有外骨骼小腿，所述外骨骼小腿的底端转动连接有踝关节，所述踝关节的外部转动连接有外骨骼脚。
优选的，所述控制机构包括安装在背包内部的PLC、CPU和控制单元，所述CPU的型号为STM32F4。
优选的，所述髋关节是具有三个自由度的球面副，两个所述球面副分别为前后摆，左右摆和内外旋。
优选的，所述固定架的内部安装有伺服电机和电缸，所述伺服电机的型号为ACM6020V24G-A5，所述电缸的型号为DDG5-R-0.68KN。
优选的，所述固定架固定在腰部，且相应设计有限位机构。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过安装控制机构,从而对整个外骨骼机器人进行控制；
2、本发明通过安装能量提供机构和移动机构，其中能量提供机构保护了移动式电源的使用安全，移动机构保证了不同身材使用者的需求，从而进行移动；
综上所述，该装置设计新颖，操作简单，实现了下肢辅助机构的智能控制，采用了四套伺服电机系统和多路传感器协同工作方式，实现仿生程度高，控制精度高，智能化程度高等多项特点。
附图说明
图1为本发明提出的一种下肢辅助器械行动控制系统的正视结构示意图；
图2为本发明提出的一种下肢辅助器械行动控制系统的侧视结构示意图；
图3为本发明提出的一种下肢辅助器械行动控制系统的工作状态侧视结构示意图。
图中：1背包、2背包带、3活动杆、4固定架、5髋关节、6外骨骼大腿、7膝关节、8踝关节、9外骨骼脚、10外骨骼小腿。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-3，一种下肢辅助器械行动控制系统，包括背包1，背包1的内部安装有能量提供机构和控制机构，背包1的正面固定连接有两个背包带2，背包1的底部转动连接有两个活动杆3，两个活动杆3的底部铰接有固定架4，固定架4的底部转动连接有移动机构。
本实施例中，能量提供机构包括安装在背包1内部的移动式电源，移动式电源为24V低电压电池。
本实施例中，移动机构包括与固定架4的底部转动连接的两个髋关节5，两个髋关节5的底端均转动连接有外骨骼大腿6，外骨骼大腿6的底端转动连接有膝关节7，膝关节7的底端转动连接有外骨骼小腿10，外骨骼小腿10的底端转动连接有踝关节8，踝关节8的外部转动连接有外骨骼脚9。
本实施例中，控制机构包括安装在背包1内部的PLC、CPU和控制单元，CPU的型号为STM32F4。
本实施例中，髋关节5是具有三个自由度的球面副，三个球面副分别为前后摆，左右摆和内外旋。
本实施例中，固定架4的内部安装有伺服电机和电缸，伺服电机的型号为ACM6020V24G-A5，所述电缸的型号为DDG5-R-0.68KN。
本实施例中，固定架4固定在腰部，且相应设计有限位机构。
工作原理，首先，本项目只涉及下肢结构的辅助设计，上肢部分有比较大空间，移动式电源安装在背后，控制部分采用“PLC+伺服单元”的控制模式，保证系统的稳定性与经济性，机器人整体固定在腰部，外骨骼大腿6与外骨骼小腿10的长度可以做一定程度的调节，保证不同身材使用者的需求，结构设计考虑人体工程学，比如人体关节的最大转动角度等，并相应设计限位，在人体行走时，起着主要作用的是三个关节，髋关节5、膝关节7和踝关节8，我们希望以最简单，最安全的方式实现目的，即通过髋关节5的摆动完成行走动作，对于人体而言，髋关节5是具有3个自由度的球面副，分别对应为前后摆，左右摆，内外旋，而在实际行走的过程中起着决定性作用的是前后摆动，设计中髋关节5设置成只有这个自由度的球副，就是通过大腿的摆动带动小腿，实现助力行走的目的，而助力的动力装置选择为伺服电机和电缸，实现了下肢辅助机构的智能控制，采用了四套伺服电机系统和多路传感器协同工作方式，实现仿生程度高，控制精度高，智能化程度高等多项特点,采用背包式移动电源设计方案，使本产品的使用更加灵活，活动范围更广，且不受特定地点的限制。为保证移动式电源的使用安全，选用24V低电压电池，并且设计安全电路，防止意外触电、火灾等危险的发生。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种下肢辅助器械行动控制系统，包括背包（1），其特征在于，所述背包（1）的内部安装有能量提供机构和控制机构，所述背包（1）的正面固定连接有两个背包带（2），所述背包（1）的底部转动连接有两个活动杆（3），两个所述活动杆（3）的底部铰接有固定架（4），所述固定架（4）的底部转动连接有移动机构。
2.根据权利要求1所述的一种下肢辅助器械行动控制系统，其特征在于，所述能量提供机构包括安装在背包（1）内部的移动式电源，所述移动式电源为24V低电压电池。
3.根据权利要求1所述的一种下肢辅助器械行动控制系统，其特征在于，所述移动机构包括与固定架（4）的底部转动连接的两个髋关节（5），两个所述髋关节（5）的底端均转动连接有外骨骼大腿（6），所述外骨骼大腿（6）的底端转动连接有膝关节（7），所述膝关节（7）的底端转动连接有外骨骼小腿（10），所述外骨骼小腿（10）的底端转动连接有踝关节（8），所述踝关节（8）的外部转动连接有外骨骼脚（9）。
4.根据权利要求1所述的一种下肢辅助器械行动控制系统，其特征在于，所述控制机构包括安装在背包（1）内部的PLC、CPU和控制单元，所述CPU的型号为STM32F4。
5.根据权利要求3所述的一种下肢辅助器械行动控制系统，其特征在于，所述髋关节（5）是具有三个自由度的球面副，两个所述球面副分别为前后摆，左右摆和内外旋。
6.根据权利要求1所述的一种下肢辅助器械行动控制系统，其特征在于，所述固定架（4）的内部安装有伺服电机和电缸，所述伺服电机的型号为ACM6020V24G-A5，所述电缸的型号为DDG5-R-0.68KN。
7.根据权利要求1所述的一种下肢辅助器械行动控制系统，其特征在于，所述固定架（4）固定在腰部，且相应设计有限位机构。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116690543A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 贵州航天控制技术有限公司 一种外骨骼机器人上肢助力装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110105966A1 (en) * 2008-07-23 2011-05-05 Berkeley Bionics Exoskeleton and Method for Controlling a Swing Leg of the Exoskeleton
CN103200919A (zh) * 2010-11-24 2013-07-10 川崎重工业株式会社 佩戴型动作支援装置
CN103813771A (zh) * 2011-09-26 2014-05-21 索尼公司 运动辅助装置和运动辅助方法、计算机程序以及程序记录介质
CN107363811A (zh) * 2017-07-18 2017-11-21 深圳龙海特机器人科技有限公司 外骨骼下肢与穿戴式机器人
KR20200095152A (ko) * 2019-01-31 2020-08-10 국방과학연구소 생체 신호를 활용한 착용 로봇 제어 장치, 이의 방법 및 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110105966A1 (en) * 2008-07-23 2011-05-05 Berkeley Bionics Exoskeleton and Method for Controlling a Swing Leg of the Exoskeleton
CN103200919A (zh) * 2010-11-24 2013-07-10 川崎重工业株式会社 佩戴型动作支援装置
CN103813771A (zh) * 2011-09-26 2014-05-21 索尼公司 运动辅助装置和运动辅助方法、计算机程序以及程序记录介质
CN107363811A (zh) * 2017-07-18 2017-11-21 深圳龙海特机器人科技有限公司 外骨骼下肢与穿戴式机器人
KR20200095152A (ko) * 2019-01-31 2020-08-10 국방과학연구소 생체 신호를 활용한 착용 로봇 제어 장치, 이의 방법 및 이 방법을 저장한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李永安: "《康复医学基础与临床》", 30 April 2000, 吉林科学技术出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116690543A (zh) * 2023-08-07 2023-09-05 贵州航天控制技术有限公司 一种外骨骼机器人上肢助力装置
CN116690543B (zh) * 2023-08-07 2023-11-14 贵州航天控制技术有限公司 一种外骨骼机器人上肢助力装置

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