CN113730180A - 一种下肢外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

一种下肢外骨骼机器人，包括左腿外骨骼、右腿外骨骼和髋宽可调组件；所述左腿外骨骼、右腿外骨骼分别对称安装在髋宽可调组件左右两侧，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼都包括大腿杆件、小腿杆件、髋关节作动器、膝关节作动器和脚踏板，所述大腿杆件与髋关节作动器联动，所述膝关节作动器安装在大腿杆件末端，所述小腿杆件固定安装在膝关节作动器上，小腿杆件与膝关节作动器的旋转输出联动。本发明提供了一种下肢外骨骼机器人，旨在提高穿戴过程中的体型适应性和交互舒适性。

Description

一种下肢外骨骼机器人

技术领域

本发明涉及机器人、医疗康复等技术领域，具体地说，是一种面向负重作业人员或运动功能障碍患者的下肢外骨骼机器人。

背景技术

下肢运动功能障碍常见于脑卒中、脊髓损伤、骨/关节创伤、肌无力、截瘫患者等。以脑卒中患者为例，针对脑卒中患者的运动功能康复是急性期后的日常看护重点，高频次、科学的康复运动训练可以帮助患者有效的恢复运动功能，实现生活自理，改善患者生活质量，降低家庭和社会负担。

目前，针对上述患者的下肢运动训练，主要是依靠治疗师或患者家属的运动辅助，帮助患者进行屈腿、起立、行走等运动能力训练，在康复初期甚至需要多人同时辅助，由于治疗师数量太少，而且辅助运动的劳动强度太大，常常存在训练频次不足、训练一致性差等问题，使得运动训练效果难以尽如人意。近年来，研究人员提出了将机器人应用于运动训练的方案，以部分代替治疗师及患者家属在运动辅助过程中的重复性繁重体力劳动。

外骨骼机器人也是工厂负重作业人员、野外长途负重行进人员的有效助力器械，既能增加负重量，又能减少体力消耗，增加作业时长和行进距离。

外骨骼机器人是一类穿戴设备，工作过程中人与机器人会发生频繁或持续的接触与交互，这对机器人的操作柔顺性、安全性、穿戴舒适性等都提出了更高的要求。

发明内容

为了克服已有外骨骼机器人的体型适应性和交互舒适性较差的不足，本发明提供了一种下肢外骨骼机器人，旨在提高穿戴过程中的体型适应性和交互舒适性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种下肢外骨骼机器人，包括左腿外骨骼、右腿外骨骼和髋宽可调组件；所述左腿外骨骼、右腿外骨骼分别对称安装在髋宽可调组件左右两侧，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼都包括大腿杆件、小腿杆件、髋关节作动器和膝关节作动器，所述大腿杆件与髋关节作动器联动，所述膝关节作动器安装在大腿杆件末端，所述小腿杆件固定安装在膝关节作动器上，小腿杆件与膝关节作动器的旋转输出联动。

进一步，所述髋宽可调组件包括髋宽移动导轨、髋宽调节滑块组和髋宽调距螺杆，所述髋宽调节滑块组可在髋宽移动导轨上滑动，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼分别安装在髋宽调节滑块组的不同髋宽调节滑块上，所述髋宽调距螺杆以中点为界螺纹方向相反，通过驱动髋宽调距螺杆旋转可推动左腿外骨骼、右腿外骨骼做相对运动实现髋宽调节。本方案中，所述髋宽调节滑块组包括至少两块髋宽调节滑块，例如可以是四块，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼分别安装在不同的两块髋宽调节滑块；当然，也可以是其他数量。

再进一步，所述大腿杆件摆动于人体大腿两侧且与大腿无绑缚；所述膝关节作动器与大腿杆件垂直安装，随大腿杆件摆动且横置于人腿腘窝后面并施力于腘窝部位；所述小腿杆件竖置于人体小腿后面并施力于小腿腓肠肌、胫骨和髌骨，与膝关节作动器旋转输出联动的同时也随膝关节作动器摆动；所述左、右腿外骨骼的膝关节作动器之间、小腿杆件之间的间距与人体正常行走时的腿间距相同且互不干涉。

所述髋宽可调组件还包括调宽组件框架、调宽组件轴承座、髋宽调距手轮、髋宽调距螺杆支撑架和螺纹衬套，所述髋宽移动导轨安装在调宽组件框架上，所述髋宽调距螺杆一端通过调宽组件轴承座安装于调宽组件框架上，所述髋宽调距手轮安装于髋宽调距螺杆另一端，所述螺纹衬套安装在髋宽调距螺杆支撑架上，所述髋宽调距螺杆与螺纹衬套螺纹配合，所述髋宽调距螺杆支撑架与髋关节作动器固连，所述髋关节作动器固定安装在髋宽调节滑块上。本方案中，通过转动髋宽调距手轮，可以带动髋宽调节滑块做相对运动，从而推动髋关节作动器产生相对运动。也可以采用其他髋宽调节方案。

本发明中，所述左腿外骨骼和右腿外骨骼分别安装在髋宽可调组件左右两侧，转动所述髋宽调距手轮可调节双腿外骨骼之间的宽度以适应不同体型人体，将人体小腿绑缚于小腿杆件上，通过控制所述髋、膝关节作动器以实现外骨骼各关节的屈伸运动和步态。

再进一步，所述髋关节作动器包括髋关节作动器安装基座组件、髋关节电机及减速器组件、髋关节减速同步带、髋关节小带轮、髋关节大带轮、髋关节扭矩传感器、连接法兰、髋关节同步带、髋关节下端带轮、髋关节上端带轮、髋关节连杆基座、髋关节轴承座、髋关节限位杆固定块、髋关节限位螺杆、大腿杆件转轴，所述髋关节电机及减速器组件输出轴与所述髋关节小带轮通过键连接，所述髋关节减速同步带将髋关节电机及减速器输出转矩传递到髋关节大带轮，所述髋关节大带轮与连接法兰通过键连接，所述髋关节扭矩传感器一端与连接法兰固连，另一端通过联轴器与带轮连接轴连接，所述带轮连接轴经由髋关节轴承座与髋关节下端带轮通过键连接，所述髋关节同步带将经髋关节减速同步带增大后的转矩传递到髋关节上端带轮，所述髋关节上端带轮与大腿杆件转轴通过键连接，从而驱动大腿杆件转动，实现人体大腿屈伸运动；所述髋关节轴承座安装在髋关节连杆基座上，用于支撑大腿杆件转轴做相对转动，所述髋关节限位杆固定块安装在髋关节连杆基座上，所述髋关节限位螺杆可从下向上旋入髋关节限位杆固定块的螺孔内，通过露出髋关节限位杆固定块上方的高度来限制大腿杆件转动范围。

所述左腿外骨骼、右腿外骨骼都还包括大腿杆件外罩，所述大腿杆件外罩与大腿杆件固连，所述大腿杆件外罩用于将人体与大腿杆件上的刚性传动部件隔开以防止肢体接触发生意外。

优选的，所述膝关节作动器包括膝关节电机及减速器组件、膝关节电机固定法兰、膝关节电机连接法兰、膝关节扭矩传感器连接法兰、膝关节扭矩传感器、膝关节作动器端盖、膝关节作动器传动支架、膝关节作动器传动套筒、髋膝连接法兰、轴承、膝关节电机安装套筒。所述膝关节电机及减速器组件通过膝关节电机固定法兰固定安装在膝关节电机安装套筒上，所述膝关节电机及减速器输出轴通过膝关节电机连接法兰与膝关节扭矩传感器一端相连，所述膝关节扭矩传感器另一端与膝关节作动器端盖固连，所述膝关节作动器传动套筒一端与膝关节作动器传动支架固连，而另一端通过轴承连接在髋膝连接法兰上，所述髋膝连接法兰安装在大腿杆件末端，所述膝关节电机安装套筒与髋膝连接法兰固连，所述轴承外圈与膝关节作动器传动套筒内壁固定，所述轴承内圈与髋膝连接法兰固定，可实现膝关节作动器输出轴的正常输出。本方案中，膝关节电机及减速器输出转矩经由膝关节扭矩传感器与膝关节作动器传动支架、膝关节作动器传动套筒传递至小腿杆件，进而带动小腿杆件转动，实现人体小腿屈伸运动。

进一步，所述小腿杆件包括上托架、下托架、膝关节护套、护套固定环、U型腿垫和小腿绑带，所述上托架与膝关节作动器传动套筒固定连接，所述U型腿垫固定在上托架上，所述膝关节护套固定于护套固定环上，所述护套固定环套装在膝关节作动器传动套筒外部，可在膝关节作动器传动套筒外部自由滑动，以适应不同的位姿，所述下托架嵌套安装于上托架两侧槽内，可沿着槽内上下滑动以适应不同腿长的人体，并通过螺母固定，所述小腿绑带用于将小腿绑缚在U型腿垫上。

所述小腿杆件还包括脚踏板，所述脚踏板与小腿杆件的下端通过承重轴连接，可绕承重轴在设定角度范围内翻转。

本发明的技术构思为：髋宽可调组件的髋宽调距螺杆以中点为界，两侧的螺纹旋转方向相反，旋转髋宽调距手轮时可以推动髋宽调节滑块做相对运动，髋关节作动器固定安装在髋宽调节滑块上，髋关节作动器主要由髋关节电机和髋关节减速器组成，髋关节电机及其减速器组件都固定安装在髋关节作动器安装基座组件上，大腿杆件旋转轴端的两个轴承座安装在髋关节连杆基座上，髋关节连杆基座组件安装在髋关节作动器安装基座组件上，因此左、右腿外骨骼是通过髋关节作动器安装基座组件装配在髋宽可调组件上的，通过转动髋宽调距手轮可以调节双腿外骨骼的髋距，适应不同体型人体的穿戴需求。髋关节电机及减速器组件通过带轮传动，并通过扭矩传感器、扭矩传感器外罩将输出扭矩传递至大腿杆件转轴，进而驱动大腿杆件摆动。大腿杆件是位于人体大腿外侧的，大腿杆件外罩用于将整个大腿杆件及其传动部件遮挡起来并防止肢体与传动部件发生意外接触。

膝关节电机、膝关节扭矩传感器均安装在膝关节作动器传动支架及膝关节作动器传动套筒内部，膝关节作动器安装在大腿杆件末端，与大腿杆件末端安装通孔同轴，膝关节作动器传动套筒与小腿杆件上托架连接，可承载小腿杆件产生的扭矩和弯矩。穿戴时，人体膝关节后侧腘窝位于小腿杆件摆动轴线的前方，也位于膝关节作动器的前方，整个小腿杆件位于人体小腿后面，小腿杆件的下托架嵌入式安装在上托架的侧边槽里，下托架与上托架有一定的重叠长度，通过锁紧螺母进行锁紧以防止自由滑动，下托架与上托架的重叠长度即是为不同腿长人体预留的调节长度，U型腿垫安装于上托架上，用于提高小腿与外骨骼接触交互时的舒适性并起到定位的作用。脚踏板安装在下托架的末端并且可在一定的角度范围内俯仰翻转。在下肢与脚背位置分别用绑带进行绑缚，在膝盖部位采用中空的膝关节护套进行绑缚和定位。

本发明的有益效果主要表现在：

1)该下肢外骨骼机器人具有髋宽可调的双腿外骨骼，能够适应不用体型人体的穿戴需求；

2)小腿杆件置于人体小腿后面，膝关节作动器在小腿腘窝的后方，因此髋关节运动时人机交互力的施力部位是膝关节腘窝和膑骨四周，膝关节运动时人机交互力的施力部位是小腿腓肠肌和胫骨，相较于侧绑，人体具有更舒适的施力体验，也能使外骨骼与人体下肢保持更小的姿态误差，即使存在人体髋关节与外骨骼髋关节不同轴的问题，也不会因为大腿与大腿杆件之间的侧绑而产生干涉。

附图说明

图1是一种下肢外骨骼机器人的分解图。

图2是一种下肢外骨骼机器人的组装图。

图3是本发明的髋宽调节组件仰视结构示意图。

图4是本发明的髋宽调节组件俯视结构示意图。

图5是本发明的髋关节作动器结构示意图。

图6是本发明的膝关节作动器结构示意图。

图7是本发明的小腿杆件与膝关节作动器结构示意图。

图中，200a-右腿外骨骼，200b-左腿外骨骼，201-小腿杆件，202-髋关节作动器，203-大腿杆件，204-大腿杆件外罩，205-膝关节作动器，206-髋宽调节组件，301-髋关节电机及减速器组件，302-髋关节小带轮，302-髋关节减速同步带，304-髋关节大带轮，305-髋关节扭矩传感器，306-连接法兰，307-髋关节下端带轮，308-髋关节上端带轮，309-髋关节同步带，310-髋关节连杆基座，311-髋关节轴承座，312-髋关节限位杆固定块，313-髋关节限位螺杆，314-大腿杆件连接轴，315-髋关节作动器安装基座组件，401-膝关节作动器传动支架，402-膝关节作动器端盖，403-膝关节扭矩传感器，404-膝关节扭矩传感器连接法兰，405-膝关节电机连接法兰，406-膝关节电机固定法兰，407-膝关节电机及减速器组件，408-轴承，409-髋膝连接法兰，410-膝关节电机安装套筒，411-膝关节作动器传动套筒，501-下托架，502-上托架，503-膝关节护套，504-护套固定环，505-U型腿垫，506-脚踏板，507-承重轴，601-髋宽移动导轨，602-髋宽调距手轮，603-髋宽调节滑块，604-螺纹衬套，605-髋宽调距螺杆，606-髋宽调距螺杆支撑架，607-调宽组件框架，608-调宽组件轴承座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1和图2，一种下肢外骨骼机器人，包括左腿外骨骼200a，右腿外骨骼200b和髋宽可调组件206，左腿外骨骼200a和右腿外骨骼200b分别对称安装在髋宽可调组件206左右两侧，无结构差异。

左腿外骨骼200a和右腿外骨骼200b都包括小腿杆件201、髋关节作动器202、大腿杆件203、大腿杆件外罩204和膝关节作动器205，所述大腿杆件203与髋关节作动器202联动，摆动于人体大腿两侧且与大腿无绑缚；所述膝关节作动器205与大腿杆件203垂直安装，随大腿杆件摆动且横置于人腿腘窝后面并施力于腘窝部位；所述小腿杆件201固定安装在膝关节作动器205上，小腿杆件201与膝关节作动器205的输出联动，小腿杆件201竖置于人体小腿后面并施力于小腿腓肠肌、胫骨和髌骨，与膝关节作动器旋转输出联动的同时也随膝关节作动器摆动；所述左、右腿外骨骼的膝关节作动器之间、小腿杆件之间的间距与人体正常行走时的腿间距相同且互不干涉。所述大腿杆件外罩204与大腿杆件203固连，所述大腿杆件外罩204用于将人体与大腿杆件上的刚性传动部件隔开以防止肢体接触发生意外。

参照图3及图4，髋宽调节组件206包括髋宽移动导轨601、髋宽调距手轮602、髋宽调节滑块组、螺纹衬套604、髋宽调距螺杆605、髋宽调距螺杆支撑架606、调宽组件框架607和调节组件轴承座608，髋宽移动导轨601安装在调宽组件框架607上，髋宽调节滑块组安装在髋宽移动导轨601上并且可在导轨上滑动，所述左腿外骨骼200a、右腿外骨骼200b分别安装在髋宽调节滑块组的不同髋宽调节滑块603上，髋宽调距螺杆605一端通过调宽组件轴承座608安装在调宽组件框架607上，髋宽调距手轮602安装于髋宽调距螺杆605另一端，通过转动髋宽调距手轮602，可以推动髋宽调节滑块603做相对运动。螺纹衬套604通过螺钉固连在髋宽调距螺杆支撑架606上，髋宽调距螺杆支撑架606与髋关节作动器202固连，髋宽调距螺杆605与螺纹衬套604内部螺纹配合，髋宽调距螺杆605以中点为界，左右两侧螺纹旋向相反，通过转动髋宽调距手轮602，可以推动双腿髋关节作动器做相对运动，从而调节双腿外骨骼的髋距。也可以采用其他髋宽调节方案。本方案中，所述髋宽调节滑块组包括至少两块髋宽调节滑块，例如可以是四块，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼分别安装在不同的两块髋宽调节滑块；当然，也可以是其他数量。

参照图5，髋关节作动器202包括髋关节电机及减速器组件301、髋关节小带轮302、髋关节减速同步带303、髋关节大带轮304、膝关节扭矩传感器305、连接法兰306、髋关节下端带轮307、髋关节上端带轮308、髋关节同步带309、髋关节连杆基座310、髋关节轴承座311、髋关节限位杆固定块312、髋关节限位螺杆313、大腿杆件连接轴314和髋关节作动器安装基座组件315，髋关节电机及减速器组件301通过螺钉安装在髋关节作动器安装基座组件315上，髋关节电机及减速器组件输出轴与髋关节小带轮302通过键连接，髋关节减速同步带303将髋关节电机输出转矩传递到髋关节大带轮304，膝关节扭矩传感器305一端与髋关节大带轮固连，另一端与连接法兰306固连，连接法兰306通过联轴器与髋关节下端带轮307相连，髋关节同步带309将经髋关节减速同步带增大后的转矩传递到髋关节上端带轮308，髋关节上端带轮308与大腿杆件转轴314通过键连接，两个髋关节轴承座311安装在髋关节连杆基座310上，用以支撑大腿杆件转轴314进行相对转动，髋关节限位杆固定块312安装在髋关节连杆基座310上，髋关节限位螺杆313与髋关节连杆基座310螺纹配合，用于限制大腿杆件转动角度，防止转动角度超过人体适合的屈伸角度，充分保证人体的安全。

参照图6，膝关节作动器205包括膝关节作动器传动支架401、膝关节作动器端盖402、膝关节扭矩传感器403、膝关节扭矩传感器连接法兰404、膝关节电机连接法兰405、膝关节电机固定法兰406、膝关节电机及减速器组件407、轴承408、髋膝连接法兰409、膝关节电机安装套筒410和膝关节作动器传动套筒411，膝关节电机及减速器组件407固定安装在膝关节电机安装套筒410上，膝关节电机及减速器输出轴与膝关节电机连接法兰405通过键连接，膝关节扭矩传感器403一端经由膝关节扭矩传感器连接法兰404与膝关节电机连接法兰405通过螺钉固连，另一端与膝关节作动器端盖402固连，膝关节作动器传动套筒411一端与膝关节作动器传动支架401固连，另一端通过轴承装配在髋膝连接法兰409上，髋膝连接法兰409可安装在大腿杆件203末端，膝关节作动器传动套筒411内部与轴承408外圈固定，轴承408内圈固定在髋膝连接法兰409上。膝关节电机及减速器输出转矩经由膝关节扭矩传感器403与膝关节作动器传动支架401、膝关节作动器传动套筒411传递至小腿杆件201，进而带动小腿杆件201转动，实现人体小腿屈伸运动。

参照图7，小腿杆件201包括下托架501、上托架502、膝关节护套503、护套固定环504、U型腿垫505、小腿绑带、脚踏板506和承重轴507，护套固定环503套装在膝关节作动器传动套筒411外周，可在膝关节作动器传动套筒411外周上自由滑动，膝关节护套503通过弹性绑带固定于护套固定环504上，上托架502与膝关节作动器204的传动套筒固定连接，U型腿垫505固定于上托架502上，下托架501嵌套安装于上托架502两侧槽内，可沿着槽上下滑动以适应不同腿长的人体，并通过螺母固定，所述小腿绑带用于将小腿绑缚在U型腿垫505上。使用时可将人体膝关节通过膝关节护套504绑缚在小腿杆件的上托架502上，绑缚位置位于膝关节作动器205的前方，腘窝紧贴膝关节作动器205，小腿置于U型腿垫505上，通过绑带绑缚。人体脚踏板506安装在下托架501的承重轴上，可绕承重轴在一定角度范围内翻转，人体可将双脚放置在脚踏板506上，通过踏板绑带进行绑缚。所述脚踏板506与小腿杆件的下端通过承重轴507连接，可绕承重轴507在设定角度范围内翻转。

本实施例的工作过程是按照以下的步骤进行操作：1)测量人体的髋宽，然后旋转髋宽调距手柄将左腿外骨骼与右腿外骨骼之间的间距调整到合适的宽度；2)调松锁紧螺母使小腿杆件的上托架与下托架可以自由滑动，调节上托架与下托架的重叠长度使膝盖腘窝部位与膝关节作动器传动套筒良好接触并调紧锁紧螺母；3)人体靠近下肢外骨骼，双脚站在脚踏板上，依次用踏板绑带、小腿绑带和膝关节护套将下肢与外骨骼绑缚至不能自由分离为止；4)启动外骨骼机器人开始作业。

使用该下肢外骨骼机器人可以进行下肢步态训练以及负重作业人员助力助行。使用过程中通过外骨骼膝关节、髋关节处的扭矩传感器可以获知人腿与外骨骼之间的交互力矩，通过编码器可以获知上下杆的位姿。

本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述下肢外骨骼机器人包括左腿外骨骼、右腿外骨骼和髋宽可调组件；所述左腿外骨骼、右腿外骨骼分别对称安装在髋宽可调组件左右两侧，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼都包括大腿杆件、小腿杆件、髋关节作动器和膝关节作动器，所述大腿杆件与髋关节作动器联动，所述膝关节作动器安装在大腿杆件末端，所述小腿杆件固定安装在膝关节作动器上，小腿杆件与膝关节作动器的旋转输出联动。

2.如权利要求1所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述髋宽可调组件包括髋宽移动导轨、髋宽调节滑块组和髋宽调距螺杆，所述髋宽调节滑块组可在髋宽移动导轨上滑动，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼分别安装在髋宽调节滑块组的不同髋宽调节滑块上，所述髋宽调距螺杆以中点为界螺纹方向相反，通过驱动髋宽调距螺杆旋转可推动左腿外骨骼、右腿外骨骼做相对运动实现髋宽调节。

3.如权利要求1或2所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿杆件摆动于人体大腿两侧且与大腿无绑缚；所述膝关节作动器与大腿杆件垂直安装，随大腿杆件摆动且横置于人腿腘窝后面并施力于腘窝部位；所述小腿杆件竖置于人体小腿后面并施力于小腿腓肠肌、胫骨和髌骨，与膝关节作动器旋转输出联动的同时也随膝关节作动器摆动；所述左、右腿外骨骼的膝关节作动器之间、小腿杆件之间的间距与人体正常行走时的腿间距相同且互不干涉。

4.如权利要求2所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述髋宽可调组件还包括调宽组件框架、调宽组件轴承座、髋宽调距手轮、髋宽调距螺杆支撑架和螺纹衬套，所述髋宽移动导轨安装在调宽组件框架上，所述髋宽调距螺杆一端通过调宽组件轴承座安装于调宽组件框架上，所述髋宽调距手轮安装于髋宽调距螺杆另一端，所述螺纹衬套安装在髋宽调距螺杆支撑架上，所述髋宽调距螺杆与螺纹衬套螺纹配合，所述髋宽调距螺杆支撑架与髋关节作动器固连，所述髋关节作动器固定安装在髋宽调节滑块上。

5.如权利要求1～3之一所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节作动器包括髋关节作动器安装基座组件、髋关节电机及减速器组件、髋关节减速同步带、髋关节小带轮、髋关节大带轮、髋关节扭矩传感器、连接法兰、髋关节同步带、髋关节下端带轮、髋关节上端带轮、髋关节连杆基座、髋关节轴承座、髋关节限位杆固定块、髋关节限位螺杆、大腿杆件转轴，所述髋关节电机及减速器组件输出轴与所述髋关节小带轮通过键连接，所述髋关节减速同步带将髋关节电机及减速器输出转矩传递到髋关节大带轮，所述髋关节大带轮与连接法兰通过键连接，所述髋关节扭矩传感器一端与连接法兰固连，另一端通过联轴器与带轮连接轴连接，所述带轮连接轴经由髋关节轴承座与髋关节下端带轮通过键连接，所述髋关节同步带将经髋关节减速同步带增大后的转矩传递到髋关节上端带轮，所述髋关节上端带轮与大腿杆件转轴通过键连接，从而驱动大腿杆件转动，实现人体大腿屈伸运动；所述髋关节轴承座安装在髋关节连杆基座上，用于支撑大腿杆件转轴做相对转动，所述髋关节限位杆固定块安装在髋关节连杆基座上，所述髋关节限位螺杆可从下向上旋入髋关节限位杆固定块的螺孔内，通过露出髋关节限位杆固定块上方的高度来限制大腿杆件转动范围。

6.如权利要求1～3之一所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述左腿外骨骼、右腿外骨骼都还包括大腿杆件外罩，所述大腿杆件外罩与大腿杆件固连，所述大腿杆件外罩用于将人体与大腿杆件上的刚性传动部件隔开以防止肢体接触发生意外。

7.如权利要求1～3之一所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述膝关节作动器包括膝关节电机及减速器组件、膝关节电机固定法兰、膝关节电机连接法兰、膝关节扭矩传感器连接法兰、膝关节扭矩传感器、膝关节作动器端盖、膝关节作动器传动支架、膝关节作动器传动套筒、髋膝连接法兰、轴承、膝关节电机安装套筒。所述膝关节电机及减速器组件通过膝关节电机固定法兰固定安装在膝关节电机安装套筒上，所述膝关节电机及减速器输出轴通过膝关节电机连接法兰与膝关节扭矩传感器一端相连，所述膝关节扭矩传感器另一端与膝关节作动器端盖固连，所述膝关节作动器传动套筒一端与膝关节作动器传动支架固连，而另一端通过轴承连接在髋膝连接法兰上，所述髋膝连接法兰安装在大腿杆件末端，所述膝关节电机安装套筒与髋膝连接法兰固连，所述轴承外圈与膝关节作动器传动套筒内壁固定，所述轴承内圈与髋膝连接法兰固定，可实现膝关节作动器输出轴的正常输出。

8.如权利要求1～3之一所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述小腿杆件包括上托架、下托架、膝关节护套、护套固定环、U型腿垫和小腿绑带，所述上托架与膝关节作动器传动套筒固定连接，所述U型腿垫固定在上托架上，所述膝关节护套固定于护套固定环上，所述护套固定环套装在膝关节作动器传动套筒外部，可在膝关节作动器传动套筒外部自由滑动，以适应不同的位姿，所述下托架嵌套安装于上托架两侧槽内，可沿着槽内上下滑动以适应不同腿长的人体，并通过螺母固定，所述小腿绑带用于将小腿绑缚在U型腿垫上。

9.如权利要求8所述的一种下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述小腿杆件还包括脚踏板，所述脚踏板与小腿杆件的下端通过承重轴连接，可绕承重轴在设定角度范围内翻转。

Images