CN210757710U - 可穿戴下肢助力外骨骼机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可穿戴下肢助力外骨骼机器人。本实用新型一种可穿戴下肢助力外骨骼机器人，包括：腰背部、成对的大腿部、成对的小腿部、成对的踝部和成对的足部。本实用新型的有益效果：增强人机工效学设计，提供限位保护、尺寸调节，提供简易控制器，简易的多传感融合人体运动意图识别。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种可穿戴下肢助力外骨骼机器人。
背景技术
可穿戴外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置，穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。其应用领域十分广泛，在军事领域上，可以提高士兵的运动灵活性、机动性、负重能力等；在医疗领域，可以帮助下肢肌无力或其他残疾患者进行康复训练；在民用领域，可以帮助穿戴者提高搬运重物能力，提高行走耐久性等。
传统技术存在以下技术问题：
现有技术的外骨骼机器人功能单一，结构笨重，操作繁琐，穿戴适应性较差。部分用于康复训练的外骨骼通过拐杖来判断运动意向，较为繁琐。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种可穿戴下肢助力外骨骼机器人，增强人机工效学设计，提供限位保护、尺寸调节，提供简易控制器，简易的多传感融合人体运动意图识别。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可穿戴下肢助力外骨骼机器人，包括：腰背部、成对的大腿部、成对的小腿部、成对的踝部和成对的足部；
所述腰背部包括控制器、电池模块、背部支撑板、腰部宽度调节组件和腰部深度调节组件；
所述大腿部包括髋部驱动组件、膝部驱动组件、关节驱动部分、大腿杆和大腿套筒；其中，髋部驱动组件由髋部减速器A与髋部电机A组成，膝部驱动组件由髋部减速器B与膝部电机B按组成；关节驱动部分全部放置于大腿部，髋部驱动组件放置于大腿套筒末端，膝部驱动组件放置于大腿杆末端，大腿套筒与大腿杆通过大腿尺寸调节组件连接。
在其中一个实施例中，控制器中含有外骨骼机器人的控制电路板、姿态仪及可触摸式操控屏。
在其中一个实施例中，电池模块采用快插形式。
在其中一个实施例中，在髋部驱动组件与膝部驱动组件处分别放置了髋关节角度测量盖A与膝关节角度测量盖B，在盖中放置有编码器，在髋关节与膝关节旋转时，可以实时的检测髋关节与膝关节角度的变化。
在其中一个实施例中，在髋部驱动组件与膝部驱动组件中，设计机械限位结构，使髋关节与膝关节只能在预定范围内转动。
在其中一个实施例中，在大腿套筒上方放置了下肢电路板，下肢各部分信号或电源通过该电路板传递至腰背部中的控制器。
在其中一个实施例中，踝部中放置了一个编码器，实时测量踝关节在跖屈背伸时的角度变化。
在其中一个实施例中，所述小腿部中的小腿杆与小腿套筒通过小腿尺寸调节组件连接。
在其中一个实施例中，所述踝部内部设计了机械限位结构，使踝关节跖屈背伸时只能在一定范围内转动，形成踝关节的机械限位保护。
在其中一个实施例中，在足部中放置了多个足底压力传感器，实时采集足底压力。
本实用新型的有益效果：
增强人机工效学设计，提供限位保护、尺寸调节，提供简易控制器，简易的多传感融合人体运动意图识别。
附图说明
图1是本实用新型可穿戴下肢助力外骨骼机器人的总体示意图。
图2是本实用新型可穿戴下肢助力外骨骼机器人的大腿结构示意图。
图3是本实用新型可穿戴下肢助力外骨骼机器人的小腿结构示意图。
附图标记说明：1、腰背部；2、大腿部；3、小腿部；4、踝部；5、足部；6、背部支撑板；7、控制器；8、电池模块；9、腰部宽度调节组件；10、腰杆；11、腰部深度调节组件；12、髋部驱动组件；13、大腿尺寸调节组件；14、膝部驱动组件；15、小腿尺寸调节组件；16、大腿绑缚板；17、小腿绑缚板；18A、髋部减速器；18B、膝部减速器；19A、髋部电机；19B、膝部电机；20、大腿套筒；21、下肢电路板；22、大腿杆；23A、髋关节角度测量盖；23B、膝关节角度测量盖；24、大腿上外壳；25、大腿下外壳；26、小腿杆；27、通线管道；28、小腿套筒；29、小腿上壳；30、小腿下壳。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，为本新型机器人的总体示意图。总体上看，本新型机器人由腰背部1、大腿部2、小腿部3、踝部4和足部5五个部分组成。
其中，腰背部1主要由控制器7、电池模块8两个控制部分及背部支撑板6、腰部宽度调节组件9、腰部深度调节组件10等结构组成。其中为了提高穿戴舒适性，当不同穿戴者穿戴本外骨骼机器人时可以使用腰部宽度调节组件9调节腰部宽度，使用腰部深度调节组件10调节腰部深度，使外骨骼更加贴敷于人体。控制器7中含有外骨骼机器人的控制电路板、姿态仪及可触摸式操控屏。他人或者自己可以把控制器7从腰背部1结构中轻松取出，并在可触摸式操控屏上输入命令，实现多个功能模式的切换。电池模块8采用快插形式，可以轻松的从腰背部1结构中取出。使用者可以选择更换电池模块进行充电或不取出直接接插充电。
如图2，为本新型机器人大腿部结构示意图。其中髋部驱动组件12由髋部减速器18A与髋部电机19A组成，膝部驱动组件14由髋部减速器18B与膝部电机19B按组成。关节驱动部分全部放置于大腿部2，髋部驱动组件12放置于大腿套筒20末端，膝部驱动组件14放置于大腿杆22末端，大腿套筒20与大腿杆22通过大腿尺寸调节组件13连接，这样的设计会使结构紧凑，同时小腿部3结构更加简单。考虑人机工效学，不同穿戴者穿戴时可通过大腿尺寸调节13与小腿尺寸调节15调节大腿部2与小腿部3的高度尺寸，以提高穿戴适应性。在髋部驱动组件12与膝部驱动组件14中，设计了机械限位结构，使髋关节与膝关节只能在一定范围内转动，形成机器人有效的关节机械限位保护。
在大腿套筒20上方放置了下肢电路板21，下肢各部分信号或电源通过该电路板传递至腰背部1中的控制器7。如图2，在髋部驱动组件12与膝部驱动组件14处分别放置了髋关节角度测量盖23A与膝关节角度测量盖23B，在盖中放置有编码器，在髋关节与膝关节旋转时，可以实时的检测髋关节与膝关节角度的变化。图2中大腿上壳24与大腿外壳25为大腿部2的外壳。
如图3，为本新型机器人的小腿部结构示意图。其中小腿杆26与小腿套筒28通过小腿尺寸调节组件15连接。
图1中踝部4中放置了一个编码器，可以实时测量踝关节在跖屈背伸时的角度变化。踝部4内部设计了机械限位结构，使踝关节跖屈背伸时只能在一定范围内转动，形成踝关节的机械限位保护。在足部5中放置了多个足底压力传感器，可用来实时采集足底压力。当穿戴者穿戴本新型机器人使用时，腰背部1中控制器7的姿态仪、大腿部2中髋关节角度测量盖23A的编码器、踝部4的编码器、足部4中的压力传感器这些传感器组成了一个多传感融合系统，控制器7可以及时识别人体运动意图。
本实用新型主要特点如下：
他人或者自己可以把控制器7从腰背部1结构中轻松取出，并在可触摸式操控屏上输入命令，实现多个功能模式的切换。
2、电池模块8采用快插形式，可以轻松的从腰背部1结构中取出。使用者可以选择更换电池模块进行充电或不取出直接接插充电。
3、关节驱动部分全部放置于大腿部2，髋部驱动组件12放置于大腿套筒20末端，膝部驱动组件放置于大腿杆22末端，大腿套筒20与大腿杆22通过大腿尺寸调节组件13连接，这样的设计会使结构紧凑，同时小腿部3结构更加简单。
4、考虑人机工效学，不同穿戴者穿戴时可通过大腿尺寸调节13与小腿尺寸调节15调节大腿部2与小腿部3的高度尺寸，以提高穿戴适应性。
5、当穿戴者穿戴本新型机器人使用时，腰背部1中控制器7的姿态仪、大腿部2中髋关节角度测量盖23A的编码器、踝部4的编码器、足部4中的压力传感器这些传感器组成了一个多传感融合系统，控制器7可以及时识别人体运动意图
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，包括：腰背部、成对的大腿部、成对的小腿部、成对的踝部和成对的足部；
所述腰背部包括控制器、电池模块、背部支撑板、腰部宽度调节组件和腰部深度调节组件；
所述大腿部包括髋部驱动组件、膝部驱动组件、关节驱动部分、大腿杆和大腿套筒；其中，髋部驱动组件由髋部减速器A与髋部电机A组成，膝部驱动组件由髋部减速器B与膝部电机B按组成；关节驱动部分全部放置于大腿部，髋部驱动组件放置于大腿套筒末端，膝部驱动组件放置于大腿杆末端，大腿套筒与大腿杆通过大腿尺寸调节组件连接。
2.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，控制器中含有外骨骼机器人的控制电路板、姿态仪及可触摸式操控屏。
3.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，电池模块采用快插形式。
4.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，在髋部驱动组件与膝部驱动组件处分别放置了髋关节角度测量盖A与膝关节角度测量盖B，在盖中放置有编码器，在髋关节与膝关节旋转时，可以实时的检测髋关节与膝关节角度的变化。
5.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，在髋部驱动组件与膝部驱动组件中，设计机械限位结构，使髋关节与膝关节只能在预定范围内转动。
6.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，在大腿套筒上方放置了下肢电路板，下肢各部分信号或电源通过该电路板传递至腰背部中的控制器。
7.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，踝部中放置了一个编码器，实时测量踝关节在跖屈背伸时的角度变化。
8.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述小腿部中的小腿杆与小腿套筒通过小腿尺寸调节组件连接。
9.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述踝部内部设计了机械限位结构，使踝关节跖屈背伸时只能在一定范围内转动，形成踝关节的机械限位保护。
10.如权利要求1所述的可穿戴下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，在足部中放置了多个足底压力传感器，实时采集足底压力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201921402689.5U CN210757710U (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 可穿戴下肢助力外骨骼机器人 |
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| CN201921402689.5U CN210757710U (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 可穿戴下肢助力外骨骼机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210757710U true CN210757710U (zh) | 2020-06-16 |
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ID=71043163
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| CN201921402689.5U Active CN210757710U (zh) | 2019-08-27 | 2019-08-27 | 可穿戴下肢助力外骨骼机器人 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN210757710U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112192549A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-08 | 上海傲鲨智能科技有限公司 | 一种增强型下肢外骨骼机器人系统 |
| CN113352298A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-07 | 上海中研久弋科技有限公司 | 一种刚性助力下肢外骨骼机器人结构 |
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2019
- 2019-08-27 CN CN201921402689.5U patent/CN210757710U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN112192549A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-08 | 上海傲鲨智能科技有限公司 | 一种增强型下肢外骨骼机器人系统 |
| CN113352298A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-09-07 | 上海中研久弋科技有限公司 | 一种刚性助力下肢外骨骼机器人结构 |
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