[發明專利]一種穿戴型下肢助力機器人的折疊方法

有效

• 申請號: 201410515251.3
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN104257490A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 張強;葛運建;張丹;雙豐
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00;A45C5/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種穿戴型下肢助力機器人的折疊方法，其特征是：設置所述穿戴型下肢助力機器人的結構形式為：

一下肢助力機械裝置，是在可穿戴的腰帶(2)的兩側對稱設置可穿戴的助力機械腿(48)；所述腰帶(2)的左右兩側分別固結一凸臺(3)，在所述腰帶(2)的后側中部固定設置一支架(17)；

一伺服控制系統，包括固定設置在所述支架(17)的上面的微控制器(18)、固定在支架(17)的底部的鋰電池組(19)，固定在所述腰帶(2)的前側的前方摔倒預測報警電路(1)、固定在腰帶(2)的后側的后方摔倒預測報警電路(16)，以及固定設置在腰帶左右兩側凸臺(3)上的手控操作器(30)；

所述助力機械腿(48)的結構設置為：

髖關節旋轉限位盤(4)的上端鉸接于所述凸臺(3)的下部，并與髖關節圓盤(5)的內側固聯；大腿連桿(7)的圓盤狀上部固聯在第一心軸(59)上，所述第一心軸(59)通過第一滾動軸承(57)和第二滾動軸承(58)支承于所述髖關節圓盤(5)的內側并可繞髖關節圓盤(5)的中心軸線旋轉；

膝關節旋轉限位盤(9)固聯在位于所述大腿連桿(7)的下端的膝關節圓盤(53)的內側；直流伺服減速電機(8)的機體(8A)固定安裝在膝關節圓盤(53)的外側；小腿連桿(11)的圓盤狀的上端固聯在所述直流伺服減速電機(8)的輸出軸(8B)上，所述直流伺服減速電機(8)的輸出軸(8B)通過第三滾動軸承(60)和第四滾動軸承(61)支承于所述膝關節圓盤(53)的內側并可繞膝關節圓盤(53)的中心軸線旋轉；

踝關節旋轉限位盤(65)固聯在位于小腿連桿(11)的下端的踝關節圓盤(12)的內側；腳板(13)的圓盤狀側部(13A)固聯在第二心軸(64)上，所述第二心軸(64)通過第五滾動軸承(62)和第六滾動軸承(63)支承于所述踝關節圓盤(12)的內側并可繞踝關節圓盤(12)的中心軸線旋轉；

所述大腿連桿(7)的內側通過大腿交互力傳感器(27)與大腿繃帶(28)相聯，在所述小腿連桿(11)的內側通過小腿交互力傳感器(24)與小腿繃帶(23)相聯；在所述腳板(13)上固定設置腳部繃帶(14)；腳底分布式壓力傳感器(15)呈多片分別固定設置在所述腳板(13)上；

所述大腿交互力傳感器(27)由第一前蓋板(27A)、第一彈性體(27B)和第一后蓋板(27C)組成；所述第一前蓋板(27A)的一側與所述大腿繃帶(28)固聯，所述第一后蓋板(27C)的一側與所述大腿連桿(7)的內側固聯，所述第一彈性體(27B)聯接于所述第一前蓋板(27A)與所述第一后蓋板(27C)之間；在所述第一彈性體(27B)的十字彈性梁根部及端部對應位置處分別粘貼有圓周均布的四片第一應變片(27D)；

所述小腿交互力傳感器(24)由第二前蓋板(24A)、第二彈性體(24B)和第二后蓋板(24C)組成；所述第二前蓋板(24A)的一側與所述小腿繃帶(23)固聯，所述第二后蓋板(24C)的一側與所述小腿連桿(11)的內側固聯，所述第二彈性體(24B)聯接于所述第二前蓋板(24A)與所述第二后蓋板(24C)之間；在所述第二彈性體(24B)的十字彈性梁根部及端部對應位置處分別粘貼有圓周均布的四片第二應變片(24D)；

設置折疊結構，是將所述大腿連桿(7)分段設置為大腿上連桿(7A)和大腿下連桿(7B)，所述大腿上連桿(7A)和大腿下連桿(7B)是以大腿折疊部件(6)可折疊式連接；將所述小腿連桿(11)分段設置為小腿上連桿(11A)和小腿下連桿(11B)，所述小腿上連桿(11A)和小腿下連桿(11B)是以小腿折疊部件(10)可折疊式連接；

所述大腿折疊部件(6)的結構設置為：所述大腿折疊部件(6)是由第一桿件(50)、第二桿件(31)、第三桿件(32)和第四桿件(51)構成的平面四桿機構，所述第一桿件(50)固聯在所述大腿上連桿(7A)的下部，所述第四桿件(51)固聯在所述大腿下連桿(7B)的上部，所述第一桿件(50)、第二桿件(31)、第三桿件(32)和第四桿件(51)依次首尾鉸接；

所述小腿折疊部件(10)的結構設置為：所述小腿折疊部件(10)是由第一凸塊(34)、第二凸塊(33)和分別設置于所述小腿連桿(11)前后兩側的螺桿(35)構成，所述第一凸塊(34)固聯在所述小腿上連桿(11A)的下部，所述第二凸塊(33)固聯在所述小腿下連桿(11B)的上部；所述第一凸塊(34)與第二凸塊(33)沿側部中心軸線鉸接；所述螺桿(35)分別通過第一凸塊(34)和第二凸塊(33)二者之一的螺孔旋入或旋出與之相對應的另一螺孔；

所述穿戴型下肢助力機器人的折疊方法是按如下步驟進行：

a、將所述腿部隨動支撐彈性部件(26)從所述助力機械腿(48)上卸下，以所述大腿連桿(7)與小腿連桿(11)的中心連線處于相互重合位置時為初始狀態，利用所述大腿折疊部件(6)和小腿折疊部件(10)依次將所述髖關節旋轉限位盤(4)的上端沿與所述凸臺(3)下部的鉸接中心向外側旋轉90°；

b、將所述助力機械腿(48)在小腿折疊部件(10)處向外側對疊；

c、將所述助力機械腿(48)在大腿折疊部件(6)處向內側對疊；即得穿戴型下肢助力機器人的便攜形體(49)。

2.根據權利要求1所述的穿戴型下肢助力機器人的折疊方法，其特征是：

在所述支架(17)與所述小腿連桿(11)之間設置腿部隨動支撐彈性部件(26)，所述腿部隨動支撐彈性部件(26)是由同軸設置的第一座套(26A)和第一桿芯(26B)構成，所述第一座套(26A)和第一桿芯(26B)在壓縮力作用下相互間沿軸向可相對運動；所述第一座套(26A)的上端通過“L”形支架(29)與所述支架(17)以球鉸相聯，所述第一桿芯(26B)的下端與固聯在所述小腿連桿(11)外側的凸座(25)以球鉸相聯；

在所述腳板(13)與所述小腿連桿(11)之間設置腳部隨動支撐彈性部件(21)，所述腳部隨動支撐彈性部件(21)是由同軸設置的第二座套(21A)和第二桿芯(21B)構成，所述第二座套(21A)和第二桿芯(21B)在壓縮力作用下相互間沿軸向可相對運動；所述第二座套(21A)的下端與固聯在所述腳板(13)后部的小鉸座(20)相鉸接，所述第二桿芯(21B)的上端與呈懸臂固聯在所述小腿連桿(11)上的小支架(22)的端部相鉸接。