[發(fā)明專利]一種穿戴型下肢助力機(jī)器人的折疊方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410515251.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN104257490A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張強(qiáng);葛運(yùn)建;張丹;雙豐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): A61H3/00
• 分類號(hào): A61H3/00;A45C5/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮椋?013102573605；申請(qǐng)日為：2013年6月26日；發(fā)明名稱為：一種穿戴型下肢助力機(jī)器人、其折疊方法及用于裝運(yùn)的手拉箱的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種穿戴型下肢助力機(jī)器人的折疊方法，尤其是應(yīng)用于下肢乏力或關(guān)節(jié)行動(dòng)有所不便的中老年人群日常生活護(hù)理場(chǎng)合，幫助其在行走及上下樓梯時(shí)擴(kuò)展下肢運(yùn)動(dòng)能力，屬護(hù)理型助力機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著中國(guó)社會(huì)逐漸進(jìn)入人口老齡化階段，越來越多的中老年人受關(guān)節(jié)功能退化、骨質(zhì)疏松、腿部肌肉勞損等各種因素的影響出現(xiàn)了下肢酸軟乏力等癥狀，嚴(yán)重影響了行走及上下樓梯等基本日常活動(dòng)，為了解決這類問題，保證中老年人群的正常機(jī)體運(yùn)動(dòng)，除了采取傳統(tǒng)的體育鍛煉、中醫(yī)保健治療、醫(yī)療器械輔助等常規(guī)性辦法之外，開發(fā)研制助力機(jī)器人技術(shù)成為當(dāng)前最有效的新型智能化護(hù)理措施，其中穿戴型下肢助力機(jī)器人技術(shù)是與人體關(guān)系最為密切的一類。目前國(guó)內(nèi)外已有數(shù)家研究機(jī)構(gòu)開展了對(duì)穿戴型下肢助力機(jī)器人技術(shù)的研究，個(gè)別研究成果甚至已經(jīng)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品上市銷售，如美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校研制出的助力機(jī)械服BLEEX以及日本筑波大學(xué)Cybernics實(shí)驗(yàn)室研制出的外骨骼機(jī)器人HAL，雖然功能豐富且助力效果良好，但由于機(jī)器人本體采用的動(dòng)力源及傳感設(shè)備眾多，導(dǎo)致制造成本居高不下，喪失了性價(jià)比，并且由于機(jī)構(gòu)復(fù)雜且裝置笨重，使得機(jī)器人控制難度大，穿戴于人體的負(fù)重感較強(qiáng)，便攜性差，難以普及推廣。

ZL201310034245.1報(bào)道了“一種穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人”，由踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、腰部及支撐架模塊等幾大部分構(gòu)成，通過直流電機(jī)配合絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)人體行走時(shí)的下肢助力，具有人機(jī)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性好、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，但該機(jī)器人總體機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜笨重，缺少緩沖支撐裝置，使得人體穿戴外骨骼機(jī)器人的負(fù)重感強(qiáng)，也不方便用戶對(duì)機(jī)器人的隨身攜帶。

ZL201020568411.8報(bào)道了“一種用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的人體外骨骼負(fù)重行走助力裝置”，由背架、髖關(guān)節(jié)部件、大腿部件、小腿部件、踝骨部件、底板、電源、控制裝置、傳感器和驅(qū)動(dòng)裝置等各部分構(gòu)成，通過直線運(yùn)動(dòng)的電動(dòng)缸伸縮驅(qū)動(dòng)人體下肢各關(guān)節(jié)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而給負(fù)重行走的人體提供助力，具有體積小、能耗低、易于控制且制造成本低等優(yōu)點(diǎn)，但由于直線電機(jī)自身所占軸向尺寸較大且受移動(dòng)行程約束，限制了下肢關(guān)節(jié)的活動(dòng)范圍，又由于每個(gè)關(guān)節(jié)均需要獨(dú)立直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，不利于整個(gè)人體下肢的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制，而且該行走助力裝置不具備便攜功能，影響了用戶的日常使用。

ZL201210370645.5報(bào)道了一種“便攜式可穿戴下肢康復(fù)及助行外骨骼機(jī)器人”，包括依次連接的大腿支撐部件、膝關(guān)節(jié)部件、小腿支撐部件和踝關(guān)節(jié)腳部部件，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋副帶動(dòng)連桿的方式帶動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，具有體積輕巧、適合穿戴和便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，然而該機(jī)器人不具備用于檢測(cè)人機(jī)交互信息和人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的感知模塊以及必要的防摔倒裝置，既不利于對(duì)外骨骼機(jī)器人實(shí)施智能控制，影響了人機(jī)交互的協(xié)調(diào)性，又降低了用戶使用該機(jī)器人的安全性；不僅如此，該機(jī)器人的便攜式性能僅僅是針對(duì)組成腿部機(jī)構(gòu)的各部件之間存在便利型可拆卸組合方式而言，其過程較為費(fèi)時(shí)，而且該機(jī)器人自身不能轉(zhuǎn)變?yōu)楸銛y式形體，缺乏特定的承裝與托運(yùn)工具，未解決用戶使用后的收藏問題，故通用性較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種穿戴型下肢助力機(jī)器人的折疊方法，該機(jī)器人可有效減輕穿戴于人體的負(fù)重感，具有安全性能高、人機(jī)協(xié)調(diào)控制簡(jiǎn)單、隨動(dòng)助力效果好、性價(jià)比高等特點(diǎn)，通過其折疊方法可將該機(jī)器人轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)緊湊的便攜形體，配合用于裝運(yùn)的手拉箱可以多種方式實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)該機(jī)器人的方便攜帶與收藏，以更好的滿足中老年人群的行走及上下樓梯等日常活動(dòng)護(hù)理需求。

本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明穿戴型下肢助力機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是設(shè)置：

一下肢助力機(jī)械裝置，是在可穿戴的腰帶的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置可穿戴的助力機(jī)械腿；所述腰帶的左右兩側(cè)分別固結(jié)一凸臺(tái)，在所述腰帶的后側(cè)中部固定設(shè)置一支架；

一伺服控制系統(tǒng)，包括固定設(shè)置在所述支架的上面的微控制器、固定在支架的底部的鋰電池組，固定在所述腰帶的前側(cè)的前方摔倒預(yù)測(cè)報(bào)警電路、固定在腰帶的后側(cè)的后方摔倒預(yù)測(cè)報(bào)警電路，以及固定設(shè)置在腰帶左右兩側(cè)凸臺(tái)上的手控操作器；

所述助力機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)設(shè)置為：