[實用新型]一種穿戴式下肢外骨骼助行減壓機器人裝置

有效

• 申請號: 201420144856.1
• 申請日: 2014-03-28
• 公開（公告）號: CN204121372U
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉中冬;孫召成;孟令帥
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00;A61H1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種外骨骼助力機器人，具體涉及一種用于可供人體穿戴輔助人體行走且能夠減壓休息的外骨骼助力機器人，屬于機器人技術領域。?

背景技術

目前國內外都在下肢外骨骼助力裝置方面做了大量的研究，其中很多用于輔助殘疾人、病人的康復治療，在醫療輔助器械等領域也展開了大量的研究，也取得了很多顯著地成果。但是，這些外骨骼機器人的成本極其昂貴，且結構復雜、維護成本高。需要指出的一點，這些外骨骼機器人只是輔助人體行走，但不能減輕膝蓋的壓力。?

外骨骼助行機器人有被動式和主動式，主動式是依靠外部提供動力驅動人體下肢運動，其中要求外骨骼能夠達到人機協同，不產生阻力干涉。但是主要研究都是放在外骨骼驅動上，沒有重點放在減壓上，老人、殘疾人以及患有風濕的病人，膝蓋往往不能承受過大的力，如何減輕患者膝蓋上面的壓力具有重要的研究價值。?

一種具有輔助行走減壓功能的外骨骼機器人是根據人機合作機器人原理，通過外部驅動力模仿人體行走，并能承擔一部分壓力來實現助行減壓功能。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術不足，提供了一種助行減壓外骨骼機器人，滿足人體下肢實際步態運動要求，結構簡單、高度可調。適合人群范圍廣。整套機器人機構緊湊，穩定安全能夠實現輔助行走減壓的功能。?

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：本發明的一種具有助行減壓功能?的外骨骼機器人包括控制機構和驅動機構以及外骨骼機構。控制系統與驅動系統連接，驅動系統與外骨骼支架連接。控制系統控制驅動系統，驅動系統具體實現外骨骼機構模擬人體的行走。其中，左右兩個外骨骼機械腿通過電動缸驅動為主動式，內部四條支撐腿為被動式，即形成外部驅動，內部支撐的格局。人體行走時靠外部兩條腿驅動，站立時靠內部四條腿支撐。?

所述外骨骼支架包括左右外骨骼腿、內部支撐腿、伸縮腰帶、電驅動缸、測力鞋、伸縮腰帶、后背支撐架。其中外骨骼腿包括大腿支撐架和小腿支撐架，其中大腿連接桿固套可以插裝在大腿下連接桿上，通過螺栓固定，這樣大腿桿的長度就能實現調節，能適應不同高矮穿戴者，增強穿戴的通用性。同樣，小腿的連接桿也分為上下兩節，上節連接桿能夠插入下一節，通過螺栓固定實現伸縮。大小腿及穿戴系統、驅動系統都可以實現拆裝，便于運輸和存放。內部支撐腿包括大腿支撐架和小腿支撐架也是由上下兩節組成，其中大腿支撐架上節與座椅架連接，小腿支撐架下節與測力鞋連接。其中，大小腿也是分為上下兩節，原理與左右外骨骼腿一致，通過上下兩節的伸縮來調節高度。伸縮腰帶后背與電池支撐架連接，兩側分別與左右外骨骼腿大腿上節相連。伸縮腰帶有前后左右四處可以調節，來實現腰帶的伸縮，以便滿足胖瘦人群的需要。其中后背電池支撐架與左右外骨骼腿通過電驅動缸連接。后背支撐架固定在腰帶上，由人體背負。電池與控制器連接在一起，固定在后背支撐架上。?

內部四條支撐腿的膝關節處分別安裝兩個彈簧，用來穩固內支撐腿。左右外骨骼腿上分別裝有綁帶可以捆縛人體的大小腿和外骨骼機械腿，實現人機協同運動。?

內部四條支撐腿支撐著座椅架，座椅架的高度正好可以調節到人體胯部，人可以騎在上面。座椅架與四條支撐腿通過銷軸來連接。內部四條支撐腿下端分別通過銷軸連接測力鞋的兩端。?

控制系統通過數據線與測力鞋和電動缸連接。測力鞋通過上面安裝的傳感器?收集到壓力信號通過數據線傳輸到控制系統，控制系統然后根據壓力信號做出反應，將控制信號通過數據線傳輸到電動缸，電動缸驅動左右外骨骼腿運動。?

所述的膝關節驅動電機及髖關節屈伸電機采用蓄電池作為驅動電源。蓄電池可以提供貨長時間的動力供給，攜帶安裝都很方便。?

本發明相對現有技術具有以下優點：?

相比較其他同類產品，增加四條內部支撐腿，能夠減輕老人、殘疾人、風濕病患者在行走過程中或者佇立時膝蓋所受的壓力；?

左右外骨骼大腿、內部支撐腿都采用類套桿設計，結合螺絲無級調節長度，使得各個關節外骨骼能夠良好貼合患者關節，同時減輕重量，減輕患者負擔；?

采用電動驅動缸作為動力源，響應靈敏，易于控制。采用蓄電池供電，輸出穩定，能夠提供更長時間的動力；?

本裝置整體結構簡單，操作簡便，易于穿戴，成本低，適用人群廣；?

附圖說明

圖1為具有輔助行走減壓功能的外骨骼機器人結構示意圖；?

圖2為機械外骨骼外部支撐腿和內部支撐腿結構示意圖。?

圖3為外骨骼髖部驅動系統示意圖?

具體實施方式