[發明專利]一種具有重心自調節平衡功能的下肢輔助行動機器骨骼

有效

• 申請號: 201610968423.1
• 申請日: 2016-10-28
• 公開（公告）號: CN106344355B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 劉美君
• 申請（專利權）人: 廣州初曲科技有限公司
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00;A61H1/02;B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及外骨骼機械領域，尤其是涉及一種具有重心自調節平衡功能的下肢輔助行動機器骨骼。

背景技術

機械外骨骼，又名“外骨骼裝甲”或“外骨骼機甲”，其結構原理類似昆蟲的外骨骼，通過穿戴在人身上，給人提供額外的動力增強人體機能并提供防護。現有的下肢輔助行走外骨骼機械已基本能給人提供額外的動力，但其本身與人體連接，當機械跟不上人體運動的節奏時容易導致重心不穩，但目前的下肢輔助行走外骨骼機械大都沒有中心自調節機構，很容易摔倒，所以有必要發明一種具有重心自調節平衡功能的下肢輔助行動機器骨骼。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服上述中存在的問題，提供了一種具有重心自調節平衡功能的下肢輔助行動機器骨骼，其結構合理，具有結構簡單、使用方便、智能化程度高等優點，有效解決現有下肢輔助行動機器骨骼不能很好地穩定人體重心的問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種具有重心自調節平衡功能的下肢輔助行動機器骨骼，包括底座、髖部支架、小腿支架、腳部固定板以及驅動器，所述底座的上表面通過第一球鉸鉸接有腰部轉動座；

所述腰部轉動座的左、右、后三個方向上還分別設置有重心調節裝置，重心調節裝置包括固定設置在腰部轉動座上的兩塊支撐塊、固定設置在腰部轉動座上的第一電機、絲杠、配重滑塊以及緩沖彈簧；所述第一電機的轉軸是與絲杠的一端相互傳動連接，絲杠的另一端是與兩塊支撐板分別相互轉動連接；所述的緩沖彈簧是與絲杠套設并與兩塊支撐塊相互固定連接，所述的配重滑塊是與絲杠傳動連接并與緩沖彈簧相互抵接；

所述髖部支架的上端是通過第二球鉸與底座的下表面鉸接，所述第二球鉸的外表面固定安裝有重力傳感器；所述的髖部支架與底座之間設置有液壓缸，液壓缸的上端是通過第三球鉸與底座連接，液壓缸的下端是通過第四球鉸與髖部抬升座連接；

所述髖部支架的外表面上端設有驅動器鉸接座，所述髖部支架的下表面設有膝關節連接凸塊，所述髖部支架的下端是通過膝關節連接凸塊、連接凹槽與小腿支架上端相互鉸接；

所述髖部支架內部設有空腔，并在支架壁面上豎直設置有通槽，空腔內設置有壓縮氣瓶、電磁閥，并在通槽內側設置有安全氣囊，通槽上設置有用于保護安全氣囊的蓋板；

所述小腿支架的外表面固定安裝有加速度傳感器以及開設有環形連接槽，所述環形連接槽上設置有連接環，連接環上設置有連接塊；所述驅動器的上端是與驅動器鉸接座相互鉸接，驅動器的下端是與連接塊相互鉸接；

所述的驅動器包括一個U字形外殼，U字形外殼上對稱設置有滑槽；U字形外殼的內部固定安裝有第二電機，所述第二電機的轉軸傳動連接有絲杠，所述絲杠螺紋連接有絲杠螺母，所述絲杠螺母的下表面固定連接有移動桿，所述的絲杠螺母上設置有滑動連接于滑槽的導向桿。

進一步地，所述腰部轉動座上固定設置有背包，所述背包的外表面設有開關，所述背包的內部固定安裝有蓄電池、總控制器和處理器；所述底座的下表面固定安裝有陀螺儀。

進一步地，所述腰部轉動座、髖部支架、小腿支架和腳部固定座的外表面均固定安裝有彈性束縛帶。

進一步地，所述小腿支架的下端是與腳部固定板通過第五球鉸相互鉸接；所述腳部固定板的下表面固定安裝有若干壓力傳感器。

進一步地，所述陀螺儀、重力傳感器、加速度傳感器、電磁閥、第二電機、第一電機和壓力傳感器均通過電路連接于總控制器。

進一步地，所述髖部支架、小腿支架和腳部固定座均設置有兩個。

進一步地，所述總控制器的型號可以根據實際場景需要，選用設置安裝型號為AtmegalCAN128單片機。

進一步地，所述處理器的型號可以根據實際場景需要，選用設置安裝型號為intel-酷睿-i7-6700K。

進一步地，所述的壓力傳感器是分別設置在腳部固定板的前后左右四個方向位置。

本發明的有益效果是：一種具有重心自調節平衡功能的下肢輔助行動機器骨骼，包括底座、髖部支架、小腿支架、腳部固定板以及驅動器，其中的底座與髖部支架、小腿支架、腳部固定板通過球鉸連接，當下肢輔助行動機器骨骼跟不上人體運動節奏時可減少機械對人體活動的限制，利于人體穩定自身重心；在底座上設置有重心調節裝置，當陀螺儀檢測到重心不穩時能及時調整重心，避免摔倒；其結構合理，具有結構簡單、使用方便、智能化程度高等優點，有效解決現有下肢輔助行動機器骨骼不能很好地穩定人體重心的問題。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。