[實用新型]一種越障型外骨骼輔助訓練機器人

有效

• 申請號: 201721381990.3
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN208388959U
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 黃瑞
• 申請（專利權）人: 黃瑞
• 主分類號: A61H3/04
• 分類號: A61H3/04;A61H1/02
• 代理公司: 合肥市科融知識產權代理事務所(普通合伙) 34126
• 代理人: 陳思聰

本實用新型公開了一種越障型外骨骼輔助訓練機器人，包括鞋體組件，其特征在于：所述鞋體組件的兩側設置有踝關節組件，所述踝關節組件的上端轉動連接有小腿，所述小腿通過膝關節轉動連接有大腿組件，所述大腿組件上設置有第一油缸和第二油缸，且大腿組件的前、后側分別固定安裝有第一安裝座、第二安裝座，所述大腿組件的內側設置有大腿綁帶，大腿組件的頂端設置有髖關節組件，所述安裝盒內設置有控制系統，且外部設置有控制器，所述背部支架底部設置有越障輪。本實用新型涉及外骨骼機器人技術領域，該越障型外骨骼輔助訓練機器人，達到了平穩輕松跨越障礙物、減負的目的，提高了躍障時機身的穩定性、靈活性，簡化了結構，減少了能量的損失。

技術領域

本實用新型涉及外骨骼機器人技術領域，具體為一種越障型外骨骼輔助訓練機器人。

背景技術

外骨骼機器人是一種穿戴于人體外側、幫助人體負重并且能夠跟隨人體運動的人機一體化智能系統。按照用途可分為康復外骨骼和助力外骨骼。康復外骨骼主要供失去行走能力的病殘患者使用，用以代替或帶動病人腿進行行走，使患者重新獲得行走能力。助力外骨骼主要用于增強人體力量，使人能夠輕松背負數倍于人體承受能力的重量而不覺得疲憊。可見，康復外骨骼結構需要充分模擬人腿，才能達到較好的康復效果。對于助力外骨骼，研究人員都過分強調外骨骼的結構需要擬人化設計，即外骨骼機械仿照人腿，采用三個轉動關節分別對應人腿的髖關節、膝關節和踝關節。然而，事與愿違，在追求完美人機體驗過程中，擬人化的設計也帶來了幾大技術難題，導致了外骨骼技術裹足不前：目前外骨骼都采用擬人化設計，導致外骨骼機械結構較為復雜，過多的自由度導致控制難度呈幾何倍數增加，而目前的控制水平并不能很好地控制外骨骼跟隨人體運動；由于目前外骨骼的髖關節、膝關節、踝關節都采用轉動關節，轉動關節的驅動力通過布置在關節上的電機或者液壓缸提供，由于驅動器布置在關節附件或者關節上，所以驅動力力臂遠小于重力產生的阻力矩力臂，所以需要提高驅動力來平衡阻力矩，最終導致外骨骼整體耗能功率增加。

我國現在的外骨骼都基本處在研發階段，大部分主要應用于病人康復或者幫助殘疾人，幫助擴展人體能力的機器人相對來說較少。現行的助力外骨骼機器人存在造價昂貴，機械加工難度較強，加工精度難以滿足和穿戴不舒適等缺點。而且行走裝置采用的萬向輪越障能力差，只能在平地行走。

實用新型內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種越障型外骨骼輔助訓練機器人，解決了行走機構不能夠適應多種復雜地形、結構笨重、能量損失大的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本實用新型通過以下技術方案予以實現：一種越障型外骨骼輔助訓練機器人，包括鞋體組件，所述鞋體組件的兩側設置有踝關節組件，所述踝關節組件的上端轉動連接有小腿，所述小腿通過膝關節轉動連接有大腿組件，所述大腿組件上設置有第一油缸和第二油缸，所述大腿組件的下端與膝關節的豎直段頂部鉸接相連，且大腿組件的前側固定安裝有第一安裝座，所述第一油缸的尾部鉸接安裝在第一安裝座上，且第一油缸的輸出端與大腿組件的上部鉸接相連，所述大腿組件的后側上部固定安裝有第二安裝座，所述第二油缸的尾部鉸接安裝于第二安裝座上，所述第二油缸的輸出端鉸接安裝在膝關節的水平段末端，所述大腿組件的內側設置有大腿綁帶，所述大腿組件的頂端設置有髖關節組件，所述髖關節組件設置有髖關節綁帶，所述髖關節綁帶的后側還固定有背部支架安裝塊，所述大腿組件通過兩個軸向螺釘傳動連接有背部支架7，所述兩個軸向螺釘外緣面套設有同步帶輪，所述的背部支架7頂端的安裝盒固定于背部支架安裝塊上，所述安裝盒內設置有控制系統，且外部設置有控制器，所述背部支架7的頂端固定連接有扶手，所述背部支架7底部設置有越障輪；

所述越障輪包括外支撐輪體，所述外支撐輪體同軸轉動連接有轉動軸，沿所述轉動軸半徑方向呈輻射狀設置的多個大徑伸縮板，每個所述大徑伸縮板上均設置有有滑動板和弧形板，且所有弧形板始終位于同一圓形輪廓上，所述滑動板一端與弧形板的凹面連接，另一端穿過外支撐輪體上的滑動通道后通過變徑曲柄與套設在轉動軸上的滑套連接。