[發(fā)明專利]一種仿生負載機動型外骨骼系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810008343.0
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108189008B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 尚建忠;羅自榮;吳國恒;陳芳;羅佳俊;李欣;陳楊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開了一種仿生負載機動型外骨骼系統(tǒng)，本發(fā)明髖部擋板兩端兩個第一轉(zhuǎn)軸的軸線L21、髖部承力構(gòu)件的第三轉(zhuǎn)軸的軸線L22、平行連桿機構(gòu)的中軸線L23相交于髖部擋板開口內(nèi)側(cè)的髖關(guān)節(jié)中心點O1，平行四邊形結(jié)構(gòu)的中心線L41、所述鞋墊的轉(zhuǎn)動中心線L42、踝關(guān)節(jié)支架和兩根小腿承力桿的鉸接點中心連線L43三者相交于踝關(guān)節(jié)支架的開口端部的踝關(guān)節(jié)中心點O2，各個關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)中心與人體關(guān)節(jié)中心重合，在空間上可避免外骨骼服與人體的幾何干涉，從而減少外骨骼服與人體運動的內(nèi)耗，提高外骨骼服的穿戴舒適性，結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度低，較為靈巧、能耗低、可靠性較好，驅(qū)動方式靈活。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及外骨骼機器人，具體涉及一種仿生負載機動型外骨骼系統(tǒng)，用于供人體穿戴，起到增強穿戴者負荷能力和機動能力的功能。

背景技術(shù)

國外對于外骨骼的研究已有一定基礎(chǔ)和成果，國內(nèi)對其的研究也正興起。目前外骨骼主要用于醫(yī)療康復(fù)、工業(yè)生產(chǎn)、單兵作戰(zhàn)等領(lǐng)域?，F(xiàn)有的外骨骼機器人在仿生設(shè)計上對人體結(jié)構(gòu)做了簡化，尤其是關(guān)節(jié)及其運動的簡化，使得外骨骼與人體運動存在差異，穿戴舒適性不佳。另一方面，國內(nèi)對于增強人體機能的負載型外骨骼的研究不多，對于現(xiàn)代單兵綜合武器裝備的研究與美國等發(fā)達國家更是有較大差距，因此，研制提高人體負荷能力和機動能力的外骨骼系統(tǒng)具有十分重要的意義和迫切性。

目前，申請?zhí)枮?01310686549.6、申請?zhí)枮?01310688125.3、申請?zhí)枮?01410855607.8的中國專利文獻各公開了一種穿戴式外骨骼助力機器人，其髖關(guān)節(jié)都設(shè)計有三個自由度，可進行屈/伸，外擺/內(nèi)收，內(nèi)旋/外旋，然而其三個旋轉(zhuǎn)中心與人體髖關(guān)節(jié)中心不重合，可能造成外骨骼服與人體的空間干涉，穿戴舒適性有待提高；申請?zhí)枮?01210319331.2的中國方面專利公開了一種可穿戴式重物型物資搬運助力仿生外骨骼，其踝關(guān)節(jié)設(shè)計有兩個自由度，可模擬踝關(guān)節(jié)背屈及外翻/內(nèi)翻，而無法實現(xiàn)人體踝關(guān)節(jié)的內(nèi)旋/外旋，與人體運動存在較大差異，容易使人體運動受到限制；申請?zhí)枮?01310686549.6的中國發(fā)明專利公開了一種穿戴式外骨骼助力機器人，其踝關(guān)節(jié)設(shè)計有三個自由度，可進行屈/伸，外擺/內(nèi)收，內(nèi)旋/外旋，然而其三個旋轉(zhuǎn)中心不與人體踝關(guān)節(jié)中心重合。 此外，申請?zhí)枮?01310202205.3的中國專利文獻公開了一種外骨骼助力裝置，其不包含腳部設(shè)計，助力無法直接傳遞到地面，增加人體負擔，工作效率差；申請?zhí)枮?01310262919.3的中國專利文獻公開了一種穿戴式下肢助力外骨骼，每條機械腿腿只使用一個電機進行驅(qū)動，這種供能方式對人體不同強度的運動不能進行有效的匹配，可能造成能源浪費或短暫的供能不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有外骨骼機器人存在的人機運動不協(xié)調(diào)、存在內(nèi)耗、穿戴舒適性差、助力效果不明顯等問題，提供一種負載機動型外骨骼系統(tǒng)，本發(fā)明各個仿生關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動中心與人體關(guān)節(jié)中心重合，避免外骨骼服與人體的空間干涉，減少內(nèi)耗，穿戴舒適性更高、與人體運動更為協(xié)調(diào)、供能更為合理從而真正實現(xiàn)增強人體機動能力的。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：