[發明專利]一種無動力下肢外骨骼機器人

有效

• 申請號: 201811484277.0
• 申請日: 2018-12-06
• 公開（公告）號: CN109571434B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 朱愛斌;沈皇;申志濤;宋紀元;屠堯;鄭威豪
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 劉國智

一種無動力下肢外骨骼機器人，包括從上至下依次連接的腰部、大腿、膝關節、小腿及足部，腰部提供了給滑輪轉動的滑軌，提高運動的靈活性，其腰部具有3個自由度，分別是外骨骼的腰部在水平面內的旋轉、大腿的屈/伸以及大腿的外擺/內收，可以保證用戶穿戴無動力下肢外骨骼機器人的運動靈活性，進而提高人體穿戴的舒適性，膝關節采用的偏心塊結構設計可以在人體穿戴外骨骼站立時形成自鎖，保護人體的膝關節，具有結構簡單、運動靈活、穿戴舒適、易于穿戴的特點。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，特別涉及一種無動力下肢外骨骼機器人。

背景技術

外骨骼機器人是一種仿人體的生理構造且協同穿戴者運動的同時輔助穿戴者的機械裝置。外骨骼按是否使用能源劃分為無動力外骨骼和動力外骨骼。

動力外骨骼需要能源提供動力，如內燃機、電池等裝置，除此之外還需要電機、傳感器、控制器等元器件。這就導致動力外骨骼續航能力弱、價格昂貴、維修費用高且不利于廣泛推廣。

無動力外骨骼不需要額外的動力來源，相對于動力外骨骼，其結構簡單、續航能力強、價格便宜、方便維修且應用會更加廣泛。而現有的無動力外骨骼靈活性和穿戴舒適性較差，且膝關節無法自鎖。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提出一種無動力下肢外骨骼機器人，能夠保證人體穿戴外骨骼后的舒適性和運動的靈活性，實現膝關節自鎖，具有結構簡單、靈活性高、穿戴舒適的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種無動力下肢外骨骼機器人，包括從上至下依次連接的腰部1、大腿2、膝關節3、小腿4及足部5；

所述腰部1包括與兩個弧形腰板7形狀相匹配的兩個上滑道6和兩個下滑道9，上滑道6和下滑道9分別固結在弧形腰板7上部和下部，上滑道6的下部凹槽和下滑道9的上部凹槽形成滑軌，滑輪13卡在滑軌內與其滑動連接，滑輪13與滑輪連接塊16鉸接，滑輪連接塊16與調節銷14鉸接，調節銷14與滑輪支撐塊15鉸接，腰部側板8的一端與滑輪支撐塊15固定連接，腰部側板8的另一端與大腿2連接；兩個弧形腰板7相對的一側均與一個腰板連接塊12鉸接，腰板連接塊12與腰寬調節板10固定連接，兩個腰寬調節板10均與腰部中心塊11固定連接；

所述大腿2包括與腰部1的腰部側板8固定連接的大腿連接塊17，大腿連接塊17與大腿短直板18鉸接，大腿短直板18與大腿彎曲板19的一端垂直固定連接，大腿彎曲板19的另一端與大腿長直板20垂直固定連接，大腿長直板20與膝關節連接板21的一端固定連接，膝關節連接板21的另一端與膝關節3連接；

所述膝關節3包括與大腿2的膝關節連接板21固定連接的膝關節彎曲板上23，膝關節彎曲板上23與大腿綁帶22呈弧形，二者固定連接形成圓，膝關節彎曲板上23與膝關節側板上24的上端部垂直固定連接，膝關節側板上24的下端部與偏心塊25鉸接，偏心塊25與膝關節側板下26的上端部鉸接，膝關節側板下26的下端部與膝關節彎曲板下28固定連接，膝關節彎曲板下28與小腿綁帶27呈弧形，二者固定連接形成圓；

所述小腿4包括與膝關節3的膝關節彎曲板下28固定連接的小腿短直板29，小腿短直板29與小腿長直板30的一端固定連接，小腿長直板30的另一端與小腿彎曲板31固定連接；

所述足部5包括上端部與小腿4的小腿彎曲板31固定連接的足部直板32，足部直板32的下端部與腳底板34鉸接，腳底板34的兩端與弧形的足部綁帶33固結。

所述腰寬調節板10上開有一排用于調節長度的螺紋孔，腰板連接塊12上開有一排與腰寬調節板10相對應的螺紋孔，腰寬調節板10與腰板連接塊12之間通過螺栓固結來調節長度，從而在穿戴時調節腰圍尺寸，以適應不同腰部寬度的用戶穿戴使用。