[實用新型]一種下肢外骨骼機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821975007.5
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN209548334U
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳玲玲;馬申宇;宋曉偉;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 河北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00
• 代理公司: 天津翰林知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

1.一種下肢外骨骼機器人，其特征為該機器人包括股部支撐部分、脛部支撐部分、足部支撐部分和動力室；

所述股部支撐部分與脛部支撐部分連接；所述脛部支撐部分與足部支撐部連接；所述動力室固定于脛部支撐部分的側(cè)部；

所述股部支持部分包括股前側(cè)支撐板、股后側(cè)支撐板、股部框架、股部陀螺儀和加速度傳感器，以及四個股部連桿、四個股部壓力傳感器；

所述股部框架主體為環(huán)形，股前側(cè)支撐板和股后側(cè)支撐板分別位于其環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)的前、后兩側(cè)；股部框架前側(cè)有向上、下方伸出的支架，每個支架末端分別與兩個股部連桿的一端連接，兩個股部連桿的另一端分別與股前側(cè)支撐板上下部連接；同理，股部框架后側(cè)有向上、下方伸出的支架，支架末端設(shè)有安裝軸孔，分別與兩個股部連桿的一端連接，股部連桿的另一端分別與股后側(cè)支撐板上下部連接；股部框架的中部兩側(cè)均有向下方伸出的第一支撐臂；股前側(cè)支撐板與股后側(cè)支撐板的內(nèi)側(cè)，各安裝有兩個股部壓力傳感器，分別沿股前側(cè)支撐板與股后側(cè)支撐板中軸線上、下布置；股部框架第一支撐臂外側(cè)安裝有股部陀螺儀和加速度傳感器；

所述脛部支撐部分包括脛前側(cè)支撐板、脛后側(cè)支撐板、脛部框架、脛部陀螺儀和加速度傳感器，以及四個脛部連桿、四個脛部壓力傳感器；

所述脛部框架主體為環(huán)形，脛前側(cè)支撐板和脛后側(cè)支撐板位于其環(huán)狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)的前、后兩側(cè)；脛部框架前側(cè)有向上、下方伸出的支架，支架末端分別與兩個脛部連桿的一端連接，兩個脛部連桿的另一端分別與脛前側(cè)支撐板上下部連接；同理，脛部框架后側(cè)有向上、下方伸出的支架，支架末端分別與兩個脛部連桿的一端連接，兩個脛部連桿的另一端分別與脛后側(cè)支撐板上、下部連接；脛部框架的內(nèi)外兩側(cè)均有向上方伸出的第二支撐臂，其末端與股部框架的第一支撐臂軸連接，并構(gòu)成外骨骼膝關(guān)節(jié)；脛部框架的外側(cè)有一個向下伸出的第三支撐臂，與足部支撐部分所包含的足部固定架連接，第三支撐臂固定有動力室；脛前側(cè)支撐板與脛后側(cè)支撐板的內(nèi)側(cè)，各安裝有兩個脛部壓力傳感器，分別沿脛前側(cè)支撐板與脛后側(cè)支撐板中軸線布置；脛部框架第三支撐臂外側(cè)安裝有脛部陀螺儀和加速度計；

所述足部支撐部分包括足部固定架、能量回收裝置和足底壓力傳感器；

所述足部固定架通過其上側(cè)的安裝軸孔與脛部框架鉸接，足部固定架內(nèi)側(cè)帶有一個環(huán)形扣帶，用來在使用時對穿戴者足部進行固定，足部固定架外側(cè)為豎直平面，固定有能量回收裝置；能量回收裝置分為與地面接觸的壓力塊與傳動系統(tǒng)，壓力塊與地面接觸；

所述動力室由動力室底板、動力室殼體、控制艙、能量釋放裝置、電機驅(qū)動裝置和膝關(guān)節(jié)從動體構(gòu)成；

其中能量釋放裝置由卷簧盒、棘輪、棘爪和電磁推桿構(gòu)成；電機驅(qū)動裝置由直流電機、減速器和主動齒輪構(gòu)成；

動力室底板為豎板，固定在脛部框架外側(cè)的第三支撐臂上，能量釋放裝置和電機驅(qū)動裝置固定在動力室底板上，膝關(guān)節(jié)從動體為等軸布置的齒輪和繞線盤，與外骨骼膝關(guān)節(jié)同軸，并固定在股部框架的第二支撐臂上，動力室殼體固定在股部框架的第二支撐臂上，與動力室底板扣合，控制艙附著在動力室殼體內(nèi)側(cè)；能量釋放裝置、電機驅(qū)動裝置和膝關(guān)節(jié)從動體均位于動力室殼體內(nèi)部中軸線上；

所述的棘輪外側(cè)帶有繞線盤，其上的棘齒分別與儲能鋼索上端和釋能鋼索下端相連，釋能鋼索的上端與膝關(guān)節(jié)從動體的繞線盤部分固定；卷簧盒與棘輪同軸安裝于所述動力室底板下側(cè)；棘爪的尾端通過軸安裝在動力室底板上，棘爪的頂端的下部與棘輪嚙合；電磁推桿通過一個連桿與棘爪的頂端的上部相連；直流電機的輸出軸與減速器的輸入軸連接，主動齒輪固定于減速器的輸出軸，與所述膝關(guān)節(jié)從動體的齒輪部分嚙合。

2.如權(quán)利要求1所述的下肢外骨骼機器人，其特征為所述控制艙內(nèi)部安置有嵌入式單片機主控板及供電系統(tǒng)，單片機主控板包含嵌入式單片機、電機和電磁推桿驅(qū)動模塊以及傳感器信號處理電路，電機和電磁推桿驅(qū)動模塊、傳感器信號處理電路分別與嵌入式單片機的端口連接，供電系統(tǒng)與嵌入式單片機主控板連接；所述股部壓力傳感器脛部壓力傳感器、足底壓力傳感器及股部陀螺儀和加速度計、脛部陀螺儀和加速度計分別連接至主控板的傳感器信號處理電路；微處理器與驅(qū)動模塊相連，驅(qū)動模塊分別與直流電機、電磁推桿相連；供電系統(tǒng)分別與直流電機、電磁推桿以及控制電路相連。