[實用新型]一種下肢助力的外骨骼機器人

有效

• 申請號: 201922402671.1
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN211491526U
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 魏巍;林西川;岳春峰;劉晶晶
• 申請（專利權）人: 江蘇集萃微納自動化系統與裝備技術研究所有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李婭

本實用新型公開了一種下肢助力的外骨骼機器人，包括大腿板、小腿板、離合裝置、第一彈性元件和第二彈性元件，大腿板和小腿板通過離合裝置轉動連接；第一彈性元件的一端和大腿板的游離端鉸接，另一端和離合裝置的上連接件鉸接；第二彈性元件的一端和小腿板的游離端鉸接，另一端和離合裝置的下連接件鉸接；離合裝置工作時，上連接件和下連接件之間的夾角小于大腿板和小腿板之間的夾角；離合裝置未工作時，上連接件和下連接件之間的夾角等于大腿板和小腿板之間的夾角。本實用新型其既可以在站立階段提供助力又不阻礙擺動階段的擺動的助力外骨骼機器人，以解決現有的跑步助力外骨骼機器人大都阻礙人體大腿擺動，增加代謝消耗的問題。

技術領域

本實用新型涉及外骨骼機器人領域，具體涉及一種下肢助力的外骨骼機器人。

背景技術

人體在跑步過程中可分為站立階段和擺動階段，已有研究表明，可以用彈簧質量模型區近似估計人體跑步過程中站立階段的腿的力學特性。根據這一原理，已有幾款外骨骼應用于人體跑步過程中的助力，然而大多數應用于跑步助力的外骨骼機器人，雖然能在人體站立階段提供助力，減輕關節和肌肉負荷，然而在人體下肢擺動階段卻起到了阻礙作用，這無疑增大了人體跑步過程中的能量消耗。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種下肢助力的外骨骼機器人，其既可以在站立階段提供助力又不阻礙擺動階段的擺動的助力外骨骼機器人，以解決現有的跑步助力外骨骼機器人大都阻礙人體大腿擺動，增加代謝消耗的問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種下肢助力的外骨骼機器人，包括大腿板、小腿板、離合裝置、第一彈性元件和第二彈性元件，所述大腿板和所述小腿板通過所述離合裝置轉動連接；所述第一彈性元件的一端和所述大腿板的游離端鉸接，另一端和所述離合裝置的上連接件鉸接；所述第二彈性元件的一端和所述小腿板的游離端鉸接，另一端和所述離合裝置的下連接件鉸接；所述離合裝置工作時，所述上連接件和所述下連接件之間的夾角小于所述大腿板和所述小腿板之間的夾角；所述離合裝置未工作時，所述上連接件和所述下連接件之間的夾角等于所述大腿板和所述小腿板之間的夾角。

進一步的，所述離合裝置包括第一輪齒、第二輪齒和電磁離合器，所述電磁離合器能夠控制所述第一輪齒和所述第二輪齒嚙合或分離。

進一步的，所述離合裝置還包括齒輪圈、中心齒輪和若干行星齒輪，所述行星齒輪環繞所述中心齒輪設置，并與所述中心齒輪外嚙合；所述齒輪圈套設在所述行星齒輪的外部，并與所述行星齒輪內嚙合；所述齒輪圈和所述下連接件連接，所述行星齒輪連接有輸出端，所述輸出端和所述上連接件連接。

進一步的，所述電磁離合器能夠由位于膝關節處的光電編碼器控制。

進一步的，膝關節處設置有加速度傳感器，所述加速度傳感器和所述光電編碼器電性連接。

進一步的，所述大腿板和所述小腿板的材料均包括纖維材料。

進一步的，所述第一彈性元件通過第一旋轉軸和所述大腿板鉸接，所述第一旋轉軸和插設在所述中心齒輪上的固定軸平行。

進一步的，所述第二彈性元件通過第二旋轉軸和所述小腿板鉸接，所述第二旋轉軸和插設在所述中心齒輪上的固定軸平行。

進一步的，所述大腿板和所述小腿板上均設置有綁帶。

本實用新型的有益效果：

利用離合裝置控制設置在大腿板上的第一彈性元件，以及設置在小腿板上的第二彈性元件能夠在站立階段鎖定離合裝置，使得第一彈性元件和第二彈性元件被壓縮從而儲備彈性勢能；在擺動階段離合裝置解鎖，第一彈性元件和第二彈性元件未被壓縮，大腿板和小腿板可以自由轉動，從而不影響人體腿部的運動，上述設計符合人體在跑步和跳躍過程中能量存儲主要在站立階段，使得本設計符合人體工程學原理，增加了人機耦合的程度。

附圖說明