[發(fā)明專利]一種行走過程背部負(fù)重能量可回收的液壓助力外骨骼機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011134934.6
• 申請(qǐng)日: 2020-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN112497187B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 施虎;羅帥;郭連杰;劉兆盈;徐俊;梅雪松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 范巍

1.一種行走過程背部負(fù)重能量可回收的液壓助力外骨骼機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括背部能量回收機(jī)構(gòu)（6）、腰部件（5）、一組結(jié)構(gòu)相同且對(duì)稱布置的左、右下肢體及驅(qū)動(dòng)部件；

所述左、右下肢體由上至下均包括依次相連的大腿部件（4）、小腿部件（2）及足底部件（1）；大腿部件（4）與所述腰部件（5）相連；

所述驅(qū)動(dòng)部件用于輔助人體行走，包括第一驅(qū)動(dòng)部件（3.1）和第二驅(qū)動(dòng)部件（3.2），第一驅(qū)動(dòng)部件（3.1）分別與小腿部件（2）和大腿部件（4）相連，用于輔助膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；第二驅(qū)動(dòng)部件分別與大腿部件（4）與腰部件（5）相連，用于輔助髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；

所述背部能量回收機(jī)構(gòu)（6），包括恒壓蓄能器（68）、閥塊組（70）及一組雙活塞桿液壓缸，雙活塞桿液壓缸通過閥塊組（70）與恒壓蓄能器（68）相連；通過一組雙活塞桿液壓缸能夠?qū)⑿凶哌^程中背部負(fù)重產(chǎn)生的機(jī)械能直接轉(zhuǎn)化成液壓能，并通過恒壓蓄能器（68）進(jìn)行液壓能存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的液壓能直接用于下肢外骨骼的備用能源；

所述背部能量回收機(jī)構(gòu)（6）還包括：背部板（61）、銅柱（62）、固定架（63）、兩組鎖緊螺母（65）、兩組固定板（66）、負(fù)重板（67）及一組負(fù)重塊；

背部板（61）通過銅柱（62）與固定架（63）相連，所述的一組雙活塞桿液壓缸對(duì)稱設(shè)置在該固定架（63）上，負(fù)重板（67）通過兩個(gè)鎖緊螺母（65）和兩個(gè)固定板（66）與一組雙活塞桿液壓缸固定，恒壓蓄能器（68）與負(fù)重板（67）固定，負(fù)重塊（69）與負(fù)重板（67）嵌入固定；

所述恒壓蓄能器（68），包括：密封法蘭（681）、蓄能器外殼（682）、活塞（683）、一組恒壓彈簧、一組彈簧滾筒及密封端蓋（686）；

蓄能器外殼（682）與負(fù)重板（67）嵌入固定，密封法蘭（681）和活塞（683）與蓄能器外殼（682）內(nèi)部軸向連接，活塞（683）能夠沿蓄能器外殼（682）內(nèi)部軸向滑動(dòng)，恒壓彈簧的一端與活塞（683）固定，另一端與彈簧滾筒（685）固定，彈簧滾筒（685）與密封端蓋（686）的滾軸相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走過程背部負(fù)重能量可回收的液壓助力外骨骼機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述閥塊組（70），包括：進(jìn)油口P、第一工作口A、第二工作口B、蓄能器進(jìn)油口T、四個(gè)單向閥、一個(gè)兩位兩通閥（702）和一個(gè)溢流閥（703）；第一工作口A與所述雙活塞桿液壓缸的上端相連，第二工作口B與雙活塞桿液壓缸的下端相連，蓄能器進(jìn)油口T連接至恒壓蓄能器（68），進(jìn)油口P與油源連接；

所述四個(gè)單向閥包括第一單向閥（701a）、第二單向閥（701b）、第三單向閥（701c）和第四單向閥（701d）；第一單向閥（701a）回油口與第一工作口A相連，進(jìn)油口與蓄能器進(jìn)油口T相連，第二單向閥（701b）進(jìn)油口與第一工作口A相連，回油口與兩位兩通閥（702）相連，第三單向閥（701c）回油口與第二工作口B相連，進(jìn)油口與蓄能器進(jìn)油口T相連，第四單向閥（701d）進(jìn)油口與第二工作口B相連，回油口與蓄能器進(jìn)油口T相連，兩位兩通閥（702）一端與單向閥相連，另一端與進(jìn)油口P相連，溢流閥（703）一端與進(jìn)油口P相連，另一端與蓄能器進(jìn)油口T相連。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的行走過程背部負(fù)重能量可回收的液壓助力外骨骼機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述腰部件（5），包括：腰部板（51）、限位銷（52）、腰部旋轉(zhuǎn)軸（53）、一組調(diào)整板和連接板（55）；

腰部板（51）與腰部旋轉(zhuǎn)軸（53）鉸接組成髖關(guān)節(jié)額狀面運(yùn)動(dòng)副，限位銷（52）與調(diào)整板（54）固定并通過腰部板（51）的限位孔，調(diào)整板（54）與腰部旋轉(zhuǎn)軸（53）固定用于調(diào)整腰部寬度，調(diào)整板與連接板（55）固定，連接板（55）與背部能量回收機(jī)構(gòu)（6）相連。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的行走過程背部負(fù)重能量可回收的液壓助力外骨骼機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述大腿部件（4），包括：大腿下桿（41）、大腿上彎桿（42）、一組滑塊、一組導(dǎo)軌和髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸（45）；

大腿下桿（41）內(nèi)側(cè)與滑塊（43）固定，大腿上彎桿（42）外側(cè)與導(dǎo)軌（44）固定，滑塊（43）與導(dǎo)軌（44）組成直線運(yùn)動(dòng)副用于調(diào)節(jié)大腿長(zhǎng)度，大腿上彎桿（42）與髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸（45）固定，髖關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸（45）與腰部板（51）鉸接組成髖關(guān)節(jié)矢狀面運(yùn)動(dòng)副。