[發(fā)明專利]穿戴式外骨骼

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011155695.2
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112247964A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 陳英華
• 申請（專利權）人: 廣州視琨電子科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J13/08;B25J17/02
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 趙瀟灑

本發(fā)明涉及一種穿戴式外骨骼，包括左小腿支架、右小腿支架；左腳步件、右腳步件，用于放置穿戴者的腳掌；左踝關節(jié)電機模組、右踝關節(jié)電機模組，其內部設有絕對值編碼器、轉矩傳感器及轉動限位結構，左踝關節(jié)電機模組用于連接左小腿支架與左腳步件，右踝關節(jié)電機模組用于連接右小腿支架與右腳步件；獨輪件，兩側分別設有放置左腳步件、右腳步件的踏板，用于帶動所述穿戴式外骨骼移動。靈活利用獨輪件與外骨骼結構配合，加快行進速度，采用獨輪件的平衡控制將雙腳并行運動等效為單點的運動，控制過程簡單易實現(xiàn)。

技術領域

本發(fā)明涉及外骨骼技術，特別是涉及一種穿戴式外骨骼。

背景技術

外骨骼屬于機器人領域的一個重要分支，穿戴式外骨骼可協(xié)助穿戴者完成復雜、繁重的運動，或者增強穿戴者的運動能力。外骨骼多為平路行走而設計，兼顧上下樓梯與跨越障礙物。一般外骨骼在正常環(huán)境使用過程中多是平坦路面環(huán)境與上下斜坡，因此在平路上模擬正常人行走，并不是最節(jié)省能量的移動方式。而且行走過程中由于外骨骼自由度較多，各關節(jié)間配合存在偏差，在移動過程中并不能媲美正常人的行走速度，甚至有可能使用不當造成穿戴者肌肉被拉傷。

傳統(tǒng)的外骨骼為提高行走速度，采用在每只腳底設置輪子，通過兩只腳上的輪子帶動行走，但是在平路行駛下，外骨骼保持平衡與轉彎需要兩只腳的姿態(tài)同時調整與控制，控制比較復雜。

發(fā)明內容

基于此，有必要提供一種穿戴式外骨骼，不僅能有效提高行走速度，而且控制過程簡單易實現(xiàn)。

其技術方案如下：

一種穿戴式外骨骼，包括

左小腿支架、右小腿支架；

左腳步件、右腳步件，用于放置穿戴者的腳掌；

左踝關節(jié)電機模組、右踝關節(jié)電機模組，其內部設有絕對值編碼器、轉矩傳感器及轉動限位結構，左踝關節(jié)電機模組用于連接左小腿支架與左腳步件，右踝關節(jié)電機模組用于連接右小腿支架與右腳步件；

獨輪件，兩側分別設有放置左腳步件、右腳步件的踏板，用于帶動所述穿戴式外骨骼移動。

上述穿戴式外骨骼，使用時穿戴者將雙腳分別放入左腳步件與右腳步件內，左踝關節(jié)電機模組、右踝關節(jié)電機模組以旋轉方式運動，輔助穿戴者腳掌抬起時的運動，將左腳步件與右腳步件分別放置在獨輪件的踏板上，根據(jù)其內部的絕對值編碼器與轉矩傳感器實時獲得穿戴式外骨骼運動的位置數(shù)據(jù)，同時其內部的轉動限位結構，根據(jù)穿戴者的關節(jié)進行限位調節(jié)，通過穿戴者身體姿態(tài)轉化為指令，控制獨輪件前進或者后退，當穿戴者需要上樓梯或者穿越不平整路面時，可以把獨輪件拆下，靈活利用獨輪件與外骨骼結構配合，加快行進速度，而且由于是采用獨輪件的平衡控制將雙腳并行運動等效為單點的運動，控制過程簡單易實現(xiàn)。

在其中一實施例中，所述的穿戴式外骨骼還包括

左大腿支架、右大腿支架；

左膝關節(jié)電機模組、右膝關節(jié)電機模組，其內部設有絕對值編碼器、轉矩傳感器及轉動限位結構，左膝關節(jié)電機模組用于連接左小腿支架與左大腿支架，右膝關節(jié)電機模組用于連接右小腿支架與右大腿支架。

在其中一實施例中，所述的穿戴式外骨骼還包括

腰部橫桿；

左髖關節(jié)電機模組、右髖關節(jié)電機模組，其內部設有絕對值編碼器、轉矩傳感器及轉動限位結構，左髖關節(jié)電機模組用于連接腰部橫桿的左端與左大腿支架，右髖關節(jié)電機模組用于連接腰部橫桿的右端與右大腿支架；

主控盒，設置在所述腰部橫桿上，內設有電池、陀螺儀傳感器與加速度傳感器，用于控制所述左踝關節(jié)電機模組、右踝關節(jié)電機模組、左膝關節(jié)電機模組、右膝關節(jié)電機模組、左髖關節(jié)電機模組及右髖關節(jié)電機模組配合獨輪件移動。

在其中一實施例中，所述的穿戴式外骨骼還包括