[發明專利]足下垂康復外骨骼機器人及自適應步態輔助控制方法

有效

• 申請號: 202011352104.0
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112494272B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 王衛群;侯增廣;胡旭超;石偉國;焦雨澤;方志杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;A61H1/02
• 代理公司: 北京市恒有知識產權代理事務所(普通合伙) 11576
• 代理人: 郭文浩;尹文會

1.一種足下垂康復外骨骼機器人，包括足下垂康復設備，所述足下垂康復設備包括足部固定組件、腿部固定組件以及牽引于所述足部固定組件和所述腿部固定組件之間的牽引驅動裝置，其特征在于，還包括主控模塊和感應模塊，所述牽引驅動裝置的控制端和所述感應模塊分別與所述主控模塊通信連接；

所述牽引驅動裝置包括分別設置于所述足部固定組件兩側的牽引驅動機構和牽引從動機構；

所述牽引驅動機構包括動力裝置、主動輪、從動軸、從動輪和牽引連接件，所述動力裝置與所述腿部固定組件固定，所述主動輪套設于所述動力裝置的輸出軸；所述從動軸與所述足部固定組件固定且與踝關節對應的轉動軸同軸設置，所述從動輪套設于所述從動軸，所述從動輪的半徑大于所述主動輪的半徑，所述從動輪在靠近所述主動輪的端部設置有用于固定所述牽引連接件的第一牽引固定部和第二牽引固定部，所述牽引連接件一端穿過所述第一牽引固定部后繞所述主動輪旋轉一周后沿切線方向延伸穿過所述第二牽引固定部并固定；

所述感應模塊用于獲取第一數據包并發送至所述主控模塊，所述第一數據包包括使用者在使用過程中的重心高度數據和足底壓力數據；

所述主控模塊基于所述第一數據包的數據信號控制所述動力裝置通過所述牽引連接件驅動所述從動輪繞所述從動軸軸向旋轉，以使得所述牽引從動機構跟隨轉動，進而帶動所述足部固定組件繞與踝關節對應的轉動軸轉動。

2.一種足下垂康復外骨骼機器人，包括足下垂康復設備，所述足下垂康復設備包括足部固定組件、腿部固定組件以及牽引于所述足部固定組件和所述腿部固定組件之間的牽引驅動裝置，其特征在于，還包括主控模塊和感應模塊，所述牽引驅動裝置的控制端和所述感應模塊分別與所述主控模塊通信連接；

所述牽引驅動裝置包括兩個分別設置于所述足部固定組件兩側的牽引驅動機構；

所述牽引驅動機構包括動力裝置、主動輪、從動軸、從動輪和牽引連接件，所述動力裝置與所述腿部固定組件固定，所述主動輪套設于所述動力裝置的輸出軸；所述從動軸與所述足部固定組件固定且與踝關節對應的轉動軸同軸設置，所述從動輪套設于所述從動軸，所述從動輪的半徑大于所述主動輪的半徑，所述從動輪在靠近所述主動輪的端部設置有用于固定所述牽引連接件的第一牽引固定部和第二牽引固定部，所述牽引連接件一端穿過所述第一牽引固定部后繞所述主動輪旋轉一周后沿切線方向延伸穿過所述第二牽引固定部并固定；

所述感應模塊用于獲取第一數據包并發送至所述主控模塊，所述第一數據包包括使用者在使用過程中的重心高度數據和足底壓力數據；

所述主控模塊基于所述第一數據包的數據信號控制所述動力裝置通過所述牽引連接件驅動所述從動輪繞所述從動軸軸向旋轉，進而帶動所述足部固定組件繞與踝關節對應的轉動軸轉動。

3.根據權利要求1或2中任一項所述的足下垂康復外骨骼機器人，其特征在于，所述第一牽引固定部、所述主動輪、所述第二牽引固定部的中心所在位置依次首尾連接能夠構成等腰三角形。

4.根據權利要求1或2中任一項所述的足下垂康復外骨骼機器人，其特征在于，所述牽引驅動機構還設置有限位機構，所述限位機構包括轉動配合的第一限位件和第二限位件，所述第一限位件和所述第二限位件與所述從動輪同軸設置，所述第一限位件與所述動力裝置的外殼固定，所述第二限位件與所述從動軸固定；

所述第一限位件包括呈銳角設置的第一限位部和第二限位部，所述第二限位件包括第三限位部，所述第三限位部能夠在所述從動軸的帶動下于所述第一限位部與所述第二限位部之間運動。

5.根據權利要求1或2中任一項所述的足下垂康復外骨骼機器人，其特征在于，所述牽引驅動裝置包括編碼器，所述編碼器設置于所述動力裝置背離所述主動輪的一側，所述編碼器與所述主控模塊通過通信鏈路連接，所述編碼器用于獲取踝關節的旋轉角度。

6.根據權利要求1或2中任一項所述的足下垂康復外骨骼機器人，其特征在于，所述足部固定組件包括分別設置于前足部的主踏板以及設置于后足部的副踏板，所述主踏板與所述副踏板鉸接。