[發(fā)明專利]一種主動式腰部助力外骨骼

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011514554.5
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112621722B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏巍;林西川;劉晶晶
• 申請（專利權(quán)）人: 邁寶智能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/08
• 代理公司: 南京九致知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32307
• 代理人: 嚴(yán)巧巧

本發(fā)明提供的主動式腰部助力外骨骼涉及可穿戴式外骨骼技術(shù)領(lǐng)域，包括背部模塊、用于連接人體和背部模塊的背部綁縛系統(tǒng)、對稱布置在人體左右側(cè)的左腰部模塊、右腰部模塊、左腰背連接模塊、右腰背連接模塊、左腿部模塊和右腿部模塊，以及用于連接人體腰部的腰部綁縛系統(tǒng)、用于連接人體腿部的左腿部綁縛系統(tǒng)和右腿部綁縛系統(tǒng)；左腰部模塊或右腰部模塊設(shè)置有驅(qū)動模組，背部模塊分別電連接于左腰部模塊和右腰部模塊，驅(qū)動模組用于向其對應(yīng)的腰部模塊提供主動力矩，形成向上的抬升力實(shí)現(xiàn)主動式腰部助力外骨骼的搬抬助力或向下的擺動力實(shí)現(xiàn)主動式腰部助力外骨骼的隨動助行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可穿戴式外骨骼技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種主動式腰部助力外骨骼。

背景技術(shù)

外骨骼原來指生物學(xué)中保護(hù)生物內(nèi)部柔軟器官的一種堅(jiān)硬外部結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在外骨骼機(jī)器人是指一類模仿人體運(yùn)動狀態(tài)、加強(qiáng)人體運(yùn)動能力的、集仿生學(xué)與人機(jī)工效學(xué)的機(jī)械裝置，穿戴于人體肢體外側(cè)，可以提高人們在行走耐久性、負(fù)重能力等特定方面的能力。其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，在軍事領(lǐng)域上，可以提高士兵的運(yùn)動靈活性、機(jī)動性、負(fù)重能力等；在醫(yī)療領(lǐng)域，可以幫助下肢肌無力或其他殘疾患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練；在民用領(lǐng)域，可以幫助穿戴者提高搬運(yùn)重物能力，提高行走耐久性等；

現(xiàn)有腰部助力外骨骼按照助力方式可分為主動式助力和被動式助力兩大類。被動式依靠儲能元件如CN207120225U中使用彈簧作為儲能元件，其為穿戴者提供一定的助力，但由于缺乏主動控制，人機(jī)交互體驗(yàn)不足，且助力大小往往較小。而主動助力外骨骼可依靠多傳感融合，能更好識別人體運(yùn)動意圖，從而帶來更佳的人機(jī)交互體驗(yàn)。

而現(xiàn)有的助力外骨骼多存在如下缺點(diǎn)：1)模塊化程度不高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜拆裝運(yùn)輸不便；2)身高或胖瘦適應(yīng)性不高，尺寸調(diào)節(jié)復(fù)雜或無法調(diào)節(jié)、難以自適應(yīng)且無級調(diào)節(jié)的問題；3)動力源難以拆換；4)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以輕量化和低成本；5)系統(tǒng)無交互力檢測機(jī)構(gòu)，難以快速并精確識別人體運(yùn)動意圖；6)現(xiàn)有外骨骼大部分只有腰部搬抬助力而無隨動快速助行；7)現(xiàn)有腰部助力外骨骼無手臂助力；8)現(xiàn)有腰部助力外骨骼助力等級單一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種主動式腰部助力外骨骼,解決現(xiàn)有技術(shù)中助力外骨骼等級單一、運(yùn)輸不便、身材適應(yīng)性不高、智能化程度低、無隨動助行等缺點(diǎn)，通過在腰部模塊設(shè)置驅(qū)動模組提供主動的動力力矩，向上提供抬升力、向下提供擺動力，使得主動式腰部助力外骨骼同時具有搬抬助力和隨動助行兩項(xiàng)功能，并且通過設(shè)置交互力檢測機(jī)構(gòu)還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動感知穿戴者選擇的功能。

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提出如下技術(shù)方案：一種主動式腰部助力外骨骼,包括外骨骼本體和與人體連接的綁縛系統(tǒng)；所述外骨骼本體包括背部模塊、左腰背連接模塊、右腰背連接模塊、左腰部模塊、右腰部模塊、左腿部模塊和右腿部模塊，所述綁縛系統(tǒng)包括左腿部綁縛系統(tǒng)、右腿部綁縛系統(tǒng)、腰部綁縛系統(tǒng)和背部綁縛系統(tǒng)；所述左腰背連接模塊一端連接于左腰部模塊、另一端連接于背部模塊，所述右腰背連接模塊一端連接于右腰部模塊、另一端連接于背部模塊；所述左腿部模塊一端連接于左腿部綁縛系統(tǒng)、另一端連接于左腰部模塊，所述右腿部模塊一端連接于右腿部綁縛系統(tǒng)、另一端連接于右腰部模塊，并且所述左腰部模塊和右腰部模塊均連接于腰部綁縛系統(tǒng)；所述左腰背連接模塊和右腰背連接模塊、左腰部模塊和右腰部模塊、左腿部模塊和右腿部模塊、左腿部綁縛系統(tǒng)和右腿部綁縛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和連接方式關(guān)于人體中軸線完全對稱；

所述背部模塊設(shè)置有電池組件，所述左腰部模塊和右腰部模塊均設(shè)置有驅(qū)動模組，所述電池組件電連接于驅(qū)動模組，用于給驅(qū)動模組供電；

所述驅(qū)動模組用于向?qū)?yīng)的左腰部模塊或右腰部模塊提供主動的動力力矩，形成抬升力或擺動力；所述抬升力依次經(jīng)過左腰背連接模塊或右腰背連接模塊、腰部綁縛系統(tǒng)、背部模塊、背部綁縛系統(tǒng)傳導(dǎo)至人體雙肩，實(shí)現(xiàn)所述主動式腰部助力外骨骼的搬抬助力；所述擺動力依次經(jīng)過左腿部模塊或右腿部模塊、左腿部綁縛系統(tǒng)或右腿部綁縛系統(tǒng)傳導(dǎo)至人體大腿，實(shí)現(xiàn)所述主動式腰部助力外骨骼的隨動助行。