[發明專利]下肢外骨骼機器人

有效

• 申請號: 202110038900.5
• 申請日: 2021-01-12
• 公開（公告）號: CN112873177B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 鐘斌;馬莉麗;黃朝政;程權;郭重志;張鵬;高蕾娜
• 申請（專利權）人: 成都大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/00
• 代理公司: 成都元信知識產權代理有限公司 51234
• 代理人: 趙道剛

本發明中公開了一種下肢外骨骼機器人，包括輔助部件和下肢部件；所述輔助部件包括可穿戴的輔助平衡機構和第一驅動件，所述輔助平衡機構用于對人體軀干形成支撐，通過所述第一驅動件可調節所述輔助平衡機構相對于人體冠狀面的傾斜角度，并帶動人體軀干運動，改變人體軀干的傾斜角度；所述下肢部件包括兩個腿部助力機構，分別用于為左腿、右腿提供支撐和助力，所述腿部助力機構分別與所述輔助部件之間連接。本發明采用可主動調節的輔助部件與能夠助力行走的下肢部件配合，在助力行走的同時能夠主動調節人體軀干的傾斜角度，在為行走機能缺失的人群提供輔助行走功能的同時，可很好地防止在行走過程中發生摔倒。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種可助力行走的下肢外骨骼機器人。

背景技術

目前，外骨骼助力裝置的研究逐漸興起，具有廣泛的應用前景，如助老助殘、醫療康復、工業生產、地震救援、單兵作戰等領域。一般的助力外骨骼具有以下特點：可以檢測人體的運動意圖和人體類似的關節自由度和關節轉動空間；具有必要的關節主動驅動以輔助出力；自帶控制系統和能源系統；具有一定的安全防護機制。

助力外骨骼按照動力傳遞的目的，可分為兩種情況：外骨骼帶動人體運動和人體帶動外骨骼運動。對于助老助殘或醫療康復領域，外骨骼的目的是輔助人體自身肌肉的運動，以達到幫助老人抬腿，或幫助病人做肌肉功能恢復訓練等目的。需要外骨骼設定好各關節的運動規劃，或檢測人體的肌電信號、肢體運動方向等判斷人體的運動意圖，帶動穿戴者運動。

由于人體運動時動作的復雜性，助力外骨骼在模擬人體運動時需要在各個關節部位實現多自由度的動作，導致外骨骼助力裝置結構比較復雜，各動作部件之間容易發生干涉，影響裝置的正常運作。同時，現有的助力外骨骼裝置在對人體下肢提供輔助動力，幫助人體行走時，如果僅僅依靠對下肢的支撐和助力作用，往往容易在行走過程中發生傾倒；因此，往往通常需要借助于其它的輔助器件如拐杖等對人體軀干進行輔助支撐，限制了外骨骼助力裝置的使用性能。

發明內容

本發明針對現有相關技術中的外骨骼助力裝置在助力行走、助殘的應用中，不能控制人體行走過程中的平衡的問題，提供一種下肢外骨骼機器人，可在助力行走的同時能夠對人體的平衡進行控制，防止使用者在行走過程中發生摔倒。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

一種下肢外骨骼機器人，包括輔助部件和下肢部件；

所述輔助部件包括可穿戴的輔助平衡機構和第一驅動件，所述輔助平衡機構用于對人體軀干形成支撐，通過所述第一驅動件可調節所述輔助平衡機構相對于人體冠狀面的傾斜角度，并帶動人體軀干運動，改變人體軀干的傾斜角度；

所述下肢部件包括兩個腿部助力機構，分別用于為左腿、右腿提供支撐和助力，所述腿部助力機構分別與所述輔助部件之間連接。

上述技術方案中，進一步地，所述輔助平衡機構包括第一結構件、第一傳動件和可穿戴的輔助支撐件，所述第一傳動件與所述第一結構件之間轉動連接，所述輔助支撐件連接在所述第一傳動件的轉動端；

所述第一驅動件驅動第一傳動件相對人體冠狀軸轉動。

上述技術方案中，進一步地，所述第一驅動件包括設置在第一結構件上的第一電機、連接第一電機的第一主動軸和第一從動軸，所述第一主動軸和第一從動軸之間傳動連接，所述第一傳動件連接在第一從動軸上。

上述技術方案中，進一步地，還包括有座椅部件，所述座椅部件連接在輔助部件上，并可相對輔助部件轉動；

在人體處于坐姿狀態時，所述座椅部件可轉動至水平狀態，且所述座椅部件的一部分可展開并支撐到地面上，用于對人體進行支撐。

上述技術方案中，進一步地，所述座椅部件包括座椅構件和第二驅動件，所述座椅構件與所述第一結構件之間轉動連接；