[實用新型]一種剛性助力下肢外骨骼機器人結構

有效

• 申請號: 202121382235.3
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN215471117U
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 李釗;桂劍;馬斌;于朱庭;江海岳;朱大鵬;趙婷
• 申請（專利權）人: 上海中研久弋科技有限公司;上海前瞻創新研究院有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/02;A61H1/02;A61H3/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 李治東

本申請提供的一種剛性助力下肢外骨骼機器人結構，包括：關節助力驅動與支撐機構，可供用戶下肢穿戴；其由多個關節節點模塊構成，以對關節提供助力驅動和/或對部位提供支撐；背包單元，可供用戶穿戴；其與一或多個所述關節節點模塊通信組網，可獲取實時運動數據或發送控制指令，并提供供電電源和外部數據傳輸結構；髖部調節單元，樞接所述背包單元與所述關節助力驅動與支撐機構，在穿戴時提供橫向和/或縱向的調節。本申請可有效解決目前下肢外骨骼助力機器人因結構設計方面的不足，提高了下肢外骨骼機器人結構的靈活性和結構穩定性，使得穿戴簡單，且提高了穿戴舒適度。

技術領域

本申請涉及下肢外骨骼機器人結構技術領域，特別是涉及一種剛性助力下肢外骨骼機器人結構。

背景技術

下肢助力外骨骼主要應用于軍事和民用兩大領域。在軍用中主要應用于單兵作戰場景，在民用中主要應用于養老及運動康復訓練場景。目前，下肢外骨骼助力機器人技術與裝備仍處于初期發展階段，其進一步發展遇到諸多問題和挑戰。首先，外骨骼助力結構的設計與性能評價方法需要進一步提高。

在靈活性方面，人體運動組合形式多樣且高度協調。為了使穿戴者穿上外骨骼后也能保持足夠的靈活性，外骨骼必須有數量龐大的關節按合理布局組合在一起，從而形成復雜的機構和結構。在穿戴舒適度方面，現有的下肢助力外骨骼機器人的結構設計以柔性和剛性為主，剛性外骨骼機器人具有更高的助力效率且能夠滿足更高的負重需求，但在穿戴舒適度方面還具有較大的提升空間。

因此，如何完全實現人體解剖學的靈活性且具有良好的穿戴舒適度是外骨骼結構設計的主要挑戰。

實用新型內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本申請的目的在于提供一種一種剛性助力下肢外骨骼機器人結構，以解決目前下肢外骨骼助力機器人因結構設計方面的不足導致的靈活性差、穿戴舒適度不足、穿戴困難、結構穩定性差等問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本申請提供一種剛性助力下肢外骨骼機器人結構，所述結構包括：關節助力驅動與支撐機構，可供用戶下肢穿戴；其由多個關節節點模塊構成，以對關節提供助力驅動和/或對部位提供支撐；背包單元，可供用戶穿戴；其與一或多個所述關節節點模塊通信組網，可獲取實時運動數據或發送控制指令，并提供供電電源和外部數據傳輸結構；髖部調節單元，樞接所述背包單元與所述關節助力驅動與支撐機構，在穿戴時提供橫向和/或縱向的調節。

于本申請一實施例中，所述背包單元包括：網絡運動控制器、控制模塊、接口模塊、腰部電池模塊、腰部轉動連接軸、腰部綁帶、及儲物格中任意一種或多種組合；其中，所述網絡運動控制器，用于與各關節節點模塊通信組網，以實時傳輸運動數據或控制指令；所述控制模塊，用于處理實時產生的運動數據，以及生成控制指令；所述接口模塊，用于提供外部數據的輸入與輸出接口；所述腰部轉動連接軸，用于連接所述髖部橫向/縱向伸縮調節單元，可根據轉動角度獲取扭轉運動數據。

于本申請一實施例中，所述髖部調節單元包括：兩個縱向設置的軸承組件，其由軸承和交叉滾子組成；其中，所述軸承組件的一端設有雙插孔；所述軸承組件用于與所述關節助力驅動與支撐機構適配固定連接，可使所述關節助力驅動與支撐機構相對所述髖部調節單元縱向移動，從而提供縱向的調節；鉸接件，其一側設有雙插軸，通過插入所述雙插孔與所述軸承組件固定連接；其另一側設有雙鉸接軸，用于另一倒置的鉸接件鉸接，可使兩個固定連接有軸承組件的鉸接件相對水平旋轉運動，從而提供橫向的調節。

于本申請一實施例中，所述背包單元包括腰部轉動連接軸；所述雙鉸接軸上分別設有穿孔，通過插入所述腰部轉動連接軸，以連接所述髖部調節單元與所述背包單元。

于本申請一實施例中，所述關節助力驅動與支撐機構中的關節節點模塊包括：髖關節助力驅動模塊、大腿支撐模塊、膝關節助力驅動模塊、小腿支撐模塊、踝關節助力驅動模塊、及足底支撐模塊。