專利名稱：一種穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種輔助行走裝置，尤其涉及一種能用于人體下肢運(yùn)動(dòng)障礙康復(fù)的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人。
背景技術(shù)：
目前，下肢助行外骨骼機(jī)器人主要用于人體下肢的康復(fù)訓(xùn)練和提高人體的負(fù)載能力。穿戴式下肢外骨骼機(jī)器人可穿戴于人體并與人同步運(yùn)動(dòng)，在動(dòng)態(tài)步行移動(dòng)中跟隨檢測(cè)人體運(yùn)動(dòng)信息并主動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)力，以幫助患者正常行走并進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練，或幫助穿戴者完成較大負(fù)重和較長時(shí)間的行走，減輕穿戴者的疲勞。申請(qǐng)?zhí)枮?01110292009.0的發(fā)明設(shè)計(jì)了一種外骨骼可穿戴下肢康復(fù)機(jī)器人，包括腰部、髖關(guān)節(jié)、大腿、膝關(guān)節(jié)、小腿、踝關(guān)節(jié)、腳部外骨骼，該外骨骼的特點(diǎn)是使用諧波減速器傳動(dòng)及盤式電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)O回轉(zhuǎn)誤差，與患者關(guān)節(jié)良好貼合，通過固定于患者背后的電池驅(qū)動(dòng)，其各關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍不受結(jié)構(gòu)限制，但外骨骼所能承受的負(fù)載小，設(shè)計(jì)成本比較聞O申請(qǐng)?zhí)枮?01110350834.1的發(fā)明公開了一種醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域的下肢外骨骼康復(fù)機(jī)器人，包括踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、腰部及支撐架模塊和拐杖模塊。該實(shí)用新型可幫助截癱患者實(shí)現(xiàn)站立并行走，通過采集拐杖與地面的接觸信息來控制關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)，踝關(guān)節(jié)有對(duì)拉彈簧可以幫助減少來自地面的沖擊。其結(jié)構(gòu)體積、質(zhì)量較大，結(jié)構(gòu)不緊湊，用于幫助患者正常行走或康復(fù)訓(xùn)練會(huì)增加患者負(fù)擔(dān)，與患者人體的貼合度差。因此，針對(duì)上述技術(shù)問題，有必要提供一種具有改良結(jié)構(gòu)的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，以克服上述缺陷。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，該穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人在步行期間髖部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與人體運(yùn)動(dòng)一致性好，人機(jī)膝關(guān)節(jié)同軸性和位置偏差小，腳踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:一種穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其包括踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、腰部及支撐架模塊，所述膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊分別與踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊相連，所述髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊與腰部及支撐架模塊相連接，所述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人還包括驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊分別與膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊相連，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)器下端連接鉸鏈、驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈、絲杠、聯(lián)軸器、直流電機(jī)、編碼器、電機(jī)座，所述直流電機(jī)固定于電機(jī)座內(nèi)，所述聯(lián)軸器連接直流電機(jī)與絲杠。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括絲杠末端固定座、絲杠螺母、絲杠前端固定座、絲杠螺母固定板、導(dǎo)向桿、推桿，所述導(dǎo)向桿的一端固定在電機(jī)座上，穿過絲杠前端固定座，所述導(dǎo)向桿的另一端固定在絲杠末端固定座上，所述絲杠螺母固定于絲杠螺母固定板上，所述推桿的一端固定于絲杠螺母固定板上，穿過絲杠末端固定座，所述推桿的另一端固定在驅(qū)動(dòng)器下端連接鉸鏈上，所述驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈固定于電機(jī)座上。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括前腳掌、固定于前腳掌上的腳部綁帶、后腳掌、分別安裝于前后腳掌上的兩個(gè)壓力傳感器、踝關(guān)節(jié)角度傳感器，所述腳部為前腳掌、后腳掌通過螺栓鉸接而成。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊還包括固定于后腳掌的踝關(guān)節(jié)支座、踝關(guān)節(jié)角度傳感器支架、聯(lián)軸器、關(guān)節(jié)連接軸，所述兩個(gè)壓力傳感器通過孔槽、螺釘固定于前后腳掌上，所述踝關(guān)節(jié)角度傳感器通過螺絲、踝關(guān)節(jié)傳感器支架、聯(lián)軸器、關(guān)節(jié)連接軸固定在踝關(guān)節(jié)上。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括踝關(guān)節(jié)連接板、小腿、固定于小腿上的小腿綁帶、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器下連接板、膝關(guān)節(jié)角度傳感器，所述膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊通過踝關(guān)節(jié)連接板與踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊連接。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊還包括驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸、膝關(guān)節(jié)連接座、膝關(guān)節(jié)角度傳感器支架，所述小腿與踝關(guān)節(jié)連接板、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器下連接板、膝關(guān)節(jié)連接座固連成整體，所述膝關(guān)節(jié)角度傳感器通過膝關(guān)節(jié)角度傳感器支架與膝關(guān)節(jié)相連。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括髖部支撐件、大腿、固定于大腿上的大腿綁帶、膝關(guān)節(jié)連接板、髖關(guān)節(jié)角度傳感器支架、髖關(guān)節(jié)角度傳感器，所述大腿通過膝關(guān)節(jié)連接板與膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊連接，所述大腿與髖部支撐件相連。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊還包括髖關(guān)節(jié)連接座、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上連接板、聯(lián)軸器，所述大腿與髖關(guān)節(jié)連接座、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上連接板、膝關(guān)節(jié)連接板固連在一起，所述髖關(guān)節(jié)角度傳感器通過髖關(guān)節(jié)角度傳感器支架、聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)相連接。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述腰部及支撐架模塊包括腰部支撐、腰部綁帶、支架、固定于支架上的背帶、髖部寬度調(diào)節(jié)桿、髖部寬度調(diào)節(jié)螺母，所述腰部綁帶分別固定于腰部支撐及支架上，所述腰部支撐通過支架、髖部寬度調(diào)節(jié)桿、髖部寬度調(diào)節(jié)螺母連接。優(yōu)選的，在上述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中，所述腰部及支撐架模塊還包括腰部連接軸、固定螺釘，所述腰部支撐通過連接軸與髖部支撐件連接。從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人在步行期間髖部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與人體運(yùn)動(dòng)一致性好，人機(jī)膝關(guān)節(jié)同軸性和位置偏差小，腳踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:(I)單下肢具有四個(gè)自由度，利用較少卻必須的自由度實(shí)現(xiàn)行走，降低了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，提高了裝置的效率。(2)通過膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)跨步行走，踝關(guān)節(jié)的跖屈背屈運(yùn)動(dòng)使穿戴行走過程中不被外骨骼干涉。(3)每個(gè)外骨骼機(jī)器讓各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自由度與人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自由度基本保持同軸，這一仿生設(shè)計(jì)增強(qiáng)了機(jī)器的舒適性和可靠性，更有益于外骨骼機(jī)器人輔助穿戴者行走。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本實(shí)用新型的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊的局部示意圖；圖3是本實(shí)用新型穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊的局部示意圖；圖4是本實(shí)用新型穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊的局部示意圖；圖5是本實(shí)用新型穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中驅(qū)動(dòng)模塊的局部示意圖；圖6是本實(shí)用新型穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人中腰部和支架模塊的局部示意圖；圖7是圖6另一角度的示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型公開了一種穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，該穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人在步行期間髖部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與人體運(yùn)動(dòng)一致性好，人機(jī)膝關(guān)節(jié)同軸性和位置偏差小，腳踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊。該穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人單下肢具有四個(gè)自由度，髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)、內(nèi)收外展運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)以及踝關(guān)節(jié)的跖屈背屈運(yùn)動(dòng)。其中，髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)和膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)有驅(qū)動(dòng)。利用較少卻必須的自由度實(shí)現(xiàn)行走，降低了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，提高了裝置的效率。通過膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)跨步行走，踝關(guān)節(jié)的跖屈背屈運(yùn)動(dòng)使穿戴行走過程中不被外骨骼干涉，膝關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍在65°，髖關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)范圍在45°，即穿戴者可以借助此外骨骼實(shí)現(xiàn)正常行走。該穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人的每個(gè)外骨骼關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自由度與人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自由度基本保持同軸，這一仿生設(shè)計(jì)增強(qiáng)了機(jī)器的舒適性和可靠性，更有益于外骨骼機(jī)器人輔助穿戴者行走。下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。如圖1所示，本實(shí)用新型公開的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人包括:踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊1、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊2、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊3、驅(qū)動(dòng)模塊4、腰部及支撐架模塊5。其中，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊2分別與踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊1、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊3相連，驅(qū)動(dòng)模塊4分別與膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊2、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊3相連，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊3與腰部及支撐架模塊5相連接。該穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人單下肢具有四個(gè)自由度，分別為髖部二個(gè)自由度，完成髖關(guān)節(jié)屈伸和收展運(yùn)動(dòng)，兩關(guān)節(jié)軸線匯交人體髖關(guān)節(jié)中心；膝部關(guān)節(jié)一個(gè)自由度，與人體膝關(guān)節(jié)同軸線，對(duì)應(yīng)人體膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)；腳踝關(guān)節(jié)一個(gè)自由度。該穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人實(shí)現(xiàn)四個(gè)運(yùn)動(dòng)方式，分別為髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)、內(nèi)收外展運(yùn)動(dòng)，膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)以及踝關(guān)節(jié)的跖屈背屈運(yùn)動(dòng)，其中，髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)和膝關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)有驅(qū)動(dòng)。如圖2所示，踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊I包括:腳部綁帶10、前腳掌11、壓力傳感器12和14、后腳掌13、踝關(guān)節(jié)支座15、踝關(guān)節(jié)角度傳感器支架16、踝關(guān)節(jié)角度傳感器17、聯(lián)軸器18、關(guān)節(jié)連接軸19。其中，腳部為前腳掌11、后腳掌13通過螺栓鉸接而成，并且前后腳掌分別安裝壓力傳感器12、14，壓力傳感器通過孔槽、螺釘固定于前后腳掌上。腳部綁帶10固定于前腳掌11上。踝關(guān)節(jié)支座15固定于后腳掌，踝關(guān)節(jié)角度傳感器17通過螺絲、踝關(guān)節(jié)傳感器支架16、聯(lián)軸器18、關(guān)節(jié)連接軸19固定在踝關(guān)節(jié)上。如圖3所示，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊2包括:踝關(guān)節(jié)連接板20、小腿21、小腿綁帶22、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器下連接板23、驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸24、膝關(guān)節(jié)連接座25、膝關(guān)節(jié)角度傳感器26、膝關(guān)節(jié)角度傳感器支架27。其中，小腿21與踝關(guān)節(jié)連接板20、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器下連接板23、膝關(guān)節(jié)連接座25固連成整體。小腿綁帶22固定于小腿21上。膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊2通過踝關(guān)節(jié)連接板20與踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊I連接。膝關(guān)節(jié)角度傳感器26通過膝關(guān)節(jié)角度傳感器支架27、聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)相連。如圖4所示，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊3包括:髖部支撐件30、髖關(guān)節(jié)連接座31、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上連接板32、大腿綁帶33、大腿34、膝關(guān)節(jié)連接板35、髖關(guān)節(jié)角度傳感器支架36、髖關(guān)節(jié)角度傳感器37、聯(lián)軸器38。其中，大腿34與髖關(guān)節(jié)連接座31、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上連接板32、膝關(guān)節(jié)連接板35固連在一起。大腿綁帶33固定于大腿34上。大腿34通過膝關(guān)節(jié)連接板35與膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊2連接。大腿34與髖部支撐件30相連。髖關(guān)節(jié)角度傳感器37通過髖關(guān)節(jié)角度傳感器支架36、聯(lián)軸器38與膝關(guān)節(jié)相連接。如圖5所示，驅(qū)動(dòng)模塊4包括:驅(qū)動(dòng)器下端連接鉸鏈40、絲杠末端固定座41、絲杠螺母42、絲杠43、聯(lián)軸器44、直流電機(jī)45、驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈46、編碼器47、電機(jī)座48、絲杠前端固定座49、絲杠螺母固定板410、導(dǎo)向桿411、推桿412。其中，直流電機(jī)45固定于電機(jī)座48內(nèi)，聯(lián)軸器44連接直流電機(jī)45與絲杠43。導(dǎo)向桿411的一端固定在電機(jī)座48上，穿過絲杠前端固定座49,另一端固定在絲杠末端固定座41上。絲杠螺母42固定于絲杠螺母固定板410上。推桿412 —端固定于絲杠螺母固定板410上，穿過絲杠末端固定座41,另一端固定在驅(qū)動(dòng)器下端連接鉸鏈40上。驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈46固定于電機(jī)座48上；膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈46通過軸承、連接軸與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上連接板連接32，下端連接鉸鏈40通過軸承、連接軸與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器下連接板23連接。髖關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈46通過軸承、驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸與髖部支撐件30連接，下端連接鉸鏈40通過軸承、驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸與膝關(guān)節(jié)連接板35連接。如圖6及圖7所示，腰部及支撐架模塊5包括:腰部連接軸60、腰部支撐61、固定螺釘62、腰部綁帶63、背帶64、支架65、髖部寬度調(diào)節(jié)桿66、髖部寬度調(diào)節(jié)螺母67。其中，腰部支撐61通過軸承、連接軸60與髖部支撐件30連接。腰部綁帶63分別固定于腰部支撐61及支架65上。兩側(cè)腰部支撐61通過支架65、髖部寬度調(diào)節(jié)桿66、髖部寬度調(diào)節(jié)螺母67連接，可調(diào)節(jié)腰部的寬度。背帶64固定于支架65上。本實(shí)用新型實(shí)施例的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人工作時(shí):首先穿戴者在醫(yī)生或工作人員的幫助下直立穿戴外骨骼助行機(jī)器人本體，然后，根據(jù)穿戴者的小腿、大腿和髖部尺寸，調(diào)節(jié)小腿綁帶、大腿綁帶、腰部綁帶和外骨骼腰部的寬度，使外骨骼助行機(jī)器人與人體能良好貼合，使人體的踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)對(duì)位于機(jī)器人相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸，以適應(yīng)穿戴者身體穿戴；穿戴好外骨骼本體后穿戴者在醫(yī)護(hù)人員的幫助下保持站立；外骨骼的控制系統(tǒng)使各驅(qū)動(dòng)器工作，實(shí)現(xiàn)其中一側(cè)的腿實(shí)現(xiàn)抬腿、跨步，而另一側(cè)跟隨運(yùn)動(dòng)，然后控制系統(tǒng)使外骨骼仿照人體使兩腿往復(fù)跨步，幫助穿戴者正常行走、康復(fù)訓(xùn)練。本實(shí)用新型實(shí)施例的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人在步行期間髖部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與人體運(yùn)動(dòng)一致性好，人機(jī)膝關(guān)節(jié)同軸性和位置偏差小，腳踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:(I)單下肢具有四個(gè)自由度，利用較少卻必須的自由度實(shí)現(xiàn)行走，降低了機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，提高了裝置的效率。(2)通過膝關(guān)節(jié)和髖關(guān)節(jié)的屈伸運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)跨步行走，踝關(guān)節(jié)的跖屈背屈運(yùn)動(dòng)使穿戴行走過程中不被外骨骼干涉。(3)每個(gè)外骨骼機(jī)器讓各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自由度與人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)自由度基本保持同軸，這一仿生設(shè)計(jì)增強(qiáng)了機(jī)器的舒適性和可靠性，更有益于外骨骼機(jī)器人輔助穿戴者行走。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本實(shí)用新型不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本實(shí)用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實(shí)用新型的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本實(shí)用新型內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
權(quán)利要求1.一種穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其包括踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、腰部及支撐架模塊，所述膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊分別與踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊相連，所述髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊與腰部及支撐架模塊相連接，其特征在于:所述穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人還包括驅(qū)動(dòng)模塊，所述驅(qū)動(dòng)模塊分別與膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊相連，所述驅(qū)動(dòng)模塊包括驅(qū)動(dòng)器下端連接鉸鏈、驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈、絲杠、聯(lián)軸器、直流電機(jī)、編碼器、電機(jī)座，所述直流電機(jī)固定于電機(jī)座內(nèi)，所述聯(lián)軸器連接直流電機(jī)與絲杠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)模塊還包括絲杠末端固定座、絲杠螺母、絲杠前端固定座、絲杠螺母固定板、導(dǎo)向桿、推桿，所述導(dǎo)向桿的一端固定在電機(jī)座上，穿過絲杠前端固定座，所述導(dǎo)向桿的另一端固定在絲杠末端固定座上，所述絲杠螺母固定于絲杠螺母固定板上，所述推桿的一端固定于絲杠螺母固定板上，穿過絲杠末端固定座，所述推桿的另一端固定在驅(qū)動(dòng)器下端連接鉸鏈上，所述驅(qū)動(dòng)器上端連接鉸鏈固定于電機(jī)座上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括前腳掌、固定于前腳掌上的腳部綁帶、后腳掌、分別安裝于前后腳掌上的兩個(gè)壓力傳感器、踝關(guān)節(jié)角度傳感器，所述腳部為前腳掌、后腳掌通過螺栓鉸接而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊還包括固定于后腳掌的踝關(guān)節(jié)支座、踝關(guān)節(jié)角度傳感器支架、聯(lián)軸器、關(guān)節(jié)連接軸，所述兩個(gè)壓力傳感器通過孔槽、螺釘固定于前后腳掌上，所述踝關(guān)節(jié)角度傳感器通過螺絲、踝關(guān)節(jié)傳感器支架、聯(lián)軸器、關(guān)節(jié)連接軸固定在踝關(guān)節(jié)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括踝關(guān)節(jié)連接板、小腿、固定于小腿上的小腿綁帶、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器下連接板、膝關(guān)節(jié)角度傳感器，所述膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊通過踝 關(guān)節(jié)連接板與踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊還包括驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)連接軸、膝關(guān)節(jié)連接座、膝關(guān)節(jié)角度傳感器支架，所述小腿與踝關(guān)節(jié)連接板、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器下連接板、膝關(guān)節(jié)連接座固連成整體，所述膝關(guān)節(jié)角度傳感器通過膝關(guān)節(jié)角度傳感器支架與膝關(guān)節(jié)相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊包括髖部支撐件、大腿、固定于大腿上的大腿綁帶、膝關(guān)節(jié)連接板、髖關(guān)節(jié)角度傳感器支架、髖關(guān)節(jié)角度傳感器，所述大腿通過膝關(guān)節(jié)連接板與膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊連接，所述大腿與髖部支撐件相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊還包括髖關(guān)節(jié)連接座、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上連接板、聯(lián)軸器，所述大腿與髖關(guān)節(jié)連接座、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器上連接板、膝關(guān)節(jié)連接板固連在一起，所述髖關(guān)節(jié)角度傳感器通過髖關(guān)節(jié)角度傳感器支架、聯(lián)軸器與膝關(guān)節(jié)相連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的腰部及支撐架模塊包括腰部支撐、腰部綁帶、支架、固定于支架上的背帶、髖部寬度調(diào)節(jié)桿、髖部寬度調(diào)節(jié)螺母，所述腰部綁帶分別固定于腰部支撐及支架上，所述腰部支撐通過支架、髖部寬度調(diào)節(jié)桿、髖部寬度調(diào)節(jié)螺母連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其特征在于:所述的腰部及支撐架模塊還包括腰部連 接軸、固定螺釘，所述腰部支撐通過連接軸與髖部支撐件連接。
專利摘要一種穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人，其包括踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、腰部及支撐架模塊，膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊分別與踝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊相連，驅(qū)動(dòng)模塊分別與膝關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊、髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊相連，髖關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)模塊與腰部及支撐架模塊相連接。本實(shí)用新型的穿戴式下肢外骨骼助行機(jī)器人在步行期間髖部關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與人體運(yùn)動(dòng)一致性好，人機(jī)膝關(guān)節(jié)同軸性和位置偏差小，腳踝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊。
文檔編號(hào)A61H1/00GK203060231SQ201320049169
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者李偉達(dá), 李娟 , 胡海燕, 李春光, 張楠 申請(qǐng)人:蘇州大學(xué)