[发明专利]一种具有重心自调节平衡功能的下肢辅助行动机器骨骼

说明书

技术领域

本发明涉及外骨骼机械领域，尤其是涉及一种具有重心自调节平衡功能的下肢辅助行动机器骨骼。

背景技术

机械外骨骼，又名“外骨骼装甲”或“外骨骼机甲”，其结构原理类似昆虫的外骨骼，通过穿戴在人身上，给人提供额外的动力增强人体机能并提供防护。现有的下肢辅助行走外骨骼机械已基本能给人提供额外的动力，但其本身与人体连接，当机械跟不上人体运动的节奏时容易导致重心不稳，但目前的下肢辅助行走外骨骼机械大都没有中心自调节机构，很容易摔倒，所以有必要发明一种具有重心自调节平衡功能的下肢辅助行动机器骨骼。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供了一种具有重心自调节平衡功能的下肢辅助行动机器骨骼，其结构合理，具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点，有效解决现有下肢辅助行动机器骨骼不能很好地稳定人体重心的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有重心自调节平衡功能的下肢辅助行动机器骨骼，包括底座、髋部支架、小腿支架、脚部固定板以及驱动器，所述底座的上表面通过第一球铰铰接有腰部转动座；

所述腰部转动座的左、右、后三个方向上还分别设置有重心调节装置，重心调节装置包括固定设置在腰部转动座上的两块支撑块、固定设置在腰部转动座上的第一电机、丝杠、配重滑块以及缓冲弹簧；所述第一电机的转轴是与丝杠的一端相互传动连接，丝杠的另一端是与两块支撑板分别相互转动连接；所述的缓冲弹簧是与丝杠套设并与两块支撑块相互固定连接，所述的配重滑块是与丝杠传动连接并与缓冲弹簧相互抵接；

所述髋部支架的上端是通过第二球铰与底座的下表面铰接，所述第二球铰的外表面固定安装有重力传感器；所述的髋部支架与底座之间设置有液压缸，液压缸的上端是通过第三球铰与底座连接，液压缸的下端是通过第四球铰与髋部抬升座连接；

所述髋部支架的外表面上端设有驱动器铰接座，所述髋部支架的下表面设有膝关节连接凸块，所述髋部支架的下端是通过膝关节连接凸块、连接凹槽与小腿支架上端相互铰接；

所述髋部支架内部设有空腔，并在支架壁面上竖直设置有通槽，空腔内设置有压缩气瓶、电磁阀，并在通槽内侧设置有安全气囊，通槽上设置有用于保护安全气囊的盖板；

所述小腿支架的外表面固定安装有加速度传感器以及开设有环形连接槽，所述环形连接槽上设置有连接环，连接环上设置有连接块；所述驱动器的上端是与驱动器铰接座相互铰接，驱动器的下端是与连接块相互铰接；

所述的驱动器包括一个U字形外壳，U字形外壳上对称设置有滑槽；U字形外壳的内部固定安装有第二电机，所述第二电机的转轴传动连接有丝杠，所述丝杠螺纹连接有丝杠螺母，所述丝杠螺母的下表面固定连接有移动杆，所述的丝杠螺母上设置有滑动连接于滑槽的导向杆。

进一步地，所述腰部转动座上固定设置有背包，所述背包的外表面设有开关，所述背包的内部固定安装有蓄电池、总控制器和处理器；所述底座的下表面固定安装有陀螺仪。

进一步地，所述腰部转动座、髋部支架、小腿支架和脚部固定座的外表面均固定安装有弹性束缚带。

进一步地，所述小腿支架的下端是与脚部固定板通过第五球铰相互铰接；所述脚部固定板的下表面固定安装有若干压力传感器。

进一步地，所述陀螺仪、重力传感器、加速度传感器、电磁阀、第二电机、第一电机和压力传感器均通过电路连接于总控制器。

进一步地，所述髋部支架、小腿支架和脚部固定座均设置有两个。

进一步地，所述总控制器的型号可以根据实际场景需要，选用设置安装型号为AtmegalCAN128单片机。

进一步地，所述处理器的型号可以根据实际场景需要，选用设置安装型号为intel-酷睿-i7-6700K。

进一步地，所述的压力传感器是分别设置在脚部固定板的前后左右四个方向位置。

本发明的有益效果是：一种具有重心自调节平衡功能的下肢辅助行动机器骨骼，包括底座、髋部支架、小腿支架、脚部固定板以及驱动器，其中的底座与髋部支架、小腿支架、脚部固定板通过球铰连接，当下肢辅助行动机器骨骼跟不上人体运动节奏时可减少机械对人体活动的限制，利于人体稳定自身重心；在底座上设置有重心调节装置，当陀螺仪检测到重心不稳时能及时调整重心，避免摔倒；其结构合理，具有结构简单、使用方便、智能化程度高等优点，有效解决现有下肢辅助行动机器骨骼不能很好地稳定人体重心的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。