[发明专利]一种四连杆助力行走机构

说明书

本发明公开了一种四连杆助力行走机构，包括电机、固定梁、曲柄、连杆、摇杆、脚踏板、转轴及角度传感器；电机与固定梁一端固定，电机的输出轴通过固定梁与曲柄一端固定，曲柄另一端与连杆一端连接形成转动副，连杆中部与摇杆一端连接形成转动副，摇杆另一端与固定梁另一端连接形成转动副，固定梁、曲柄、连杆及摇杆形成四连杆机构；连杆另一端固定连接转轴，转轴的轴线方向垂直于四连杆机构构成的平面；转轴上设有约束脚部的脚踏板；电机的输出轴和摇杆上设置角度传感器，电机根据角度传感器的测量值控制四连杆机构运动的角度和速度；当电机驱动曲柄转动时，四连杆机构按照人体自然步态的运动轨迹和速度轨迹，带动脚部运动，简单可靠、成本低。

技术领域

本发明涉及机械结构技术领域，具体涉及一种四连杆助力行走机构。

背景技术

随着科技进步和人民生活水平的提高,我国和世界上许多国家一样,正在步入老龄化。在老龄人群中有大量的脑血管疾病或神经系统疾病患者，这类患者多伴偏瘫或截瘫症状，导致下肢肢体运动障碍；另外，还有由于交通事故等其它原因导致的下肢肢体障碍患者人数也居多。一种可以辅助人体行走的器械可以满足该部分人群的需求，而助力行走机构是该类器械的关键部分。

正常人步行行走时，一侧足跟着地至同侧足跟再次着地为一个步行周期。一个步行周期又分为两个时期，即支撑期和摆动期。为使患者行走接近自然步态，该机构应该能够保证支撑期稳定和摆动期接近运动规律，即机构运动规律可以约束患者下肢实现正常人步态轨迹。

目前，在国内外现有技术中，腿部助力机构主要是通过髋关节处和膝关节处各安装驱动装置，然后通过特定的控制技术协调控制两自由度来实现患者的自然步态。如一种下肢康复自动步态矫正器，它包括大腿构件和小腿构件，一个U型架的两端铰链大腿构件，大腿构件铰链小腿构件；U型架和两大腿构件与电动线性驱动器的两端铰连，铰链处有编码器；大腿构件和小腿构件与另一个电动线性驱动器的两端铰连，铰链处有编码器。训练期间，患者穿戴下肢外骨骼步态矫形器，引导患者腿运动，利用传感器实时测量关节角和力矩大小，以实现自然步态。该类技术的缺点是驱动装置较多，体积庞大，控制技术复杂，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种四连杆助力行走机构，能够由一个驱动源驱动实现人体步态的运动轨迹和速度轨迹，简单可靠、成本低。

本发明的具体实施方案如下：

一种四连杆助力行走机构，所述助力行走机构包括电机、固定梁、曲柄、连杆、摇杆、脚踏板、转轴及角度传感器；

电机与固定梁一端固定，电机的输出轴通过固定梁与曲柄一端固定，曲柄另一端与连杆一端连接形成转动副，连杆中部与摇杆一端连接形成转动副，摇杆另一端与固定梁另一端连接形成转动副，固定梁、曲柄、连杆及摇杆形成四连杆机构；所述连杆另一端固定连接转轴，转轴的轴线方向垂直于所述四连杆机构构成的平面；所述转轴上设有约束脚部的脚踏板；

所述电机的输出轴上设置角度传感器，所述摇杆上设置角度传感器，电机根据角度传感器的测量值控制四连杆机构运动的角度和速度；当电机驱动曲柄转动时，四连杆机构按照人体自然步态的运动轨迹和速度轨迹，带动脚部运动。

进一步地，所述脚踏板绕转轴转动，同时，以转轴为中心线，脚踏板通过对称设置的两个弹簧与连杆弹性连接。

进一步地，还包括一个助力行走机构，两个助力行走机构镜像设置，同时分别驱动人体的左脚和右脚配合运动。

有益效果：

1、本发明采用一个驱动源，直接驱动脚部踝关节运动，依靠四连杆运动机构，能够实现人体步态的运动轨迹和速度轨迹，简单可靠、成本低。该机构可辅助老人或者行走不便的患者进行康复训练；如搭载到移动平台时，可辅助其行走。

2、本发明脚踏板绕转轴转动，可以便于脚部自适应调整，并通过设置弹簧增加舒适度。