[发明专利]一种下肢助力式外骨骼机器人

说明书

一种下肢助力式外骨骼机器人，包括腰部绑带、胯部支撑板件、大腿部和柔性机构，胯部支撑板件为硬质结构，腰部绑带固定连接所述胯部支撑板件的上部，胯部支撑板件的下部向前且斜向下延伸，其下部末端设有胯关节；大腿部上方设有大腿关节，大腿关节与胯关节通过转动部件连接，且大腿关节通过转动部件相对胯关节在一定范围内转动，柔性机构包括第一弹性部件，其一端连接所述胯关节；另一端连接到大腿关节上；第一弹性部件为大腿关节相对胯关节向前转动也就是大腿部向前抬起的方向提供扭矩。通过合理的设计第一弹性部件的预紧力，为穿戴者节省抬起大腿需要的肌张力，甚至不用穿戴者提供任何力量，直接依靠所述第一弹性部件的柔性力即可完成抬腿动作。

技术领域

本发明涉及一种外骨骼机器人，属于人体辅助机器人领域，具体涉及一种下肢助力式外骨骼机器人。

背景技术

在日常生活中，常有人由于如中风导致腿部麻痹等原因无法正常行走，或者由于年龄增长导致腿部力量不足，或背负重物过重，无法长时间行走，需要步行辅助设备协同人体动作，目前现有的步行辅助设备，外骨骼设备的关节等处大多采用电机，液压等驱动，这些驱动方式结构复杂、重量大、穿戴非常不方便，而且需要复杂的控制算法来协同人体动作，非常不易制造装配。而且现有的步行辅助设备迈步时动作僵硬、不连续，机动性差，其步态平滑性及稳定性差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种小巧轻便、步态平滑稳定的下肢助力式外骨骼机器人，即可用于正常人助力，也可用于中风导致腿部麻痹的偏瘫患者获得正常的步态，或者用于帮助由于年龄增长导致腿部力量不足无法长时间行走的大龄人群获得行走助力。

本发明通过以下技术方案实现：

一种下肢助力式外骨骼机器人，包括腰部绑带、胯部支撑板件、大腿部和柔性机构，所述胯部支撑板件为硬质结构板件，所述腰部绑带对应人体腰部侧面的位置贴合固定连接所述胯部支撑板件的上部，所述胯部支撑板件的下部向前且斜向下延伸，所述胯部支撑板件的下部末端设有胯关节；所述大腿部上方设有大腿关节，所述大腿关节与所述胯关节通过转动部件连接，且所述大腿关节通过转动部件相对所述胯关节在一定范围内转动，所述柔性机构包括第一弹性部件，所述第一弹性部件的一端连接所述胯关节；另一端连接到所述大腿关节上，所述第一弹性部件为所述大腿关节相对所述胯关节向前转动提供扭矩，所述扭矩的方向为所述大腿部向前抬起的方向。

优选地，所述柔性机构还包括用于固定所述第一弹性部件并为所述第一弹性部件的伸缩提供伸缩轨道的固定件。

优选地，所述第一弹性部件连接所述胯关节的位置在偏离所述胯关节的转动中心靠近人体的前侧且斜向上的部位，所述固定件固定在所述大腿关节偏离所述大腿关节的转动中心并靠近人体的前侧且斜向下的部位，且所述伸缩轨道的中心线在所述大腿关节的转动中心与所述固定件在所述大腿关节上固定处的延长线上。

优选地，所述柔性机构还包括位于所述大腿关节的转动中心与所述固定件在所述大腿关节上固定处的连线上的滑轮，所述第一弹性部件通过所述滑轮用钢丝链连接到所述胯关节上。

优选地，所述第一弹性部件连接所述大腿关节的位置在偏离所述大腿关节的转动中心靠近人体的前侧且斜向上的部位，所述固定件固定在所述胯关节偏离所述胯关节的转动中心靠近人体的前侧且斜向上的部位，且所述伸缩轨道的中心线在所述胯关节的转动中心与所述固定件在所述胯关节上固定处的延长线上。

优选地，所述柔性机构还包括位于所述胯关节的转动中心与所述固定件在所述胯关节上固定处的连线上的滑轮，所述第一弹性部件通过所述滑轮用钢丝链连接到所述大腿关节上。

优选地，所述柔性部件还包括位于所述固定件固定所述第一弹性部件的端并用于控制所述第一弹性部件预紧力大小的柔性调节器。

优选地，所述大腿部还包括上端固定于所述大腿关节的U型长度调节杆及可沿所述长度调节杆上下滑动并定位的腿部调节器。