[实用新型]一种基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置

说明书

本实用新型公开了一种基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置，包括依次连接的小腿外骨骼模块、脚踝模块、脚底模块；通过钢板弹簧和阻尼器形成缓冲储能装置，在行走过程中适时存储和释放足底与地面冲击的能量，减少下肢外骨骼踝关节运行中的能量消耗，并具有缓冲减震的效果；钢板弹簧的刚度可以调节，实现行走过程中的能量优化；小腿外骨骼模块通过调节杆调节高度，能够满足不同人群的需要，适用性好；此外，装置的控制方式为基于力反馈的柔顺控制技术，使下肢外骨骼踝关节运行更加平稳。能够很好的应用于康复训练机器人，减小功耗，提高适用性，具有极大的应用价值。

技术领域

本实用新型涉及一种康复训练机器人，尤其涉及一种基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置。

背景技术

穿戴式下肢外骨骼机器人可以为人们的下肢提供诸如助力、保护、身体支撑等功能，其融合了传感、控制、信息获取、移动计算等机器人技术，是一种能在操作者的无意识控制下完成助力行走等的功能和任务的人机一体化系统。而目前的下肢外骨骼机器人仍面临着诸多问题。如：由于穿戴者在脚落地的瞬间会受到地面的冲击力，而造成穿戴的舒适性较差，同时也会影响穿戴者的步态。

由于穿戴者的脚在落地瞬间的能量被释放浪费，造成能量利用率很低，整个装置耗能较多。目前，尚没有能合理解决这些问题的装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型的基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置，包括依次连接的小腿外骨骼模块、脚踝模块、脚底模块；

所述小腿外骨骼模块包括小腿连杆一、连接电机连杆、保护连接块、小腿连杆二、小腿保护杆、连接螺栓、小腿连杆三、调节杆、小腿连杆四、小腿绑带装置、阻尼器连接装置；

所述脚踝模块包括阻尼器、脚踝绑带装置、脚踝连杆；

所述脚底模块包括足部上围板、足底力传感器、钢板弹簧下压片、钢板弹簧上压片、弹簧安装板、足部下围板、轴承端盖、工字型连杆一、工字型连杆二、角接触球轴承、刚度调节电机；

所述阻尼器通过所述阻尼器连接装置与所述小腿连杆四连接，所述阻尼器与所述脚踝连杆连接，所述脚踝连杆与所述足部上围板连接。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置，通过钢板弹簧和阻尼器形成缓冲储能装置，在行走过程中适时存储和释放足底与地面冲击的能量，减少下肢外骨骼踝关节运行中的能量消耗，并具有缓冲减震的效果；通过调节杆调节高度，能够满足不同人群的需要，适用性好。能够很好的应用于康复训练机器人，减小功耗，提高适用性，具有极大的应用价值。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的基于能量优化的下肢外骨骼踝关节装置的轴测示意图；

图3为本实用新型实施例中高度调节装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中能量缓冲装置的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中脚踝底板的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中弹簧变刚度的结构示意图；

图7为本实用新型实施例的原理示意图；

图8为本实用新型实施例的优化算法流程图。

图中：