[发明专利]一种外骨骼弹性多自由度踝关节

说明书

本发明涉及穿戴外骨骼机器人领域，具体公开了一种外骨骼弹性多自由度踝关节，外骨骼小腿（1）、弹性连接件（2）和外骨骼鞋（3），所述的外骨骼小腿（1）连接弹性连接件（2），弹性连接件（2）连接外骨骼鞋（3），所述的弹性连接件（2）为弹簧，所述弹簧的弹簧丝（4）沿中心轴线呈椭圆螺旋缠绕成椭圆形弹簧。本发明的优点是结构简单，通过简单的结构实现了三个自由度的动作，降低了制造的成本，降低了装置的重量。

技术领域

本发明涉及穿戴外骨骼机器人领域，特别是一种外骨骼弹性多自由度踝关节。

背景技术

近十年来，下肢外骨骼机器人技术发展迅猛，助行类外骨骼机器人给行走障碍人群带来了重新站起和行走的希望。助力类外骨骼机器人帮助人减轻负重，更好地适应复杂地形和工作状况，如搬运武器和灾后救援等。无论是在助行类外骨骼机器人还是在助力类外骨骼机器人中，踩关节不仅承担人机重量，还起到保持行走平衡性和控制行走方向的作用。根据人体下肢动力学特性的研究，踩关节存在三个自由度；但是，市面上的弹性阻尼踝关节主要存在以下缺陷：1、受到体积和重量的限制，几乎只能做到在一个旋转自由度上有弹性支撑，很难做到2到3个自由度都有弹性阻尼；2、由于通过铰链进行自由度累加，转动中心错位，无法较好的贴合人体踝关节的转动，带来不舒适以及安全性问题；3、结构复杂，体积大，重量大；4、成本高；5、复合材料设计难度大，品控难，力度难控制；如专利号为201710978865.9的中国专利公开了一种三被动自由度外骨骼踩关节机构，其结构复杂，虽然也是提供了外骨骼踝关节的三个自由度，但是明显结构过于复杂，不利于制造加工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种外骨骼弹性多自由度踝关节。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种外骨骼弹性多自由度踝关节，外骨骼小腿、弹性连接件和外骨骼鞋，所述的外骨骼小腿连接弹性连接件，弹性连接件连接外骨骼鞋。

具体地，所述的弹性连接件的两端设置有连接部，弹性连接件通过连接部分别与外骨骼小腿和外骨骼鞋固定连接。

具体地，所述的弹性连接件为弹簧。

具体地，所述弹簧的弹簧丝沿中心轴线呈椭圆螺旋缠绕成椭圆形弹簧。

具体地，所述弹簧的弹簧丝的截面为矩形。

具体地，所述弹簧的弹簧丝的截面为工字型。

本发明具有以下优点：本发明的结构简单，相比目前的踝关节，能够更好的的拟合人体踝关节的转动中心；连接部件采用一个部件，降低了制造的成本，也减轻了装置的重量；椭圆形弹簧受力后微小应变的累积，导致宏观角度发生大的改变，从而在3个转动自由度上提供可控的弹性阻尼。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为弹性连接件的正视结构示意图；

图3 为弹性连接件的俯视结构示意图；

图4 为弹性连接件的立体结构示意图；

图中：1-外骨骼小腿，2-弹性连接件，3-外骨骼鞋，4-弹簧丝，5-连接部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1～4所示，一种外骨骼弹性多自由度踝关节，其特征在于：外骨骼小腿1、弹性连接件2和外骨骼鞋3，所述的外骨骼小腿1连接弹性连接件2，弹性连接件2连接外骨骼鞋3。