[发明专利]一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼

说明书

本发明公开了一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼，包括腰托、背部集成单元和背部挡板，所述腰托一侧壁中部通过螺钉连接有所述背部集成单元。有益效果在于：本发明结合齿轮减速机和同步轮减速带的混合传动链技术并结合实时的力反馈技术，将整个动力机构和伺服驱动器分散到人体各处，缩小了关节处的结构，减小腿部机构的整体厚度，减小运动偏转惯量，取消了传统外骨骼设备在关节处直接安装的电机和减速单元，从而使得设备小型化，轻量化，并提供更好的助力和跟随特性，使用者感受不到机器对人体的干扰，能够实时在步行和搬运过程中感受到外骨骼带来的助力效果，减少使用者的工作强度，改善工作舒适性和工作效率。

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，具体涉及一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼。

背景技术

工业环境中许多工人每天需要使用重型的工具或者物流行业中对一些物品进行搬运操作，弯腰操作等，长时间的重复和高强度的运动会导致工人疲劳，肌肉损伤等一系列安全和效率问题。

目前同类企业一般采用伺服电机关节直接驱动的方法来完成外骨骼的设计，电机和减速器直接组合安装在关节处，导致腿部的外骨骼无法贴合使用者，结构厚度较大，运动偏转惯量很大，无法很好的实现力跟随和助力放大，影响外骨骼的运动性能。同时宽大的结构件导致使用者的体积增大，无法在狭小的空间内操作，无法进入常规的建筑物和工业环境，外骨骼的灵活性较差。

另有一些产品采用气动动力设计，这样的设备需要压缩机提供起源，设备噪音较大，而且压缩机体积巨大，移动能力有限，较大的限制了外骨骼的机动性，气动系统的操作精度较低，管路布局较为宽松，不紧凑，空间占用体积较大，影响外骨骼的穿戴效果。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼，包括腰托、背部集成单元和背部挡板，所述腰托一侧壁中部通过螺钉连接有所述背部集成单元，所述背部集成单元上端中部插接有碳纤维管，所述碳纤维管顶端设置有所述背部挡板，所述背部挡板上靠近所述碳纤维管处通过螺钉连接有钢件，所述背部挡板上通过卡扣固定有肩部绷带，所述背部集成单元内中部通过螺钉连接有运动控制单元，所述背部集成单元上远离所述运动控制单元一侧贯穿有刚性连接杆件，所述刚性连接杆件有两个，所述刚性连接杆件一端转动连接有刚性部件一，所述刚性部件一上设置有左侧髋关节伺服驱动单元，所述左侧髋关节伺服驱动单元一侧设置有左侧髋关节位置传感器，所述左侧髋关节位置传感器一侧设置有左侧髋关节旋转钢件，所述左侧髋关节位置传感器与所述左侧髋关节旋转钢件之间转动连接有轴二，所述左侧髋关节旋转钢件内转动连接有轴四，所述轴四上设置有左侧大腿助力悬臂，所述左侧大腿助力悬臂一侧壁上设置有左侧挡板，所述左侧大腿助力悬臂另一侧壁上通过卡压的方式固定有左侧开关，所述左侧大腿助力悬臂上远离所述左侧开关下方设置有左侧指示面板，所述左侧大腿助力悬臂上内侧壁上设置有左侧力传感器，所述刚性连接杆件另一端转动连接有刚性部件二，所述刚性部件二上设置有右侧髋关节伺服驱动单元，所述右侧髋关节伺服驱动单元一侧设置有右侧髋关节位置传感器，所述右侧髋关节位置传感器一侧设置有右侧髋关节旋转钢件，所述右侧髋关节位置传感器与所述右侧髋关节旋转钢件之间转动连接有轴一，所述右侧髋关节旋转钢件内转动连接有轴三，所述轴三上转动连接有右侧大腿助力悬臂，所述右侧大腿助力悬臂一侧壁上通过螺钉连接有右侧挡板，所述右侧大腿助力悬臂另一侧壁上通过卡压的方式固定有右侧开关，所述右侧大腿助力悬臂上远离所述右侧开关下方通过螺栓连接有右侧指示面板，所述右侧大腿助力悬臂上内侧壁上通过螺钉连接有右侧力传感器，所述背部集成单元底端一侧通过螺钉连接有电源插头，所述电源插头上设置有动力电池，所述动力电池靠近所述电源插头一端成型有安装插头，所述背部集成单元上位于所述刚性连接杆件之间处通过卡压的方式固定有卡固头。

进一步的，所述碳纤维管通过所述钢件与所述背部挡板相连，所述碳纤维管上端贯穿所述背部集成单元。