[实用新型]外骨骼机器人

说明书

本实用新型涉及一种外骨骼机器人及其控制器系统，包括背架、腰环、左右大腿组件、左右小腿组件、左右鞋部，背架与腰环连接并位于其上方；左右大腿组件与腰环左右两侧各通过一髋关节组件连接；左右大腿组件与左右小腿组件各通过一膝关节组件连接；左右鞋部与左右小腿组件各通过一踝关节组件连接；本方案主要用于人体负重支撑，可大幅度提高人体负载极限，且穿戴轻松，贴合人体力学，极大的提高使用者的锲合度。

技术领域

本实用新型涉及人体辅助设备领域，具体涉及一种外骨骼机器人。

背景技术

外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算，为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。本文简要介绍了军事领域外骨骼世界机器人技术的发展现状与趋势。是指套在人体外面的机器人，也称“可穿戴的机器人”。

人体外骨骼助力机器人起源于美国1966年的哈德曼助力机器人的设想及研发，到今天整体仍处于研发阶段，能源供给装置以及高度符合人体动作敏捷及准确程度要求的控制系统和力的传递装置都有待大力投入研发和试验尝试。以下是近些年有代表性的研究成果。

1、日本外骨骼机器人HAL3它由筑波大学研发，功能为：帮助人行走、起立、坐下等下肢动作的动力辅助机器“机器人套装(Robot suit)”HAL(Habrid Assist Legs)，该机器人主要由无线LAN(局域网)系统、电池组、电机及减速器、传感器(地板反应力传感器、表面肌电传感器、角度传感器)、执行机构等组成，总重约17千克，设备较重，动力传动采用电机-减速器 -外骨骼机构的方法。能够根据人体的动作意愿自动调整装置的助力大小。市场规划：将主要面向高龄护理、残疾人辅助、消防及警察等危险作业的用途，并且加强运动娱乐用途市场的开发力度，将针对各种用途进行HAL的设计生产。

2、以色列：“外骨骼”助力装置ReWalk埃尔格医学技术公司研发的“ReWalk”用一副拐杖帮助维持身体平衡，由电动腿部支架、身体感应器和一个背包组成，背包内有一个计算机控制盒以及可再充电的蓄电池。使用者可以用遥控腰带选定某种设置，如站、坐、走、爬等，然后向前倾，激活身体感应器，使机械腿处于运动之中。主要用来助瘫痪者恢复行走能力。动力传动采用电机-减速器-外骨骼机构的方法，运动模式主要是装置带动人体动作，装置的助力大小由控制系统设定，不能跟随人的动作意愿而随时改变。市场规划主要是针对下肢瘫痪的顾客进行产品开发。

3、美国伯克利大学军方合作项目--外骨骼助力机器人士兵服，该装置名为伯克利低位肢体外骨骼(Berkeley Lower Extremity Exoskeleton)或称作布利克斯(BLEEX)，是高级防御研究工程机构设计出来的，尝试将自动机械支柱与人的双腿相连，以降低负重，从而使步兵能够在负载更重的情况下行进更长的路程。这套设备主要由燃料供给及发动机系统、控制及检测系统、液压传动系统及外骨骼机构，使用这种装置的人要通过传动带将自身的腿与机械外骨骼的腿相连，背上要背一个装有发动机、控制系统的大背包，背包中同时还留有承载有效载荷的空间。动力传动过程为：发动机-液压系统-外骨骼机构。该装置能平衡掉设备的自重(有50 千克)，使人穿着时无负载感觉，且控制系统将保证它的重心始终是在使用者的双脚上。该装置的背包中还可负载32千克重量。而对使用者而言，他则只感觉像是背了2千克一样。这种装置除了帮助士兵外，还可以协助医疗人员将伤员撤离开危险地区或使消防员能够携带很重的设备攀登上更多的楼层。

可穿戴的机器人服装将能够帮助部队提高战斗力和忍耐力。美国雷神公司最新研制的“Raytheon Sarcos”模型拥有爪状手部。美国士兵穿戴这种装备后，他们的力气和忍耐力将比正常情况下提高20倍。对于洛克希德-马丁公司的HULC模型，穿戴者可以轻易携带200 磅(约合91公斤)重的物体，而且能以更小的能量消耗完成更繁重的任务。目前，美国陆军士兵系统中心正在对机器人外骨骼进行军事试验。