[发明专利]踝关节助力外骨骼

说明书

本申请提供了一种踝关节助力外骨骼，包括脚部支撑板、底部与脚部支撑板固定相连的脚踝穿戴组件、与脚踝穿戴组件顶部转动连接的腿部穿戴组件和用于驱动脚踝穿戴组件相对于腿部穿戴组件转动的电磁驱动机构；电磁驱动机构包括导向筒、滑动安装于导向筒中的驱动杆、带动驱动杆移动的磁体件和驱动磁体件沿导向筒移动的电磁线圈，电磁线圈套于导向筒的外侧，磁体件位于电磁线圈中，驱动杆的一端置于导向筒中并与磁体件相连，驱动杆的另一端伸出导向筒。本申请提供的踝关节助力外骨骼，通过电磁驱动机构驱动脚踝穿戴组件相对于腿部穿戴组件转动，助力响应速度快，减少等待时间，在用户脚蹬地时能够及时地提供助力，使人体下肢能够保持自然步态行走。

技术领域

本申请属于穿戴式外骨骼技术领域，更具体地说，是涉及一种踝关节助力外骨骼。

背景技术

穿戴式外骨骼作为一种人体穿戴设备，是将步态分析、机电一体化、生物力学等诸多领域融合而成的新型机器人，可广泛地应用于军事、医疗和助老等领域。当前，踝关节助力外骨骼一般采用电机驱动的方式进行主动助力，由于电机驱动机构具有助力响应较慢、输出力矩不足等缺点，导致踝关节助力外骨骼的关节运动与人体的关节运动协调性差，难以使人体下肢保持自然步态行走。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种踝关节助力外骨骼，旨在解决相关技术中存在的踝关节助力外骨骼助力响应较慢，驱动力不足的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种踝关节助力外骨骼，包括脚部支撑板、底部与所述脚部支撑板固定相连的脚踝穿戴组件、与所述脚踝穿戴组件顶部转动连接的腿部穿戴组件和用于驱动所述脚踝穿戴组件相对于所述腿部穿戴组件转动的电磁驱动机构；所述电磁驱动机构包括导向筒、滑动安装于所述导向筒中的驱动杆、带动所述驱动杆移动的磁体件和驱动所述磁体件沿所述导向筒移动的电磁线圈，所述电磁线圈套于所述导向筒的外侧，所述磁体件位于所述电磁线圈中，所述驱动杆的一端置于所述导向筒中并与所述磁体件相连，所述驱动杆的另一端伸出所述导向筒；所述导向筒与所述腿部穿戴组件铰接，且所述驱动杆的另一端与所述脚踝穿戴组件铰接；或者，所述导向筒与所述脚踝穿戴组件铰接，且所述驱动杆的另一端与所述腿部穿戴组件铰接。

在一个实施例中，所述踝关节助力外骨骼还包括将所述电磁驱动机构与所述腿部穿戴组件铰接的第一连接组件，所述第一连接组件包括第一枢轴、与所述腿部穿戴组件固定相连的第一刚性连接件、一端通过所述第一枢轴与所述第一刚性连接件铰接的第一连接臂，所述第一连接臂的另一端与所述电磁驱动机构相连。

在一个实施例中，所述踝关节助力外骨骼还包括将所述电磁驱动机构之驱动杆与所述脚踝穿戴组件铰接的第二连接组件，所述第二连接组件包括第二枢轴、与所述脚踝穿戴组件固定相连的第二刚性连接件、一端通过所述第二枢轴与所述第二刚性连接件铰接的第二连接臂，所述第二连接臂的另一端与所述电磁驱动机构相连。

在一个实施例中，所述踝关节助力外骨骼还包括用于检测所述电磁驱动机构驱动力大小的第一压力传感器，所述第一压力传感器设置于所述电磁驱动机构与所述第二连接臂的连接处，且所述第一压力传感器的两端分别与所述电磁驱动机构和所述第二连接臂相连。

在一个实施例中，所述脚踝穿戴组件包括分别设置于所述脚部支撑板相对两侧的两个脚踝支架和用于将两个所述脚踝支架绑定于用户脚后跟上的第一绑带，各所述脚踝支架的底端分别与所述脚部支撑板固定相连，各所述脚踝支架的顶端分别与所述腿部穿戴组件转动连接，各所述脚踝支架分别与所述电磁驱动机构相连。

在一个实施例中，所述腿部穿戴组件包括用于穿戴并固定于用户小腿上的腿部固定件和分别设置于所述腿部固定件相对两侧的两个腿部支撑臂，各所述腿部支撑臂的顶端与所述腿部固定件相连，各所述腿部支撑臂的底端与相应所述脚踝支架的顶端转动连接。

在一个实施例中，所述腿部固定件包括刚性支撑架和用于将所述刚性支撑架绑定于用户小腿上的第二绑带，所述刚性支撑架分别与各所述腿部支撑臂的顶端固定相连，所述刚性支撑架与所述电磁驱动机构铰接。