[发明专利]一种可穿戴式套索驱动关节辅助步行下肢外骨骼机器人

权利要求书

1.一种可穿戴式套索驱动关节辅助步行下肢外骨骼机器人，包括背部主控系统、连接背部主控系统下方的腰部动力系统、安装在腰部动力系统侧方的下肢杆件结构、套索传动系统、人机绑缚结构；所述套索传动系统包括安装在下肢杆件结构上的套索驱动轮及缠绕套索驱动轮的套索，套索的上端与腰部动力系统连接，其特征在于：

所述下肢杆件结构包括与腰部动力系统侧方连接的髋关节、自髋关节延伸的大腿杆、与大腿杆下方连接的膝关节、自膝关节向下延伸的小腿杆、与小腿杆下方连接的踝关节双头螺柱，与踝关节双头螺柱下方连接的外骨骼足底；

人机绑缚结构包括腿部护具以及腿部护具连接的交互力传感器用以测量人体腿部对下肢杆件结构施加的交互力；

所述交互力传感器包括固定在下肢杆件结构上的固定件以及相对固定件转动的活动件，固定件的两个侧壁内侧包住活动件，固定件和活动件的两侧之间分别有空隙，且分别贴上薄膜压力传感器和弹性橡胶垫；当活动件与固定件有相对转动时，一侧的薄膜压力传感器被挤压，另一侧放松，两个薄膜压力传感器产生压力差而体现交互力；

所述膝关节包括中空的膝关节限位轮、位于膝关节限位轮内的膝关节轴承、膝关节轴承支撑筒、膝关节绝对值编码器、大腿杆连接盘、固定在膝关节限位轮外侧的膝关节驱动轮、固定在膝关节限位轮内侧的小腿杆连接盘；膝关节限位轮上设有弧形的开槽，大腿杆自开槽穿过并与大腿杆连接盘固定，大腿杆连接盘与膝关节轴承支撑筒固定，膝关节轴承支撑筒的凸缘与膝关节轴承内侧固定，膝关节轴承的外缘与膝关节驱动轮内侧设置的凹孔固定，限位轮的外侧抵靠在膝关节驱动轮内侧上并通过螺钉固定，大腿杆连接盘相对小腿杆连接盘转动；膝关节绝对值编码器固定于大腿杆连接盘，膝关节绝对值编码器的轴通过法兰盘固定在小腿杆连接盘上；

大腿杆包括大腿杆上部、大腿杆下部和凸轮锁紧机构；大腿杆上部有方形凹槽，大腿杆上部在侧面和正面开槽，大腿杆下部的上端为方形结构用以伸入大腿杆上部的凹槽中进行滑动；大腿杆下部的上端两边有螺纹孔，正面也有螺纹孔，当大腿杆下部滑入大腿杆上部后，用螺钉穿过大腿杆上部两侧槽并旋入大腿杆下部上端的两边螺纹孔，完成滑槽机构安装；凸轮锁紧机构包括凸轮把手、锁紧垫片、螺栓连杆；将凸轮锁紧机构的螺栓连杆穿过大腿杆上部正面槽，并旋入大腿杆下部的正面螺纹孔中，按压凸轮把手而通过凸轮将大腿杆上下两部分锁紧。

2.根据权利要求1所述的下肢外骨骼机器人，其特征在于：髋关节包括髋关节支架、髋关节轴承、深沟球轴承的外圈盖板、固定在外圈盖板外侧的髋关节连接盘、髋关节编码器、内置弹簧减震器；髋关节连接盘下方固定有髋关节第一铰链；髋关节第一铰链下方铰接髋关节第二铰链；内置弹簧减震器的上方与髋关节连接盘连接而下方与髋关节第二铰链连接；髋关节第二铰链的下方连接大腿杆；第二铰链与第一铰链的配合带动大腿杆相对于髋关节连接盘外摆内收。

3.根据权利要求1所述的下肢外骨骼机器人，其特征在于：踝关节为鱼眼铰链结构，包括球铰和球铰接头。

4.根据权利要求3所述的下肢外骨骼机器人，其特征在于：外骨骼足底包括两层泡沫鞋底、一层橡胶底、多个薄膜压力传感器、脚踏及脚步绑缚结构；脚踏与踝关节鱼眼接头通过螺栓连接，脚踏与泡面鞋底也通过螺栓螺母连接；薄膜压力传感器夹在橡胶鞋底与泡沫鞋底中间，用来检测足底压力。

5.根据权利要求4所述的下肢外骨骼机器人，其特征在于：人机绑缚结构包括大腿绑缚机构、小腿绑缚机构，腰带、肩带，脚部绑缚机构。