[发明专利]一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人及控制方法

权利要求书

1.一种主被动混合驱动的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，包括腰髋部支架以及两组腿部机构，两组腿部机构对称安装于腰髋部支架上；

所述腰髋部支架为被动驱动式，包括可调节腰架(1)和髋关节助力卷簧机构(2)，所述髋关节助力卷簧机构(2)实现两个髋关节的屈/伸；

每个所述腿部机构包括膝关节驱动电机(7)，谐波减速器(8)，膝关节角度传感器(9)，踝关节球铰(13)以及足部(14)；

通过膝关节驱动电机(7)和谐波减速器(8)实现膝关节的屈/伸；

通过所述踝关节球铰(13)实现踝关节的背伸/跖屈、内/外翻以及旋转动作。

2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节助力卷簧机构(2)包括外壳(2-1)，助力卷簧(2-2)，卷簧连接件(2-3)，方型轴(2-4)和输出杆(2-5)；

所述助力卷簧(2-2)内端与卷簧连接件(2-3)连接，外端安装于可调节腰架(1)上的凹槽内，卷簧连接件(2-3)、方型轴(2-4)与输出杆(2-5)依此连接并采用紧固螺母进行固定，所述输出杆(2-5)以髋关节中心为转动轴进行转动连接；

当输出杆(2-5)角度发生变化时，被动髋关节助力卷簧机构(2)中的助力卷簧(2-2)被带动并开始蓄能；当输出杆角度趋于恢复时，被动髋关节助力卷簧机构(2)中的助力卷簧(2-2)所储存的能力将被释放，为髋关节提供助力。

3.根据权利要求2所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述每个所述腿部机构还包括上大腿杆(3)，腿部外壳(4)，大腿固定绑缚机构(5)，下大腿杆(6)，上小腿杆(10)，小腿固定绑缚机构(11)和下小腿杆(12)；

所述上大腿杆(3)的下部设有多个长度方向的销孔，所述下大腿杆(6)的上部设有多个长度方向的销孔，通过大腿固定绑缚机构(5)实现上大腿杆(3)和下大腿杆(6)长度方向的连接，且通过与不同的销孔连接实现大腿长度的可调；

所述上小腿杆(10)的下部设有多个长度方向的销孔，所述下小腿杆(12)的上部设有多个长度方向的销孔，通过小腿固定绑缚机构(11)实现上小腿杆(10)和下小腿杆(12)长度方向的连接，且通过与不同的销孔连接实现小腿长度的可调。

4.根据权利要求3所述的外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿固定绑缚机构(5)包括大腿调节拉环(5-1)，大腿复位弹簧(5-2)，大腿固定销钉(5-3)，大腿固定销(5-4)，大腿固定销壳(5-5)，大腿绑缚轴端卡簧(5-6)，大腿绑缚轴(5-7)和大腿绑缚块(5-8)；

所述大腿调节拉环(5-1)、大腿复位弹簧(5-2)、大腿固定销钉(5-3)、大腿固定销(5-4)、大腿固定销壳(5-5)、大腿绑缚轴端卡簧(5-6)、大腿绑缚轴(5-7)和大腿绑缚块(5-8)依此安装于上大腿杆(3)上，大腿固定销钉(5-3)依次穿过大腿固定销(5-4)、大腿复位弹簧(5-2)和大腿固定销壳(5-5)，末端安装大腿调节拉环(5-1)，大腿复位弹簧(5-2)两端分别与大腿固定销(5-4)和大腿固定销壳(5-5)接触；

所述大腿固定绑缚机构(5)安装在上大腿杆(3)上后，大腿固定销(5-4)在大腿复位弹簧(5-2)的作用下插入大腿杆(3)和下大腿杆(6)上的销孔内，将上大腿杆(3)和下大腿杆(6)进行长度方向的连接。

5.根据权利要求4所述的外骨骼机器人，其特征在于，两个所述大腿绑缚块(5-8)通过大腿绑缚实现大腿上的穿戴固定，大腿绑缚上设有用于采集人体交互力的薄膜压力传感器。