[发明专利]一种增强型下肢外骨骼机器人系统

说明书

本发明公开了一种增强型下肢外骨骼机器人系统，包括供能单元、控制单元、驱动单元与外骨骼结构，所述外骨骼结构包括机架，所述机架的顶部固定连接有背部连接杆，所述机架与背部连接杆的外壁共同固定连接有背部靠板，所述背部连接杆与背部靠板的外壁共同设置有肩部承重架，所述机架的外壁贯穿设置有多个腰部横杆，多个所述腰部横杆的两端共同对称连接有腰部连杆，所述腰部连杆的一端设置有髋关节；本发明是一种可由负重作业人员穿戴的、能为穿戴者提供支撑和运动助力的落地型下肢外骨骼机器人系统，通过采用与地面直接接触的“落地型”结构，能够为穿戴者有效地减轻负重，降低穿戴者的劳动强度。

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，具体是一种增强型下肢外骨骼机器人系统。

背景技术

自20世纪60年代外骨骼开始被研发至今，已由军事领域转向民用市场，多以医疗和工业生产为主要目的，作为帮助残障人士行走以及工人负荷执行制造、搬运任务的辅助工具，目前正在向负重能力更强、控制力和灵活性能更高的方向研发。目前，大多数国家的科研机构对外骨骼的研究尚处于基础起步阶段，商用产品仍然较少，主要应用领域为军事、民用和医疗，其中，比较领先的国家主要是美国和日本，法、俄、韩、以色列等国也在技术上有所建树，我国各科研机构也在奋起研发。

外骨骼的研发融入了先进控制、信息、通信等技术的人-机电系统，在为操作者提供诸如保护、身体支撑等功能的基础上，通过融入传感、控制、信息耦合、移动计算等先进技术，为穿戴者提供额外的动力或能力，从而增强人体机能，能够在操作者的控制下完成一定的功能和任务，使人机融合为具有机器的力量和人的智力的超智能体，实现力量的增强和感官的延伸。

在物流、消防及军事领域，往往要求人员负重作业；在工业生产中许多工人每天需要使用重型的工具，长时间、重复性地高负荷作业。这些都会导致工人过度疲劳，肌肉损伤，骨骼畸变(如：脊柱侧弯，椎间盘突出、错位)等一系列安全和效率问题。

本发明的目的在于提供一种可由负重作业人员穿戴的、能为穿戴者提供支撑和运动助力的落地型下肢外骨骼系统，从而达到为穿戴者有效地减轻负重，降低穿戴者劳动强度的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增强型下肢外骨骼机器人系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种增强型下肢外骨骼机器人系统，包括供能单元、控制单元、驱动单元与外骨骼结构，所述外骨骼结构包括机架，所述机架的顶部固定连接有背部连接杆，所述机架与背部连接杆的外壁共同固定连接有背部靠板，所述背部连接杆与背部靠板的外壁共同设置有肩部承重架，所述机架的外壁贯穿设置有多个腰部横杆，多个所述腰部横杆的两端共同对称连接有腰部连杆，所述腰部连杆的一端设置有髋关节，所述髋关节的外壁连接有髋部侧摆关节机构，所述髋部侧摆关节机构的底部连接有大腿机构，所述大腿机构的外壁固定连接有腿部挡板，所述大腿机构的底部设置有膝部屈伸关节，所述膝部屈伸关节的外壁固定连接有小腿部杆件机构，所述小腿部杆件机构的底部设置有脚部踏板；

所述供能单元包括多个蓄电池，所述蓄电池与背部靠板的外壁固定连接；

所述控制单元包括控制器、安装于髋关节处的第一编码器、安装于腿部挡板外壁的第一压力传感器、安装于膝部屈伸关节处的第二编码器及安装于脚部踏板处的第二压力传感器；

所述驱动机构包括安装于腰部连杆外壁处的第一驱动电机与安装于大腿机构外壁处的第二驱动电机。

作为本发明进一步的方案：所述背部靠板的外壁顶部固定连接有肩带，所述背部靠板的外壁底部固定连接有腰部靠板。

作为本发明进一步的方案：所述脚部踏板包括上踏板，所述上踏板的顶部固定连接有踝部球关节，所述踝部球关节的与小腿部杆件机构的底端固定连接，所述上踏板的顶部贯穿设置有多个第二压力传感器，多个所述第二压力传感器的底端共同固定连接有下踏板。