[发明专利]穿戴式外骨骼

说明书

本发明涉及一种穿戴式外骨骼，包括左小腿支架、右小腿支架；左脚步件、右脚步件，用于放置穿戴者的脚掌；左踝关节电机模组、右踝关节电机模组，其内部设有绝对值编码器、转矩传感器及转动限位结构，左踝关节电机模组用于连接左小腿支架与左脚步件，右踝关节电机模组用于连接右小腿支架与右脚步件；独轮件，两侧分别设有放置左脚步件、右脚步件的踏板，用于带动所述穿戴式外骨骼移动。灵活利用独轮件与外骨骼结构配合，加快行进速度，采用独轮件的平衡控制将双脚并行运动等效为单点的运动，控制过程简单易实现。

技术领域

本发明涉及外骨骼技术，特别是涉及一种穿戴式外骨骼。

背景技术

外骨骼属于机器人领域的一个重要分支，穿戴式外骨骼可协助穿戴者完成复杂、繁重的运动，或者增强穿戴者的运动能力。外骨骼多为平路行走而设计，兼顾上下楼梯与跨越障碍物。一般外骨骼在正常环境使用过程中多是平坦路面环境与上下斜坡，因此在平路上模拟正常人行走，并不是最节省能量的移动方式。而且行走过程中由于外骨骼自由度较多，各关节间配合存在偏差，在移动过程中并不能媲美正常人的行走速度，甚至有可能使用不当造成穿戴者肌肉被拉伤。

传统的外骨骼为提高行走速度，采用在每只脚底设置轮子，通过两只脚上的轮子带动行走，但是在平路行驶下，外骨骼保持平衡与转弯需要两只脚的姿态同时调整与控制，控制比较复杂。

发明内容

基于此，有必要提供一种穿戴式外骨骼，不仅能有效提高行走速度，而且控制过程简单易实现。

其技术方案如下：

一种穿戴式外骨骼，包括

左小腿支架、右小腿支架；

左脚步件、右脚步件，用于放置穿戴者的脚掌；

左踝关节电机模组、右踝关节电机模组，其内部设有绝对值编码器、转矩传感器及转动限位结构，左踝关节电机模组用于连接左小腿支架与左脚步件，右踝关节电机模组用于连接右小腿支架与右脚步件；

独轮件，两侧分别设有放置左脚步件、右脚步件的踏板，用于带动所述穿戴式外骨骼移动。

上述穿戴式外骨骼，使用时穿戴者将双脚分别放入左脚步件与右脚步件内，左踝关节电机模组、右踝关节电机模组以旋转方式运动，辅助穿戴者脚掌抬起时的运动，将左脚步件与右脚步件分别放置在独轮件的踏板上，根据其内部的绝对值编码器与转矩传感器实时获得穿戴式外骨骼运动的位置数据，同时其内部的转动限位结构，根据穿戴者的关节进行限位调节，通过穿戴者身体姿态转化为指令，控制独轮件前进或者后退，当穿戴者需要上楼梯或者穿越不平整路面时，可以把独轮件拆下，灵活利用独轮件与外骨骼结构配合，加快行进速度，而且由于是采用独轮件的平衡控制将双脚并行运动等效为单点的运动，控制过程简单易实现。

在其中一实施例中，所述的穿戴式外骨骼还包括

左大腿支架、右大腿支架；

左膝关节电机模组、右膝关节电机模组，其内部设有绝对值编码器、转矩传感器及转动限位结构，左膝关节电机模组用于连接左小腿支架与左大腿支架，右膝关节电机模组用于连接右小腿支架与右大腿支架。

在其中一实施例中，所述的穿戴式外骨骼还包括

腰部横杆；

左髋关节电机模组、右髋关节电机模组，其内部设有绝对值编码器、转矩传感器及转动限位结构，左髋关节电机模组用于连接腰部横杆的左端与左大腿支架，右髋关节电机模组用于连接腰部横杆的右端与右大腿支架；

主控盒，设置在所述腰部横杆上，内设有电池、陀螺仪传感器与加速度传感器，用于控制所述左踝关节电机模组、右踝关节电机模组、左膝关节电机模组、右膝关节电机模组、左髋关节电机模组及右髋关节电机模组配合独轮件移动。

在其中一实施例中，所述的穿戴式外骨骼还包括