[发明专利]一种柔性穿戴式踝关节助力机器人

说明书

本发明属于可穿戴设备技术领域，具体涉及一种柔性穿戴式踝关节助力机器人，包括压力感知鞋、助力测量装置、小腿绑带、纵向绑带、大腿绑带、柔性拉力绳、腰部柔性穿戴织衣、控制驱动系统、动力传动系统、姿态感知模块。控制驱动系统激励动力传动系统，力沿着柔性拉力绳传递至助力测量装置，根据鞋底压力和穿戴者的步态，进行踝关节的助力。本发明改变了一般外骨骼助力机器人惯量大，穿戴舒适性差，续航时间短等缺点，本发明所述的一种柔性穿戴式踝关节助力机器人整体轻巧、穿戴方便、舒适性和贴合性好，助力效率高，可适应平地、泥土、砂石、楼梯、斜坡等不同的地形。

技术领域

本发明属于可穿戴设备技术领域，具体涉及一种柔性穿戴式踝关节助力机器人。

背景技术

柔性穿戴式踝关节助力机器人是一种以人为主体，人工智能与机械装置高度结合的穿戴机器人技术，是模仿生物界的外骨骼开发的一种新型的融合传感、控制、信息融合、移动计算机等技术为一体的系统。借鉴人机智能系统理论，将人和机器在感知、决策和执行等多个层次上进行有机结合，发挥人类智力优势和机器“体力”优势。柔性关节助力机器人，可适应平地、泥土、砂石、楼梯、斜坡等不同的地形，不仅可辅助穿戴者完成行走、跑步、攀爬、射击、匍匐、跳跃等动作，还有减少人体新陈代谢，减缓人体疲劳，增强穿戴者机能的功用。目前，现有的外骨骼多数是刚性外骨骼，而刚性外骨骼一般机构复杂，质量较大，系统惯量大，对结构件要求较高，能源需求也较大，而柔性穿戴式外骨骼一般是柔性织衣穿戴于人身上，结构件较少，系统比较轻便、灵活，穿着舒适性与贴合性都比刚性外骨骼要好，从目前外骨骼的发展前景来看，柔性穿戴式外骨骼更具优势。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种柔性穿戴式外骨骼踝关节助力机器人，使外骨骼机器人的穿戴舒适性、贴合性、跟随性更高，整机的质量更小，穿戴更方便、轻巧，同时还有更高的助力效率。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔性穿戴式踝关节助力机器人，其从下到上依次包括：压力感知鞋1、助力测量装置2、小腿绑带3、纵向绑带4、大腿绑带5、柔性拉力绳6、腰部柔性穿戴织衣7，此外，其还包括有：控制驱动系统8、动力传动系统9、姿态感知模块13；

所述压力感知鞋1、小腿绑带3、纵向绑带4、大腿绑带5、柔性拉力绳6、腰部柔性穿戴织衣7穿到穿戴者身上，控制驱动系统8通过柔性连接的方式与腰部柔性穿戴织衣7连接；控制驱动系统8激励动力传动系统9，促使动力传动系统9带动柔性拉力绳6，将力沿着柔性拉力绳6和大腿绑带5、纵向绑带4、小腿绑带3传递至助力测量装置2，然后根据压力感知鞋1和姿态感知模块13的数据对穿戴者的行走姿态进行判断，对踝关节进行分别助力。

其中，包括压力感知鞋1、助力测量装置2、小腿绑带3、纵向绑带4、大腿绑带5、柔性拉力绳6的下肢部分在穿戴者左右侧各一套，平行布置。

其中，所述小腿绑带3、纵向绑带4、大腿绑带5、腰部柔性穿戴织衣7均采取多层材料复合的方式设计，由内层的柔性材料、中间层的高强度支撑材料和外层的防水材料组成，连接方式采取粘接的方式，方便根据不同的穿戴者进行调节,其沿肌肉走向分布特点为腿部多处肌肉和肌腱起到省力的作用。

其中，所述小腿绑带3固定在人体小腿三头肌的中上部，防止其受力下滑。

其中，所述压力感知鞋1、小腿绑带3、大腿绑带5、腰部柔性穿戴织衣7穿戴的舒适性、松紧程度根据穿戴者的身高、体重自行调整。

其中，所述压力感知鞋1内置检测人脚底行走着力点分布的传感器压力测量装置，并结合姿态感知模块13判断穿戴者的行走姿态，测量数据通过无线传送至控制驱动系统8，以控制动力传动系统9的工作模式。

其中，所述助力测量装置2包括：力传感器2.6；