[发明专利]一种增强型下肢外骨骼机器人负重行走平衡系统及平衡方法

说明书

本发明公开了一种增强型下肢外骨骼机器人负重行走平衡系统及平衡方法，包括腰部连杆，所述腰部连杆的外壁转动连接有髋部连接件，平衡方法步骤如下：S1:当肩部负重架负重后，穿戴者抬起右腿时，从而使得其上半身部件将不可避免的向左侧倾斜；S2:使左侧肩带处于相对松弛状态，右侧肩带处于相对张紧状态，且大腿机构与髋部连接件会受到一个向右倾斜的力，从而通过第一叉头拉动活动杆；S3:当活动块向下移动至与套管内侧底部接触，从而实现对活动块位置的定位；S4:在对活动块的位置进行限定时，对髋部连接件起到了反向拉紧的作用；S5:从而最终起到平衡两个肩带压力和避免穿戴者重心倾斜过大的作用，避免穿戴者在使用时出现倾倒的情况。

技术领域

本发明涉及一种外骨骼机器人，具体是一种增强型下肢外骨骼机器人负重行走平衡系统及平衡方法。

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。

然而现有的外骨骼机器人缺少一种平衡方法，其在负重行走过程中，穿戴者的重心容易出现较大倾斜，穿戴者的双肩受力不平衡，从而使穿戴者在使用过程中容易出现倾倒的情况。

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负重行走平衡系统及平衡方法，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负重行走平衡系统，包括支架，所述支架的顶部固定连接有肩带，所述支架的顶部对称设置有两个肩部承重架，所述支架的底部侧壁对称固定贯穿设有第一横杆与第二横杆，所述第一横杆、第二横杆的两端共同固定连接有两个腰部连杆，所述腰部连杆的外壁转动连接有髋部连接件，所述髋部连接件的下方设置有大腿机构，所述大腿机构的外壁固定连接有连接板，所述连接板的顶端与髋部连接件铰接，所述大腿机构与髋部连接件的外壁共同铰接有阻尼机构。

作为本发明进一步的方案：所述阻尼机构包括套管，所述套管的内壁滑动连接有活动块，所述套管的顶部设置有第一弹簧，所述活动块的底部固定连接有活动杆，所述活动杆的底端贯穿套管的内壁，所述活动杆位于套管内部的外壁活动套接有第二弹簧。

一种增强型下肢外骨骼机器人负重行走平衡方法，其平衡方法步骤如下：

S1:当肩部负重架负重后，穿戴者抬起右腿时，由于重心的变化，从而使得其上半身部件将不可避免的向左侧倾斜；

S2:使左侧肩带处于相对松弛状态，右侧肩带处于相对张紧状态，且大腿机构与髋部连接件会受到一个向右倾斜的力，从而通过第一叉头拉动活动杆，使活动块对第二弹簧进行压缩，利用第二弹簧的弹性产生抵抗上半身部件侧倾的阻尼；

S3:当活动块向下移动至与套管内侧底部接触，从而实现对活动块位置的定位；

S4:在对活动块的位置进行限定时，对髋部连接件起到了反向拉紧的作用，避免髋部连接件进一步发生转动，从而避免穿戴者重心倾斜过大；

S5:从而最终起到平衡两个肩带压力和避免穿戴者重心倾斜过大的作用，避免穿戴者在使用时出现倾倒的情况。