[实用新型]一种辅助负重型下肢外骨骼助力机器人

说明书

本实用新型提供一种辅助负重型下肢外骨骼助力机器人包括脚部及小腿模块、膝关节及大腿模块、髋关节及腰部模块和背部模块；膝关节及大腿模块的膝关节处设置有膝关节一体电机模块，髋关节及腰部模块包括设置在髋关节处的髋关节一体电机模块和腰部弧形滑动模块；脚部及小腿模块具有两个转动自由度，脚部及小腿模块与膝关节一体电机模块连接以形成一个转动自由度；髋关节一体电机模块的两个输出端分别与膝关节及大腿模块和腰部弧形滑动模块连接以形成一个转动自由度；腰部弧形滑动模块具有一个转动自由度，腰部弧形滑动模块和背部模块连接以形成一个转动自由度。本外骨骼助力机器人具有结构简单、占用体积较小、与人体契合度高等优点。

技术领域

本实用新型涉及下肢外骨骼机器人领域，特别涉及一种辅助负重型下肢外骨骼助力机器人。

背景技术

自进入二十一世纪以来，国内外对下肢外骨骼机器人进行了大量的研究，尤其以美国为代表的相关研究代表了下肢外骨骼领域的一流水平，而这些下肢外骨骼研究中最重要的应用领域就是构建辅助单兵作战的外骨骼机器人系统。纵观国内外的现有的研究成果，能帮助穿戴者增加负重能力的产品并不多，它们普遍具有机体结构复杂、占用体积大、质量大、与人体契合度差、负重能力差、续航能力差、不能适应多种室外地形环境的问题，且国内尚未有一款成熟的产品面世。因此，设计开发一款能较好解决上述问题的辅助负重型下肢助力外骨骼机器人是十分有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种辅助负重型下肢外骨骼助力机器人，本辅助负重型下肢外骨骼助力机器人具有结构简单、占用体积较小、与人体契合度高、续航能力强及负载重量大等优点。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种辅助负重型下肢外骨骼助力机器人包括脚部及小腿模块、膝关节及大腿模块、髋关节及腰部模块和背部模块；所述膝关节及大腿模块的膝关节处设置有膝关节一体电机模块，所述髋关节及腰部模块包括设置在髋关节处的髋关节一体电机模块和腰部弧形滑动模块；所述脚部及小腿模块具有两个转动自由度，所述脚部及小腿模块与所述膝关节及大腿模块通过所述膝关节一体电机模块相连接以形成一个转动自由度；所述髋关节一体电机模块的两个输出端分别与所述膝关节及大腿模块和所述腰部弧形滑动模块连接以形成一个转动自由度；所述腰部弧形滑动模块具有一个转动自由度，所述腰部弧形滑动模块和所述背部模块连接以形成一个转动自由度，且所述背部模块的两侧分别安装有一个所述髋关节及腰部模块。

进一步地，所述脚部及小腿模块包括脚板、连接轴、脚部弧形件和小腿杆；所述脚板通过所述连接轴与所述脚部弧形件的一端转动连接以形成一个被动的转动自由度；所述小腿杆的一端与所述脚部弧形件的另一端转动连接以形成一个被动的转动自由度；优选地，所述连接轴的安装面为法兰结构。

进一步地，所述小腿杆由两个凹型件拼焊而成，且所述小腿杆为内部中空的矩形管结构；每个所述凹型件的一端均设置有第一轴承，所述脚部弧形件的另一端设置有第一键槽孔，销轴穿过所述第一轴承和所述第一键槽孔以将所述小腿杆的一端与所述脚部弧形件转动连接，且所述脚部弧形件的另一端位于两个所述第一轴承之间。

进一步地，所述脚部及小腿模块还包括脚部磁环模块，所述脚部磁环模块包括第一霍尔传感器组件、脚部磁环载体零件和第一径向磁化的磁环；所述小腿杆的一端设置有U形安装口，所述脚部磁环载体零件设有第二键槽孔，所述脚部磁环载体零件和所述脚部弧形件的另一端均设置在所述U形安装口中，所述销轴穿过所述第二键槽孔，所述销轴分别与所述脚部弧形件的另一端和所述脚部磁环载体零件固定连接；所述第一径向磁化的磁环胶接固定在所述脚部磁环载体零件上，所述第一霍尔传感器组件胶接固定在所述小腿杆的一端内侧壁上，且所述第一霍尔传感器组件靠近所述脚部弧形件的另一端并与所述脚部磁环载体零件之间具有空隙。