[发明专利]下肢外骨骼机器人

说明书

本发明公开了一种下肢外骨骼机器人，包括胯部支架、连接于胯部支架左边的左腿支架以及连接于胯部支架右边的右腿支架；所述左腿支架和右腿支架均包括角度调节器和小腿伸缩杆；所述角度调节器的上端与对应的左腿支架或者对应的右腿支架固定连接，以及角度调节器的下端与对应的小腿伸缩杆的上端铰接；角度调节器包括外壳以及安装于外壳内部的铰接轮和锁紧机构；所述铰接轮转动连接于外壳的内部，并且铰接轮与所述锁紧机构通过牵引绳连接，以及铰接轮与小腿伸缩杆的上端连接；通过锁紧机构锁死牵引绳，进而防止小腿伸缩杆与对应的角度调节器之间的夹角减小。本发明减少了人体处于下蹲姿势的体力支出，同时避免了复杂的电路结构，降低故障率。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种下肢外骨骼机器人。

背景技术

外骨骼机器人并不是为代替人力，而是与人结合，赋予穿戴着更多的能力、力量，主要分为医疗场景和消费级场景。医疗场景，让身体有残疾的人能够站起来意义非凡，不可逆损伤市场，主要针对的是肌肉、骨骼、神经、软组织损伤和老化造成行动不便的人群，这一类人群约2500万；工业场景，生产适用于膝盖、大腿、手臂等单个部件形式的产品，总体潜在市场超过260万个。消费级场景，针对有需要较长时间行走与站立的人群或职业(例如：导游、警察、户外活动等细分行业与用途市场)，老年人(老龄化及康养市场)、行动不便人士等市场，这部分的市场没有确定参数，但空间十分巨大。

对于下肢外骨骼机器人，目前已经公开的结构多种多样，但大部分结构复杂，将机械结构和电子传感器、控制器等结合，使得造价高，市场销售价格更高，为推广使用的增加了很大的阻力。另外，通过电子设备进行反馈、控制等，故障率偏高，一旦出故障，维修费用也高，从而导致了后期使用维护的成本高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种下肢外骨骼机器人，包括胯部支架、连接于胯部支架左边的左腿支架以及连接于胯部支架右边的右腿支架；

所述左腿支架和右腿支架均包括角度调节器和小腿伸缩杆；所述角度调节器的上端与对应的左腿支架或者对应的右腿支架固定连接，以及角度调节器的下端与对应的小腿伸缩杆的上端铰接；

所述角度调节器包括外壳以及安装于外壳内部的铰接轮和锁紧机构；所述铰接轮转动连接于外壳的内部，并且铰接轮与所述锁紧机构通过牵引绳连接，以及铰接轮与小腿伸缩杆的上端连接；通过锁紧机构锁死牵引绳，进而防止小腿伸缩杆与对应的角度调节器之间的夹角减小。

本发明的有益效果体现在：

佩戴方法：胯部支架固定于人体胯部，左腿支架和右腿支架分别佩戴于人体的左腿和右腿，具体是左腿支架的角度调节器沿着左大腿延伸且位于左大腿的外侧，而左腿支架的小腿伸缩杆固定于左小腿。同理，右腿支架的佩戴方式相同。整个设备采用纯机械设计，无电子零件，结构稳定，耐用。

使用方法：通过角度调节器设定小腿伸缩杆与对应的角度调节器之间的锁定角度，左腿支架的锁定角度和右腿支架的锁定角度相同。设定好后；两个小腿伸缩杆的下端支撑于地面，人体在下蹲的过程中，两个小腿伸缩杆带动对应的铰接轮摆动，人体大腿与小腿之间的夹角减小至设定的锁定角度后，小腿伸缩杆与对应的角度调节器则无法转动。在这个状态下，人体大部分的重量通过胯部支架传递至左腿支架和右腿支架，最后传递至地面，而人体的腿部仅仅是起到稳定重心，保持人体平衡的作用，无需大腿施力以承受身体的重量。腿部施力大大减小后，可以使腿部长时间内保持弯曲状态，避免了腿麻、腿软等导致的下蹲姿势保持时间短的问题，特别适用于操作类的工作，大幅度降低了体力支出以及工作劳动强度。如需调整下蹲的幅度，则重新设置角度调节器的锁定角度即可。

优选地，所述胯部支架设有背带，捆紧于人体腰部的插扣组件，以及用于兜住人体臀部的护臀带。

背带挂于人体的双肩，用于防止整个设备下滑。护臀带在保持腿部弯曲状态下，起到承重，增大与人体接触面积，提高佩戴舒适度的作用。