[发明专利]一种辅助潜水用踝关节外骨骼机器人系统

说明书

本发明提供了一种辅助潜水用踝关节外骨骼机器人系统,包括基础结构，基础结构上设置有传感装置、控制装置、驱动装置以及防水装置，传感装置与控制装置电连接，所述控制装置与驱动装置电连接并控制驱动装置运动；基础结构包括设置在小腿上的小腿紧固件和套设在脚掌上的脚蹼；传感装置用于检测人体的运动信息以及脚蹼与水的作用力，控制装置用于接收并处理传感装置获取的信息，驱动装置用于带动踝关节进行转动运动；防水装置用于对机器人系统的防水保护。通过传感装置检测人体的运动信息和脚蹼与水的作用力，由控制装置对信息做分析和处理，从而控制驱动装置运动，为踝关节转动助力，有助于减少水下使用者的能量消耗。

技术领域

本发明涉及水下机器人设备技术领域，具体地，涉及一种辅助潜水用踝关节外骨骼机器人系统。

背景技术

水下机器人是探索海洋的重要工具。由于海洋环境复杂，在很多情况下需要人遥控机器人机器人。对于更为复杂的情况，需要人类直接进行水下作业。人类由于生理结构不适合水中运动，在水下作业中表现出许多运动机能不足的问题。

外骨骼机器人能有效增强人体运动机能。如陆地外骨骼实现了人类负重能力增强、能量消耗减小以及运动功能康复等。

现有公告号为CN205127318U的中国专利，公开了一种穿戴式水下辅助推进装置，包括机械外骨骼系统、一对手臂动力推动装置、一对腿部动力推动装置和电源模块，所述一对手臂动力推动装置、一对腿部动力推动装置分别安装在机械外骨骼系统的手臂前端和脚末端，所述腿部动力推动装置包括一对腿部拨片驱动电机、腿部关节轴、腿部转轴和一对腿部拨水片，所述腿部转轴通过轴承活动安装在机械外骨骼系统上的脚末端，所述一对腿部拨水片呈弧形，并分别通过腿部关节轴和腿部转轴分别与一对腿部拨片驱动电机的动力轴传动相连。

现有技术中机械外骨骼系统上的脚末端设置有腿部拨水片，并由腿部拨水片拨水辅助使用者水下游动。发明人认为现有技术中的机械外骨骼节约使用者能量消耗的效果差，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种辅助潜水用踝关节外骨骼机器人系统。

根据本发明提供的一种辅助潜水用踝关节外骨骼机器人系统,包括基础结构，所述基础结构上设置有传感装置、控制装置、驱动装置以及防水装置，所述传感装置与控制装置电连接，所述控制装置与驱动装置电连接并控制驱动装置运动；所述基础结构包括设置在小腿上的小腿紧固件和套设在脚掌上的脚蹼；所述传感装置用于检测人体的运动信息以及脚蹼与水的作用力，所述控制装置用于接收并处理传感装置获取的信息，所述驱动装置用于带动踝关节进行转动运动，从而带动脚蹼划动；所述防水装置用于对机器人系统的防水保护。

优选地，所述传感装置包括防水惯性传感器，所述防水惯性传感器在小腿紧固件和脚蹼上均设置有一组，位于所述小腿紧固件上的防水惯性传感器用于检测小腿的运动状态，位于所述脚蹼上的防水惯性传感器用于检测脚部的运动状态。

优选地，所述传感装置还包括防水力传感器，所述防水力传感器设置在脚蹼上，且所述防水力传感器用于检测脚蹼与水之间的作用力。

优选地，所述控制装置包括微处理器，所述微处理器用于接收并处理传感装置获取的信息，且所述微处理器还用于控制驱动装置运动。

优选地，所述驱动装置包括双向滑轮、前传动线、后传动线以及用于驱动双向滑轮转动的驱动件，所述双向滑轮转动架设在小腿紧固件上，所述前传动线远离双向滑轮的一端与脚蹼的脚背位置固定连接，所述后传动线远离双向滑轮的一端与脚蹼的脚后跟位置固定连接。

优选地，所述驱动件包括防水电机，所述防水电机的输出轴与双向滑轮同轴固定连接，且所述防水电机与控制装置电连接。