[发明专利]一种人体下肢外骨骼机器人

说明书

本发明公开了一种人体下肢外骨骼机器人；包括机械机构和控制系统，所述机械机构包括背板和固定架；所述背板靠近底部的一侧与所述固定架连接，所述固定架为一个四边形的框架，用于固定在人体的腰腹处；所述固定架的两侧对称设有大腿杆，所述大腿杆的下方连接有小腿杆；所述小腿杆底部连接测力鞋；通过弹性组件改变下蹲或者弹跳中的支撑力，运动恢复之后时增加助力，通过可变刚性支撑，增加使用舒适度，减小对穿戴者运动幅度的束缚，提升穿戴者恢复效率；通过对足底压力数据的分析处理，对足底压力角度进行纠正，对于压力值提取更加精确，减小行为误差。

技术领域

本发明属于外骨骼辅助设备领域，尤其涉及一种人体下肢外骨骼机器人。

背景技术

外骨骼是指围绕在身体之外的谷歌且能够起到保护内部气管，或者辅助运动的作用，外骨骼机器人融合了传感技术、控制理论、信心传递、机电系统控制等，为穿戴者提供辅助的机械机构综合技术；下肢外骨骼机器人就是一种能够辅助人体行走的机器人，能够提供助行、减压、保护等功能；外骨骼机器人应用广泛，无论是在民用、商用还是军事应用都蕴含着无限的潜质。

现有的下肢外骨骼机器人设计成本高，并且不能完全模仿人的走路动作，尤其是对于通过采集运动信息来获取外骨骼机器人的运动信息过程，信息采集难度较大，采集数据准确性差，受人为影响比较大，造成信号采集误差较大；并且外骨骼机器人的结构设计不合理、驱动系统不适当，容易对穿戴者造成伤害；并且现有的大多数下肢外骨骼机器人为刚性结构，调节不便，影响穿戴舒适度，在一定程度上会限制穿戴者的运动；影响穿戴者使用。刚性外骨骼一定成度影响了穿戴者的恢复训练速度，恢复效率低，辅助效果较差。

中国专利申请号201920381024.4公开了一种外骨骼机器人，包括外骨骼机器人本体和传感器；外骨骼机器人本体包括上部支撑结构、髋部杆件、大腿杆件、小腿杆件、足部构件、髋关节、膝关节、踝关节；传感器包括检测足底压力的薄膜应变片传感器、检测关节角度的编码器、检测关节处力/力矩的力传感器、检测运动速度/加速度的姿态传感器、检测肌肉张力的电容式传感器，还设有连接绑带，连接绑带上固定与人体皮肤非接触的电容式传感器，电容式传感器包括至少一个电极贴片。上述技术方案采集数据准确性差，受人为影响比较大，造成信号采集误差较大。

中国专利申请号201710759274.2公开了一种外骨骼机器人，该外骨骼机器人包括髋关节部件、大腿支撑部件、膝关节部件、小腿支撑部件及脚部支撑部件。本发明通过采用外骨骼机器人的髋关节驱动组件包括髋关节摩擦轮以摩擦驱动髋关节传动组件，和/或膝关节驱动组件包括膝关节摩擦轮以摩擦驱动膝关节传动组件，进而带动关节运动的方式。上述技术方案，刚性结构，调节不便，影响穿戴舒适度，在一定程度上会限制穿戴者的运动；影响穿戴者使用。

发明内容

针对现有技术不足，本发明的目的在于提供了一种人体下肢外骨骼机器人，通过设置的大腿杆和小腿杆完成人体运动模拟方式，同时结合设置的弹性组件，两者共同作用，通过弹性组件改变下蹲或者弹跳中的支撑力，运动恢复之后时增加助力，通过可变刚性支撑，增加使用舒适度，减小对穿戴者运动幅度的束缚，提升穿戴者恢复效率；通过对足底压力数据的分析处理，对足底压力角度进行纠正，对于压力值提取更加精确，减小行为误差；对足底压力进行区域划分，增加足底压力变化采集数据的准确性；增加准确性减小数据采集的误差，及时得到信息反馈，进一步提升外骨骼机器人对穿戴者的辅助监测的准确性。

本发明提供如下技术方案：

一种人体下肢外骨骼机器人；包括机械机构和控制系统，所述机械机构包括背板和固定架；所述背板靠近底部的一侧与所述固定架连接，所述固定架为一个四边形的框架，用于固定在人体的腰腹处；所述固定架的两侧对称设有大腿杆，所述大腿杆的下方连接有小腿杆；所述小腿杆底部连接测力鞋；所述小腿杆的内侧设有弹性组件，所述弹性组件与所述测力鞋远离小腿杆的一侧连接，所述弹性组件的另一端连接有支座；所述大腿杆额小腿杆均设有固定带，通过固定带固定在使用者腿部；