[发明专利]一种轻量化人体助力装置

说明书

本发明涉及一种轻量化人体助力装置，包括设置在人体踝关节一侧的第一支撑机构、设置在踝关节另一侧的第二支撑机构和设置在人体踝关节处，匹配人体踝关节生物特征的驱动执行器；驱动执行器固定在人体脚踝处；第一支撑机构设置在人体小腿处，第二支撑机构设置在人体脚掌处；驱动执行器可驱动第二支撑机构带动脚掌绕脚踝处旋转，使脚掌相对小腿摆动。驱动执行器设置在踝关节处，在踝关节处发力，通过第一支撑机构和第二支撑机构传递至踝关节两侧，实现踝关节一侧肢体实现相对踝关节另一侧肢体的相对摆动，使得本装置以生物体自身踝关节为旋转点，实现辅助发力，相较于现有机械外骨骼，更匹配人体使用操作。

技术领域

本发明属于人体外骨骼助力领域，具体涉及一种轻量化人体助力装置。

背景技术

人体的助力装置又称为外骨骼，主要用于人体体能增强，降低运动新陈代谢，提高运动能力，亦或者医疗康复领域，能使失能的残障人士和老年人重新获得运动能力。应用于人体的助力装置从发展角度仍处于早期阶段，受制于传感器技术，驱动技术，控制技术，执行器功率密度等问题，经典助力装置结构设计庞大，质量重，成本高，动作僵硬，导致其助力效果有限，往往是局部省力，整体费力，仅处在概念产品或者科研阶段，并没有成规模市场应用出现。

如专利申请号为：201710484212.5申请名称为：一种外骨使用的踝关节助力，包括电机、减速器、传动力臂组件、传动固定结构、踝关节传动组件、丝杆升降组件、鞋底,所述电机输出的扭矩通过减速器、传动力臂组件驱动踝关节传动组件转动，并可通过具有伸缩功能的丝杆升降组件调节踝关节传动组件与鞋底的距离，以适应不同穿戴者的脚踝高度。

又如专利申请号为：202010046488.7，申请名称为：踝关节助力外骨骼，包括脚部支撑板、底部与脚部支撑板固定相连的脚踝穿戴组件、与脚踝穿戴组件顶部转动连接的腿部穿戴组件和用于驱动脚踝穿戴组件相对于腿部穿戴组件转动的电磁驱动机构；电磁驱动机构包括导向筒、滑动安装于导向筒中的驱动杆、带动驱动杆移动的磁体件和驱动磁体件沿导向筒移动的电磁线圈，电磁线圈套于导向筒的外侧，磁体件位于电磁线圈中，驱动杆的一端置于导向筒中并与磁体件相连，驱动杆的另一端伸出导向筒，通过电磁驱动机构驱动脚踝穿戴组件相对于腿部穿戴组件转动。

在现有设计中，如上所示，多采用铰接销、轴作为踝关节传动组件，以传动力臂组件、导向杆等硬性连接直接限定脚踝运动，使得装置整体动作僵硬，导致脚掌只能以设备的踝关节传动组件为旋转中心，进行前后旋转，由于设置在踝关节传动组件两侧的硬连接，直接限制脚部无法左右倾斜，导致人体无法自由活动；

同时，以铰接销、轴作为踝关节传动组件，与人体脚踝接触匹配性差，极易磨损皮肤，对使用者造成伤害。

发明内容

本发明要解决的技术问题：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种轻量化人体助力装置。

本发明的技术方案：包括设置在人体踝关节一侧的第一支撑机构、设置在所述踝关节另一侧的第二支撑机构和设置在人体踝关节处，匹配人体踝关节生物特征的驱动执行器；所述驱动执行器可驱动所述第一支撑机构和第二支撑机构以踝关节为旋转中心相对摆动。

进一步的，所述驱动执行器固定在人体脚踝处；所述第一支撑机构设置在人体小腿处，所述第二支撑机构设置在人体脚掌处；

所述驱动执行器可驱动所述第二支撑机构带动脚掌绕脚踝处旋转，使脚掌相对小腿摆动。

进一步的，设有用于检测脚掌与地面间压力的发力意图传感器，所述发力意图传感器通过计算检测脚掌与所述发力意图传感器间压力的大小，计算出穿戴者自身的发力意图。

进一步的，所述第一支撑机构包括可固定在人体小腿部的第一支撑带和连接所述第一支撑带与所述驱动执行器的第一支撑臂；所述第一支撑臂可将所述驱动执行器输出的扭矩传递到第一支撑带上。