[发明专利]可行走的主动式机械装置

说明书

本发明公开了一种可行走的主动式机械装置，具有可穿戴结构以穿戴在操作者的全身，操作者在佩戴可行走的主动式机械装置时，可提升和搬运重物同时进行行走操作；所述可行走的主动式机械装置包括可穿戴部、控制器、传感器组件和动力源；传感器组件包括肌电图传感器，所述肌电图传感器附接到操作者的皮肤并且用于测量肌电图信号，所述肌电图信号是通过使用电极感测肌肉收缩时肌肉纤维中出现的微小电位差而获得的信号；所述肌电图传感器附接到操作者的位置基于操作者的步态周期来确定。该可行走的主动式机械装置，可以穿戴在操作者全身，且设置相应的传感器和控制器，可实现重物的搬运和操作者行走的精确控制。

技术领域

本发明属于可穿戴机械人领域，涉及一种可行走的主动式机械装置。

背景技术

为了帮助人们承受负载或搬运相当重的重物，已知使用必须将重物的重量转移到身体的装置。人们通过减轻操作员的手臂所支撑的力来尽可能多地处理重物，从而避免使得手臂受力过大。为此已经开发了许多可穿戴设备辅助搬运重物并将由重物产生的力传递到人的上半身。

公开号CN111300377A的中国专利申请公开了一种基于钢丝驱动下肢穿戴增强型外骨骼机器人，包括背板基座、电池、髋关节驱动器和膝关节驱动器，所述背板基座一侧设置有电池。其通过钢丝传动技术将整个动力机构缩小并集成到使用者的背部，缩小了关节处的结构，减小腿部机构的整体厚度，减小运动偏转惯量，同时取消了传统外骨骼设备在关节处安装的电机和减速单元，所有的动力通过钢丝传动技术到达各个驱动关节，从而使得设备小型化，轻量化。

公开号CN110883762 A的中国专利申请公开了一种腰部髋关节驱动增强型外骨骼，包括腰托、背部集成单元和背部挡板，所述腰托一侧壁中部通过螺钉连接有所述背部集成单元。有益效果在于：本发明结合齿轮减速机和同步轮减速带的混合传动链技术并结合实时的力反馈技术，将整个动力机构和伺服驱动器分散到人体各处，缩小了关节处的结构，减小腿部机构的整体厚度，减小运动偏转惯量，取消了传统外骨骼设备在关节处直接安装的电机和减速单元，从而使得设备小型化，轻量化。

上述外骨骼均存在如下的缺陷，可穿戴结构仅设置在上半身，在减轻上肢受力的同时，其结构重量和搬运重物的重量传递到操作者身上，导致操作者身体承受的负载没有减轻，限制了操作者搬运重物的重量；另外，可穿戴结构不带有行走装置，不能增强操作者腿部肌肉力量，也降低了操作者搬运重物的持久性。

发明内容

本发明为克服上述缺陷，本发明提供了一种可行走的可行走的主动式机械装置，具有可穿戴结构以穿戴在操作者的全身，包括腿部、腰腹部、背部和肩部；操作者在佩戴可行走的主动式机械装置时，可提升和搬运重物同时进行身体的伸展、屈曲、内收、外展等行走操作。

本发明采用的技术方案如下：

可行走的主动式机械装置，包括可穿戴部、控制器、传感器组件和动力源，所述的可穿戴部是辅助操作者搬运重物和行走的部件，其包括上穿戴支撑部、腰带、腿部支撑和底鞋；所述上穿戴支撑部佩戴在操作者的肩部和背部，与腰带固定连接，并起提升和搬运重物的作用，所述腰带是佩戴在操作者腰部的部分，支撑关节部件和支撑臂，且所述动力源和控制器均固定连接在腰带上；所述腿部支撑用于支撑操作者的腿，所述腿部支撑设置在操作者的左腿和右腿中的每一个的外侧上，且左腿和右腿上的腿部支撑结构相同；腿部支撑设有膝关节，腿部支撑通过踝关节与底鞋相连，腿部支撑通过髋关节与腰带相连；所述传感器组件包括超声波传感器、陀螺仪传感器、加速度传感器和肌电图传感器；所述超声波传感器设置在支撑臂上，用于测量重物的位置；陀螺仪传感器测量操作者上身的倾斜度；肌电图传感器可以附接到操作者的皮肤并且可以测量肌电图信号；传感器组件与控制器相连。

作为进一步的技术方案，所述的腰带包括支撑操作者腰部的柔性支撑垫和连接到支撑垫以围绕操作者胃部的腰带固定部分。