[发明专利]基于多功能驱动器的髋关节康复外骨骼及其运动控制方法

摘要

本发明公开了一种基于多功能驱动器的髋关节康复外骨骼及其运动控制方法，髋关节康复外骨骼包括腰部结构，腿部结构，多功能驱动器、传感与控制系统，可以实现髋关节主动屈伸运动和被动外展/内收运动，左髋设计有外旋自由度，方便使用者穿戴；多功能驱动器由电机、减速器和磁流变阻尼器组成，其中，磁流变阻尼器能够以较小功耗输出较大可控制动力矩；所述控制方法是基于穿戴者步态分析，由多功能驱动器实现驱动、制动和混合制动功能，为穿戴者提供需要的康复辅助力矩。本发明髋关节康复外骨骼能量效率高、结构紧凑、便于穿戴、人机交互友好、控制精准，适用于老年人的辅助行走和髋关节术后病人的康复训练。

主权项

1.基于多功能驱动器的髋关节康复外骨骼，其特征在于：包括腰部结构、两腿部结构、两多功能驱动器，其中：腰部机构包括腰部横向板、一对腰部连接件A、一对腰部连接件B、一对腰部纵向板、腰部绑带，两腰部连接件A分别横向滑动连接于腰部横向板并可固定，两腰部连接件B各自一端分别连接有传动轴A，传动轴A的中心轴线水平但不平行于腰部横向板，两腰部连接件B一一对应通过传动轴A转动连接于两腰部连接件A，腰部绑带连接在两腰部连接件B之间，两腰部纵向板一一对应纵向滑动连接于两腰部连接件B并可固定；每个腿部结构分别包括髋部板、腿部件、腿部支撑，两腿部结构中的髋部板分别各自通过中心轴沿纵向的传动轴C与两腰部纵向板一一对应转动连接，每个腿部结构中的腿部件分别通过中心轴垂直于对应髋部板的传动轴B与对应的髋部板转动连接，每个腿部结构中的腿部支撑分别平行滑动连接于对应的腿部件并可固定，每个腿部支撑分别连接有腿部绑带；两多功能驱动器一一对应固定于两腿部结构中的腿部件，每个多功能驱动器分别包括伺服电机、行星减速器、磁流变阻尼器、一对锥齿轮，伺服电机输出轴与行星减速器的输入端传动连接，行星减速器的输出端与磁流变阻尼器的输入端传动连接，伺服电机、行星减速器、磁流变阻尼器传动连接后的整体结构固定于对应的腿部件，其中一个锥齿轮同轴固定于磁流变阻尼器的输出端，另一个锥齿轮同轴固定于对应的腿部结构中的传动轴B并与前一个锥齿轮传动啮合。