[实用新型]一种具有自平衡性的助力行走外骨骼机器人系统

摘要

本实用新型公开一种具有自平衡性的助力行走外骨骼机器人系统，该系统采用了多传感器融合技术，脚底压力检测模块将测得的压力数值通过无线通信模块发送给腰部单片机，腰部单片机实时读取左右两大腿、小腿以及腰部五个姿态检测传感器的数值，并结合脚底压力数值判断人体所处的行走状态，进而协同控制背部控制外骨骼机器人系统上下移动的电机，使人体行走时重心变化符合稳定行走的状态。当人体行走时左右两侧在冠状面内与竖直方向夹角超出阈值时，腰部的单片机会驱动控制外骨骼机器人系统在冠状面内转动的电机，使人体在冠状面内稳定行走，在一定程度上保证了使用者的安全，也提高了舒适性。

主权项

1.一种具有自平衡性的助力行走外骨骼机器人系统，其特征在于，该系统包括外骨骼机器人骨架（1）、腰部模块（2）、脚底模块（3）、运动模块（4）；其中，所述的外骨骼机器人骨架（1）包括背部机构（101）、腰部机构（102）和一组腿脚机构（103），所述的背部机构（101）的两端分别可伸缩连接一个腰部机构（102），且所述的腰部机构相对于背部机构（101）可转动；每个腰部机构（102）各连接一个腿脚机构；所述的腿脚机构（103）包括依次可转动连接的髋关节（1031、1032）、可伸缩大腿（1033、1034）、膝关节（1035、1036）、可伸缩小腿（1037、1038）、踝关节（1039、1040）和脚（1041、1042），以及位于所述的髋关节（1031、1032）、膝关节（1035、1036）上的关节限位机构（1043）；所述的腰部模块（2）包括腰部单片机（21）、腰部无线通信模块（22）和至少五个姿态检测传感器（23、24、25、26、27），所述的姿态检测传感器（23、24、25、26、27）分别固定在所述的骨架的左大腿（1033）、右大腿（1034）、左小腿（1037）、右小腿（1038）和背部机构（101）上，用于获取人体各部位与竖直方向的角度偏移以及三轴加速度值；所述的脚底模块（3）包括电连接的压力传感器（31）、脚底单片机（32）、脚底无线通信模块（33），所述的压力传感器（31）用来检测被穿戴者的脚踩力，所述的脚底单片机（32）对传感器产生的电信号转换为数字信号，通过脚底无线通信模块（33）发送给腰部模块（2）；所述运动模块（4）包括位于左右髋关节（1031、1032）、膝关节（1035、1036）的四个腿部电机（41、42、43、44）、放置所述的外骨骼机器人骨架（1）的跑步机（45），所述的跑步机（45）包括皮带（451）和支撑架（452），所述的骨架的背部机构（101）连接在所述的跑步机的支撑架（452）上，通过驱动固定在支撑架（452）上的腰部电机，实现所述的外骨骼机器人骨架（1）的移动和摆动；通过位于腿部的姿态检测传感器和脚底的力敏传感器检测使用者的姿态，并将数据发送给腰部单片机，通过腰部单片机控制位于左右髋关节、膝关节的四个腿部电机和腰部电机，辅助使用者走路。