一种拟人化的下肢助力外骨骼机器人

摘要

一种拟人化的下肢助力外骨骼机器人，它涉及一种外骨骼机器人，以解决现有的外骨骼式机器人存在运动空间耦合度低，穿戴舒适性差，可靠性、适应性差以及电机需求功率较大的问题，它包括上体后背部、左腿和右腿，左腿和右腿分别包括髋部驱动系统、膝部驱动系统和脚部穿戴系统；腰部后侧连接板与负载安装板转动连接；带有编码器的第一电机和第一减速器均安装在髋关节支板上，带有编码器的第一电机的输出端与第一减速器的输入端连接，髋关节连接板能在竖直平面内转动；大腿伸缩板与髋关节连接板可拆卸连接，主驱动机构的输出端与小腿连接板连接；弹性板的下表面与脚部橡胶鞋底的上表面粘接。本发明用于助力行走。

主权项

一种拟人化的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于：它包括上体后背部(A)、左腿和右腿，左腿和右腿分别均包括髋部驱动系统(B)、膝部驱动系统(C)和脚部穿戴系统(D)；上体后背部(A)包括布背带(1)、橡胶后背板(2)、连接板(5)、负载安装板(7)、腰部后侧连接板(9)、转动限位板(10)、腰部后侧转动轴(12)、罩壳(17)、第一倾角传感器(4)、两个腿连接转动板(14)和两个弹性部件(11)；负载安装板(7)水平设置，罩壳(17)盖合在负载安装板(7)上，腰部后侧连接板(9)、转动限位板(10)、腰部后侧转动轴(12)、两个腿部连接转动板(14)和两个弹性部件(11)位于罩壳(17)内，橡胶后背板(2)倾斜设置，橡胶后背板(2)安装在负载安装板(7)上，连接板(5)插装在负载安装板(7)上，腰部后侧连接板(9)与负载安装板(7)转动连接，腰部后侧连接板(9)和转动限位板(10)连接为一体，腰部后侧转动轴(12)竖直设置，两个腿连接转动板(14)对接后分别与腰部后侧转动轴(12)转动连接，腰部后侧转动轴(12)的上端与腰部后侧连接板(9)固定连接，负载安装板(7)与腰部后侧连接板(9)之间并列设置有两个弹性部件(11)，两个弹性部件(11)均与负载安装板(7)与腰部后侧连接板(9)连接，转动限位板(10)能限制腰部后侧连接板(9)上连接的两个腿连接转动板(14)的转向，布背带(1)的上部(1‑1)与橡胶后背板(2)连接，布背带(1)的下部两侧(1‑4)分别与连接板(5)的两端连接，第一倾角传感器(4)安装在橡胶后背板(2)上；每个所述髋部驱动系统(B)包括外壳(22)、弯折腰带(20)、髋关节连接板(24)、髋关节支板(23)、带有编码器的第一电机(21)、第一减速器(26)和伸缩机构(63)，外壳(22)将带有编码器的第一电机(21)和第一减速器(26)包覆，带有编码器的第一电机(21)和第一减速器(26)均安装在髋关节支板(23)上，带有编码器的第一电机(21)的输出端与第一减速器(26)的输入端连接，第一减速器(26)的输出端与髋关节连接板(24)转动连接，髋关节连接板(24)能在竖直平面内转动，髋关节连接板(24)上设置有能限制髋关节连接板(24)转动角度的呈水平布置的第一限位面(24‑1)和呈倾斜布置的第二限位面(24‑2)，所述弯折腰带(20)的弯折角度为90度，弯折腰带(20)的其中一端插装在髋关节支板(23)上，弯折腰带(20)能水平往复移动，弯折腰带(20)的另一端安装有伸缩机构(63)，伸缩机构(63)与相应的腿连接转动板(14)连接；每个所述膝部驱动系统(C)包括大腿伸缩板(36)、大腿连接板(37)、小腿连接板(44)和主驱动机构，大腿伸缩板(36)与髋关节连接板(24)可拆卸连接，大腿伸缩板(36)插装在大腿连接板(37)上，且大腿伸缩板(36)能上下移动，主驱动机构与大腿连接板(37)连接，主驱动机构的输出端与小腿连接板(44)连接，主驱动机构能带动小腿连接板(44)在竖直平面内转动，且小腿连接板(44)能上下移动；每个所述脚部穿戴系统(D)包括U形连接板(51)、脚部捆绑布带(54)、脚部支撑架(55)、弹性板(57)、脚部橡胶鞋底(58)和三个第一薄膜压力传感器(59)，所述脚部支撑架(55)包括底板(55‑1)和与底板(55‑1)一体制成的两个立式支耳(55‑2)，两个立式支耳(55‑2)竖直设置在底板(55‑1)的两侧边上，U形连接板(51)的中部与小腿连接板(44)的下端转动连接，U形连接板(51)的两端分别与两个立式支耳(55‑2)转动连接，脚部捆绑布带(54)捆绑在两个立式支耳(55‑2)的外侧面上，底板(55‑1)的另一端的下表面与弹性板(57)的一端(57‑1)的上表面固接，弹性板(57)的下表面与脚部橡胶鞋底(58)的上表面粘接，底板(55‑1)的上表面上安装有三个第一薄膜压力传感器(59)。