[实用新型]步态发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种步态发生器，可以模拟人行走时踝关节的运动轨迹。属于机电一体化产品技术领域。

背景技术

随着科技进步和人民生活水平的提高，对人的研究越来越多，世界上出现了各种仿人机器人，但对人体运动步态的模拟装置则研究较少，而不同的人，其运动步态是不一样的，所以人体的运动步态可以对人的研究提供一些重要的参数，特别是踝关节的步态轨迹。因此，研究一种模拟人行走时踝关节的运动轨迹的装置显得尤为重要。

目前对于人体下肢运动模拟的装置主要有两类：踏板式步态发生器和外骨骼式步态发生器。这两种装置均能起到模拟人行走时下肢运动的作用，但各有优缺点。

外骨骼式步态发生器采用完全模拟人体下肢的结构，它能模拟髋关节、膝关节和踝关节的运动轨迹。但在其效果方面，髋关节和膝关节的模拟效果远好于踝关节的模拟效果。

踏板式步态发生器则针对外骨骼式的缺点进行改进，它可以更好地模拟人体踝关节的运动轨迹。对人的身高也无限制，还能模拟人在不同行走模式（如：平地走，上、下楼梯）下踝关节的运动轨迹。虽然踏板式步态发生器对踝关节运动轨迹的模拟效果好于外骨骼式的模拟效果，但目前只能进行单个行走模式的模拟，故其效果也并不是十分的理想。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型的步态发生器，它具有结构紧凑，制造成本低，体积小，重量轻，性能稳定，易控制等特点。

为达到上述目的，本实用新型的构思是：

步态发生器，包括两套单脚模拟装置，其特征在于：两套单脚模拟装置对称地布置在底板上构成完整的步态发生器，每个单脚模拟装置包括一个水平移动机构和一个五杆机构。

所述的水平移动机构，其电机、直线导轨、丝杆安装在同一块板上，电机输出传递给小带轮，然后通过皮带传递大带轮，大带轮与丝杆相连，最后丝杆传递给水平移动板，转化为水平移动板的水平移动，在丝杆两边装有直线导轨，直线导轨用于承载竖直方向的载荷。

所述的五杆机构，其电机安装在电机支板上，通过带传动将电机输出传递给丝杆，进而传递给连杆，连杆再通过连接耳传递给踏板，实现竖直移动。丝杆两边装有导柱，导套安装在连杆上，保证连杆在竖直方向上移动。电机和丝杆分别装在竖板两边，既节省空间，又能减小重心偏移。滑块与连接耳用螺钉连接，连接耳和连杆连接以实现转动，滑块与踏板上的导轨连接以实现移动。踏板与导轨用螺钉连接，由踏板两端竖直移动距离不同而实现转动。

根据上述实用新型的构思，本实用新型采用下述技术方案：

一种步态发生器，它包括底板和两套单脚模拟装置，其特征在于：所述单脚模拟装置左右对称并排布置在底板上，每套单脚模拟装置包括了一个水平移动机构和一个五杆机构；所述的水平移动机构安装在底板上，五杆机构安装在水平移动机构的水平移动板上。

所述的水平移动机构包括电机a、皮带a、小带轮a、大带轮a、机构安装板、滑块a、丝杆a、导轨a、水平丝杆支座、螺母a和水平移动板；所述机构安装板固定安装在底板上，电机a、导轨a、水平丝杆支座固定安装在机构安装板上，丝杆a安装在水平丝杆支座上，小带轮a固定安装在电机a的输出轴上，大带轮a安装在丝杆a的端部，皮带a环绕在小带轮a与大带轮a上，螺母a与滑块a固定安装在水平移动板上，螺母a与丝杆a旋配，滑块a与导轨a滑配。

所述的五杆机构包括电机b、竖直安装板、丝杆b、连接耳a、导套、电机b安装板、连接轴、螺母b、小带轮b、皮带b、大带轮b、丝杆b安装板、连杆、连接耳b、滑块b、导轨b、踏板、导柱、竖直丝杆支座和丝杆b盖板；所述竖直安装板固定安装在水平移动机构的水平移动板上，电机b安装板、丝杆b安装板、丝杆b盖板固定安装在竖直安装板上，电机b固定安装在电机b安装板上，竖直丝杆支座、导柱固定安装在丝杆b安装板与丝杆b盖板上，丝杆b安装在竖直丝杆支座上，小带轮b固定安装在电机b的输出轴上，大带轮b固定安装在丝杆b的端部，皮带b环绕在小带轮b与大带轮b上，导套固定安装在连杆上，导套与导柱旋配，前后排列的两个连杆通过连接轴分别与连接耳a、连接耳b活动连接，连接耳a、导轨b固定安装在踏板上，连接耳b与滑块b固定相连，滑块b与导轨b滑配。

本实用新型与现有技术的比较，具有如下特点：

1、  现有步态发生装置机械结构复杂、体积大、整体笨重等缺点。而本实用新型设计克服了以上缺点，设计了一个水平移动机构与一个五杆机构，然后它们相结合组成单脚步态发生装置，最后再由两个单脚步态发生装置组成完整的步态发生器。