[发明专利]一种便携储能式外骨骼助力机器人

权利要求书

1.一种便携储能式外骨骼助力机器人，其特征在于：它包括上体背部（A）、左腿和右腿，左腿和右腿分别包括髋部驱动系统（B）、大腿驱动系统（C）和小腿穿戴系统（D）；

上体背部（A）包括背部支架（3）、背部腰带（4）、腰部后侧转动板（5）、腰部后侧连接板（7）、调整连接板（8）、上位机（2）、电源模块（1）和两个第一弹簧（10）；所述腰部后侧连接板（7）为倒T形腰部后侧连接板；背部腰带（4）固装在水平设置的腰部后侧转动板（5）上，背部支架（3）固装在腰部后侧转动板（5）的上表面上，背部支架（3）上固装有上位机（2）和电源模块（1），腰部后侧转动板（5）的下端面上固装有腰部后侧连接板（7），腰部后侧连接板（7）的竖臂的上端与腰部后侧转动板（5）转动连接，腰部后侧连接板（7）的两个横臂上分别固装有能水平伸缩的竖直设置的调整连接板（8），腰部后侧转动板（5）的下表面与腰部后侧连接板（7）的两个横臂之间分别安装有与二者连接的第一弹簧（10）；

每个髋部驱动系统（B）包括弯折腰带（26）、带有编码器的第一电机（13）、第一减速器（15）、大腿过渡连接杆（21）、髋关节连接杆（20）、髋关节齿轮箱（18）和髋关节储能机构；所述髋关节储能机构包括连接座（22）、伸缩杆（25）、第二弹簧（24）和挡片（25-1），所述伸缩杆（25）倾斜设置，伸缩杆（25）的一端与连接座（22）连接，伸缩杆（25）的另一端安装有挡片（25-1），挡片（25-1）与连接座（22）之间的伸缩杆（25）上套装有第二弹簧（24）；所述髋关节齿轮箱（18）包括箱体（18-2）、连接套（18-1）、第一锥齿轮（15-1）、第二锥齿轮（15-2）和串联弹性组合体（58），连接套（18-1）与箱体（18-2）连接为一体，连接座（22）与连接套（18-1）的下表面固接，挡片（25-1）支撑在髋关节连接杆（20）上，箱体（18-2）上安装有串联弹性组合体（58），所述弯折腰带（26）的一端与调整连接板（8）转动连接，连接套（18-1）固套在弯折腰带（26）的另一端，且弯折腰带（26）的伸入长度可调；第一锥齿轮（15-1）与第二锥齿轮（15-2）的轴向均水平设置，带有编码器的第一电机（13）的输出端与第一减速器（15）的输入端连接，第一减速器（15）的输出端与第一锥齿轮（15-1）连接，串联弹性组合体（58）的一端与第二锥齿轮（37-2）连接，第一锥齿轮（15-1）与第二锥齿轮（15-2）啮合；串联弹性组合体（58）的另一端与竖直设置的髋关节连接杆（20）连接，髋关节连接杆（20）与竖直设置的大腿过渡连接杆（21）的上部可拆卸连接；

每个所述大腿驱动系统（C）包括带有编码器的第二电机（35）、第二减速器（37）、第三锥齿轮（37-1）、第四锥齿轮（37-2）、大腿连接杆（34）、膝关节支架（53）、膝关节连接板（44）、角度传感器（47）、串联弹性组合体（58）、膝关节齿轮箱体（38）、膝关节轴（43）和端盖（50）；所述大腿连接杆（34）为竖直设置的空心连接杆，大腿连接杆（34）的上部固套在大腿过渡连接杆（21）的下部，且大腿过渡连接杆（21）的伸入长度可调，大腿连接杆（34）的下部与膝关节齿轮箱体（38）固接，第三锥齿轮（37-1）的轴向垂直设置，第四锥齿轮（37-2）的轴向水平设置，带有编码器的第二电机（35）的输出端与第二减速器（37）的输入端连接，第二减速器（37）的输出端安装有设置在膝关节齿轮箱体（38）内的第三锥齿轮（37-1），膝关节轴（43）通过轴承安装在膝关节齿轮箱体（38）内，膝关节轴（43）上固装有膝关节支架（53）、第四锥齿轮（37-2）、串联弹性组合体（58）和膝关节连接板（44），第三锥齿轮（37-1）与第四锥齿轮（37-2）啮合，串联弹性组合体（58）转动连接在膝关节轴（43）上，串联弹性组合体（58）的一端与第四锥齿轮（37-2）连接，串联弹性组合体（58）的另一端与竖直设置的膝关节连接板（44）连接，膝关节轴（43）的与膝关节连接板（44）相邻的一端加工有第一凹槽（43-1），第一凹槽（43-1）内安装有与膝关节轴（43）固接的角度传感器（47），角度传感器（47）的输出轴穿过盖合在膝关节齿轮箱体（38）上的端盖（50）的中部，膝关节支架（53）与膝关节轴（43）连接，膝关节支架（53）与膝关节连接板（44）连接；

每个所述小腿穿戴系统（D）包括小腿过渡连接杆（51）、小腿连接杆（62）、弧形板（63）、小腿后侧连接杆（64）、U形连接板（68）、两段式鞋底、脚底测力鞋垫（74）和两个鞋底支架（70）；所述小腿过渡连接杆（51）为竖直设置的空心连接杆，膝关节连接板（44）与小腿过渡连接杆（51）的上部连接，小腿过渡连接杆（51）的下部固套在竖直设置的小腿连接杆（62）的上部，且小腿连接杆（62）的伸入长度可调，小腿连接杆（62）的下部与竖直设置的弧形板（63）的一侧边连接，弧形板（63）的另一侧边与竖直设置的小腿后侧连接杆（64）的上部连接，且小腿连接杆（62）与小腿后侧连接杆（64）之间的间距可调，小腿后侧连接杆（64）的下部与U形连接板（68）的中部转动连接，U形连接板（68）的两端分别与两个鞋底支架（70）转动连接，两段式鞋底的第一段（73）与两个鞋底支架（70）连接，两段式鞋底的第二段（72）与第一段（73）铰接，脚底测力鞋垫（74）由多个薄膜压力传感器阵列排布制成，脚底测力鞋垫（74）铺设在两段式鞋底的上表面上；

电源模块（1）给上位机（2）、带有编码器的第一电机（13）、带有编码器的第二电机（35）、角度传感器（47）和薄膜压力传感器供电，上位机（2）对带有编码器的第一电机（13）、带有编码器的第二电机（35）、角度传感器（47）和薄膜压力传感器实行控制。