[发明专利]一种便携储能式外骨骼助力机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种外骨骼助力机器人，具体涉及一种用于供人体穿戴，适用于野外辅助人体背负重物行走的便携储能式外骨骼助力机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

目前国内外在下肢外骨骼助力装置方面进行了大量的研究，尤其是专用于行动不便的病人、残疾人的康复机器人、医疗辅助器械等领域的研究比较普遍，这些装置普遍具有机械强度不大、与人体的契合度和舒适性不高、需要量身定做和成本较高的特点，而对于可以在室外环境下，辅助人体运动的负重型助力机器人则研究较少。因此，在复杂地理环境和恶劣工况下，物资的搬运要靠人来完成，但由于人在搬运时体力有限，工作效率低。

经文献检索，申请号为201310202205.3的中国发明专利申请提出了一种外骨骼助力装置，它采用电机及谐波减速，涡轮蜗杆减速及换向，大腿、小腿连接杆采用与人体贴合的设计方法，通过绷带缚于腿部，但没有大小腿的伸缩机构，人体穿戴适应性差，野外携带使用不方便，而且不包含脚部的设计，其助力不能直接传递到地面，增加了人体脚部的负荷，导致人体的负重能力降低，工作效率降低。

经文献检索，申请号为201310262919.3的中国发明专利申请提出了一种穿戴式下肢助力外骨骼，每条腿仅用一个电机驱动，为单自由度机械腿，使用连杆机构配合一个驱动电机，使髋关节、膝关节、踝关节同时拟合出恰当的转动角度曲线，控制上较为简单，但对野外的环境适应性较差，且针对不同身高体型的穿戴者，需要针对性的设计连杆的长度，不具有通用性。

所以，针对上述设计方面的问题，有必有提供一种适用于野外穿戴应用的，具有储能功能节省能源消耗的，便于拆卸和装配组装的低成本下肢外骨骼助力机器人，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明是为解决现有穿戴于人体的下肢助力外骨骼机器人存在助力效果差导致人体的负重能力降低，以及人体穿戴舒适性差、通用性差，野外的环境适应性差的问题，进而提供一种便携储能式外骨骼助力机器人。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

本发明的一种便携储能式外骨骼助力机器人包括上体背部、左腿和右腿，左腿和右腿分别包括髋部驱动系统、大腿驱动系统和小腿穿戴系统；

上体背部包括背部支架、背部腰带、腰部后侧转动板、腰部后侧连接板、调整连接板、上位机、电源模块和两个第一弹簧；所述腰部后侧连接板为倒T形腰部后侧连接板；背部腰带固装在水平设置的腰部后侧转动板上，背部支架固装在腰部后侧转动板的上表面上，背部支架上固装有上位机和电源模块，腰部后侧转动板的下端面上固装有腰部后侧连接板，腰部后侧连接板的竖臂的上端与腰部后侧转动板转动连接，腰部后侧连接板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，腰部后侧转动板的下表面与腰部后侧连接板的两个横臂之间分别安装有与二者连接的第一弹簧；

每个髋部驱动系统包括弯折腰带、带有编码器的第一电机、第一减速器、大腿过渡连接杆、髋关节连接杆、髋关节齿轮箱和髋关节储能机构；所述髋关节储能机构包括连接座、伸缩杆、第二弹簧和挡片，所述伸缩杆倾斜设置，伸缩杆的一端与连接座连接，伸缩杆的另一端安装有挡片，挡片与连接座之间的伸缩杆上套装有第二弹簧；所述髋关节齿轮箱包括箱体、连接套、第一锥齿轮、第二锥齿轮和串联弹性组合体，连接套与箱体连接为一体，连接座与连接套的下表面固接，挡片支撑在髋关节连接杆上，箱体上安装有串联弹性组合体，所述弯折腰带的一端与调整连接板转动连接，连接套固套在弯折腰带的另一端，且弯折腰带的伸入长度可调；第一锥齿轮与第二锥齿轮的轴向均水平设置，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，第一减速器的输出端与第一锥齿轮连接，串联弹性组合体的一端与第二锥齿轮连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；串联弹性组合体的另一端与竖直设置的髋关节连接杆连接，髋关节连接杆与竖直设置的大腿过渡连接杆的上部可拆卸连接；