[实用新型]一种柔性可穿戴下肢助力外骨骼服

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种可穿戴柔性下肢外骨骼服。

背景技术

如今人口老龄化严重，给社会与家庭带来了很大负担。独居老人缺少陪护，不便外出行走。目前，已有的外骨骼多为刚性结构，使人穿戴不便，行走困难，体积较大，动作笨拙，与操作者的预期动作不吻合。不能灵活适应不同的操作者。

申请号为201510574501.5的中国专利公开了一种气动人工肌肉驱动的仿生柔性下肢外骨骼服，存在不足：柔性绳与鞋铰接方式由于力矩过小起不到脚背屈效果，柔性捆绑带均在大腿小腿处，会因关节处弯曲时，柔性捆绑带跨过关节易左右偏移而传力不均匀，而圆柱形的刚性驱动装置直接与大腿小腿接触，影响行走柔顺性；且下肢外骨骼服关联上肢的刚性悬吊背心，增大外骨骼服重量；此外，气动驱动方式稳定性差，不利于控制。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种柔性可穿戴下肢助力外骨骼服。该外骨骼服能够解决下肢外骨骼机器人柔性差，质量大，结构复杂，穿戴不便，难以适用于日常生活的问题，该外骨骼服穿戴简单，质量小，老年人可自行穿戴使用，为下肢提供助力防止摔倒，并对其运动功能的维持甚至提高有重要作用。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种柔性可穿戴下肢助力外骨骼服，其特征在于该外骨骼服包括高腰短裤、护膝、鞋、控制器、牵引带和两个驱动装置，所述高腰短裤在左右髋关节和骶骨处均安装有陀螺仪传感器，在高腰短裤的腰间位置上固定有可调节腰带，所述两个驱动装置左右对称安装在高腰短裤正面的可调节腰带上，每个驱动装置均与一个牵引带的上端连接，牵引带的下端穿过护膝，并与鞋连接，每个驱动装置用以驱动相应侧的踝关节运动；三个陀螺仪传感器和两个驱动装置均与控制器连接；控制器用来处理三个陀螺仪传感器的数据，并控制驱动装置的动力元件运动，

所述护膝位于膝关节处，护膝上设有长短不等的多个粘贴魔术贴点，护膝上设有膝盖窝；以膝盖窝为中心左右对称布置有弹簧，上下对称布置有牵引带轨道，每个牵引带轨道的左右两端缝制于护膝内侧，上下开口，牵引带下端依次穿过上下两个牵引带轨道与鞋连接；

所述驱动装置包括减速电机、底板、小齿轮、大齿轮、卷筒和外壳；

所述减速电机通过电机座固定在底板上，减速电机的输出轴通过联轴器与小齿轮的轴的一端连接，小齿轮的一端通过配套轴承与第三轴承座固定，小齿轮另一端通过轴套、轴承固定在第一轴承座上；所述卷筒通过轴承座固定在底板上，且卷筒的长度方向与减速电机的传送方向平行，卷筒的一端固定大齿轮，大齿轮与小齿轮相啮合，大齿轮通过阶梯轴套、轴承固定在第四轴承座上；卷筒的轴的另一端通过配套轴承固定在第二轴承座上，减速电机、大齿轮、小齿轮、卷筒均置于外壳内，外壳下表面与底板固定连接，在靠近卷筒的外壳侧面上开有牵引带带口，牵引带通过牵引带带口与卷筒连接；所述底板与可调节腰带连接；减速电机与控制器连接；所有轴承座均固定在底板上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型在左右髋关节及骶骨这三处位置安装陀螺仪传感器，并通过陀螺仪传感器实时进行角度信息检测，通过对人的步态进行运动学与动力学分析后，可确定出施力最有效的位置，在此位置施力，驱动装置可最省力地带动踝关节背屈。由于外骨骼服多使用护膝或牵引带，增加了人佩戴的舒适感，减轻了人的负重感，可使人与外骨骼服的柔顺性增加。整套装置的刚性部分只有驱动装置，将其佩戴腰间可以使人的负重感降低，整套装置结构简单，可独立完成穿戴。

本实用新型针对背屈强度减弱的人群而设计，当陀螺仪传感器检测到一定的髋关节位置信号时，驱动装置通过柔性牵引带带动踝关节背屈，能够有效避免脚尖拖地引发的摔倒；牵引带从腰间驱动装置伸出连接到鞋上，中间穿过护膝，护膝上设置牵引带轨道可以保证过长的传力过程中牵引带无偏斜；大齿轮与小齿轮啮合既缩短了整个驱动装置的长度(因为加宽了装置宽度来缩短长度)同时加大装置转矩，更加方便腰间佩戴，体积小，质量轻。

附图说明

图1为本实用新型柔性可穿戴下肢助力外骨骼服一种实施例的整体结构示意图，

图2为本实用新型柔性可穿戴下肢助力外骨骼服一种实施例的驱动装置1的立体结构示意图，

图3为本实用新型柔性可穿戴下肢助力外骨骼服一种实施例的护膝2的展开图。