[发明专利]一种多足助力康复机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是一种助力康复机器人。

背景技术

随着现代科技的飞速发展，机器人的应用不单单只局限于工业领域，而是逐步应用于农业、医疗以及服务等领域。机器人的应用对象逐渐变得更加多样化和复杂化。本发明是一款可穿戴的六足仿生机械腿，它的主要功能是扩展人体下肢运动功能，应用对象是老年人和下肢残疾者，最终目标是实现应用对象恢复正常行走能力。这就要求六足机器人要像人腿一样灵活和安全。而传统的二足外骨骼机器人存在平衡性难度高、步态规划难以完美契合人腿运动以至于容易发生干涉造成损伤等等结构上的固有缺点，这些缺点使得二足的外骨骼机器人暂时不能较好地满足当今社会需求。

目前，国内外科研机构已经研制出多种助力机器人，其中以二足外骨骼助力机器人为主，而多足助力康复机器人方面是个空白。

外骨骼助力机器人的研究始于20世纪60年代的美国，最早的研究成果是美国通用公司研发的Hardiman外骨骼系统，其主要采用电机驱动控制，可以轻易举起重物。关于下肢外骨骼机器人，2004年，美国加州大学伯克利分校研制出的下肢外骨骼机器人(Berkeley lower extremity exoskeleton，BLEEX)，是美国国防部高级研究项目局(DARPA)EHPA项目研制的第一台能够负重且带移动电源的外骨骼机器人。BLEEX外骨骼机器人由动力设备、背包式支架、2条仿生机械动力腿组成，采用液压驱动，其液压泵能源来源于其背包式支架中的液压传动系统和箱式微型空速传感仪。但这款外骨骼机器人存在续航时间短，发电装置影响到行走步态，平衡性弱等问题。

外骨骼技术在我国尚处于基础研究阶段，我国国家自然科学基金和科技支撑计划也逐渐关注、开展外骨骼机器人的研究。2016年10月15日由荷福人工智能集团联合上海交通大学共同研发的六足并联步行机器人在上海浦东正式亮相，并进行了载人绕桩行走演示。该机器人六足协同行走可实现搬运、避障、上下爬梯等高难度动作，但其采用液压驱动，受压液体容易泄露，工作噪声较大，能源使用效率低，传动速度低，不适用于针对老年人和下肢残疾者的助力康复。

发明内容

为了克服已有外骨骼机器人的平衡性较差、能源使用效率较低、无法适用于老年人和下肢残疾者的助力康复的不足，本发明提供一种平衡性较好、能源使用效率较高、有效适用于老年人和下肢残疾者的助力康复的多足助力康复机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多足助力康复机器人，所述机器人包括腰带结构和仿生机械腿，所述腰带结构两两串联形成环状腰带，所述腰带结构与仿生机械腿连接，所述仿生机械腿包括近腿骨、中腿骨和远腿骨，所述腰带结构与近腿骨的上端通过侧摆关节连接，所述近腿骨与所述中腿骨端的后端之间通过第一弯曲关节连接，所述中腿骨与所述远腿骨的上端通过第二弯曲关节连接。

进一步，所述第一弯曲关节包括第一电动推杆驱动器、一个连接第一电动推杆驱动器与近腿骨的转动副、一个连接第一电动推杆驱动器与中腿骨的转动副和一个连接近腿骨的下端与中腿骨之间的转动副。

所述第一电动推杆驱动器包括第一滑块、第一导轨、第一步进电机、第一丝杠、第一丝杠套筒和第一杆端关节轴承，所述第一步进电机安装第一电机固定夹片上，所述第一电机固定夹片上开有第一圆孔，第一销轴穿过所述第一圆孔构成第一铰链连接在近腿骨上，所述第一步进电机的输出轴与第一丝杠的一端连接，所述第一丝杠与第一丝杠套筒连接，所述第一杆端关节轴承的一端通过端口螺母与第一丝杠套筒间隙配合，所述第一杆端关节轴承的另一端设有第二圆孔，所述第二圆孔与第二销轴构成第二铰链连接在中腿骨的后端；所述第一丝杠套筒与第一滑块的圆孔过盈配合，所述第一滑块可滑动地套装在第一导轨上，所述第一导轨与所述第一电机固定夹片固定连接。

所述第二弯曲关节包括第二电动推杆驱动器、一个连接第二电动推杆驱动器与中腿骨的转动副、一个连接第二电动推杆驱动器与中腿骨或远腿骨的转动副和一个连接中腿骨的前端与远腿骨之间的转动副。