[发明专利]一种基于人机末端交互的下肢外骨骼机器人系统

说明书

一种基于人机末端交互的下肢外骨骼机器人系统，它涉及一种下肢外骨骼机器人。本发明解决了现有的下肢外骨骼与人体的贴合性较差、穿戴不舒适、人机交互信息不准确，导致人机跟随效果差，助力效果不明显的问题。所述背架下部对称设置有两个髋关节支架，髋关节支架的一端通过内收外展轴与背架1转动连接，每个髋关节支架的自由端通过髋部内外旋转轴与相应的髋关节转动连接，每个髋关节通过髋部屈伸轴与相应的大腿杆连接，每个大腿杆的上部设置有一个惯性单元，每个大腿杆的下部通过一个膝关节与相应的小腿杆的上端连接，气动弹簧的一端与背架连接，气动弹簧的另一端与相应的一个髋关节支架连接。本发明用于下肢外骨骼机器人。

技术领域

本发明涉及一种下肢外骨骼机器人，具体涉及一种基于人机末端交互的下肢外骨骼机器人系统。

背景技术

外骨骼机器人是一种融合了传感技术、控制技术等多种技术的可穿戴设备，特别地，下肢外骨骼机器人是一种与人体下肢结构相类似的的外骨骼机器人，能够帮助穿戴者实现助力行走、下肢康复、上下楼梯等动作。

下肢外骨骼机器人主要髋关节、膝关节与踝关节构成，拥有15个自由度，包括腰部旋转、髋部伸屈、髋部外展、髋部内外旋转、膝部伸屈、踝部伸屈、踝部旋转、踝部内外翻。

目前，现有的下肢外骨骼与人体的贴合性较差、穿戴不舒适、人机交互信息不准确，导致人机跟随效果差，助力效果不明显。

发明内容

本发明为解决现有的下肢外骨骼与人体的贴合性较差、穿戴不舒适、人机交互信息不准确，导致人机跟随效果差，助力效果不明显的问题，进而提供一种基于人机末端交互的下肢外骨骼机器人系统。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的基于人机末端交互的下肢外骨骼机器人系统包括背架1、两个髋关节2、两个惯性单元3、两个大腿杆4、两个膝关节5、两个小腿杆6、两个踝关节7和两个足底压力鞋8，所述背架1下部对称设置有两个髋关节支架104，髋关节支架104的一端通过内收外展轴201与背架1转动连接，每个髋关节支架104的自由端通过髋部内外旋转轴203与相应的髋关节2转动连接，每个髋关节2通过髋部屈伸轴202与相应的大腿杆4连接，每个大腿杆4的上部设置有一个惯性单元3，每个大腿杆4的下部通过一个膝关节5与相应的小腿杆6的上端连接，每个小腿杆6的下端通过一个踝关节7与相应的足底压力鞋8连接，所述下肢外骨骼机器人系统还包括两个气动弹簧106，气动弹簧106的一端与背架1连接，气动弹簧106的另一端与相应的一个髋关节支架104连接，踝关节7设置有远心机构701，远心机构包括第一连杆组件、第二连杆组件和多个连接轴711，第一连杆组件的一端与踝关节连接件703通过连接轴711转动连接，第一连杆组件的另一端与第二连杆组件的一端通过连接轴711转动连接，第二连杆组件的另一端与踝关节底座712通过连接轴711转动连接，踝关节底座712设置在足底压力鞋上。

进一步地，远心机构的第一连杆组件包括第一连杆705、第二连杆706和两个第一连接片708，第一连接705与第二连杆706平行且相对设置，第一连杆705的长度小于第二连杆706的长度，第一连杆705和第二连杆706的一端均通过一个连接轴711与踝关节连接件703转动连接，第一连杆705的另一端与第二连杆706的中部通过两个第一连接片708和两个连接轴711连接；远心机构的第二连杆组件包括第三连杆707、第四连杆710和两个第二连接片709，第三连杆707和第四连杆710平行且相对设置，第三连杆707的长度小于第四连杆710的长度，第三连杆707和第四连杆710的一端均通过一个连接轴711与踝关节底座712转动连接，第三连杆707的另一端与第一连杆705所述的另一端通过一个连接轴711转动连接，第四连杆710的另一端与第二连杆706所述的另一端通过一个连接轴711转动连接，第三连杆707所述的另一端通过两个第二连接片709与第四连杆710连接。