[发明专利]一种基于助力器的髋、膝关节助力外骨骼机构

说明书

本发明公开了一种基于助力器的髋、膝关节助力外骨骼机构，属于人体助力技术领域，包括连接外骨骼、左侧肢体外骨骼以及右侧肢体外骨骼，右侧肢体外骨骼包括体宽调节外骨骼、髋关节助力器、大腿外骨骼、膝关节助力器、小腿外骨骼以及挡块。针对需要髋关节、膝关节需要辅助动力的特殊从业人员及康复病人所设计的助力外骨骼机构，能够有效辅助大小腿的抬腿动作，减轻运动消耗及缓解肢体运动障碍，2个髋关节俯仰自由度和2个膝关节俯仰自由度，驱动采用的是超薄力矩电机，能够有效贴合身体，使结构更加紧凑，三种训练模式，让步行动作更为流畅的“追踪模式”；引导使用者在行走时左右腿的弯曲的“对称模式”和调整使用者重心的“踏板模式”。

技术领域

本发明涉及一种外骨骼机构，特别是涉及一种基于助力器的髋、膝关节助力外骨骼机构，属于人体助力技术领域。

背景技术

外骨骼助力机器人将会提高人体的行走和活动的能力，使劳动人们的工作强度下降。制造、物流行业工人每天面临着大量机械式反复搬运重物的操作，腰部、肩部等部位承受巨大的负重压力，易产生腰椎间盘突出等职业病，同时工作效率不高。本方案提供一款外骨骼助力机器人，方便在工人工作过程中使用，减轻工作中身体的负重压力。

外骨骼本质便是一种能够固定在人体上的结构,它能够把人体做出的行为和机械系统的动能紧密联系起来,与此同时，可以为人提供需要的额外动力和运动能力,进而实现增强人体机能的效果。目前为止，外骨骼提供帮助的人群主要可以包括两类：一是在运动过程中具有障碍的人，如老年人、身体残疾的人、偏瘫的患者等，外骨骼技术给了这些人第二次如同正常人运动的机会；二是在运动能力方面需要提高的人，如医院抢救病人时，需要对病人实施心肺复苏的医生、在工作中，从事体力劳动的工人、医院里护理瘫痪病人的护士等。

现有技术的缺陷和不足：

1.目前已知的各类成熟驱动方案均有体积大、质量重、噪音大、耗能高的缺陷，没有一种驱动器能够和人类肌肉相比较。

2.可穿戴外骨骼机器人系统对电池功率的要求比较特殊，既要能保证小功率长时间输出(如行走、负重等)，又要有瞬时大功率输出的能力(如跑、跳等)，这样的能源系统现在尚不存在。

3.结构系统的柔顺性和轻便性也有很多问题，目前没有一套系统能够真正让人感到舒适。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种基于助力器的髋、膝关节助力外骨骼机构，外骨骼本质便是一种能够固定在人体上的结构，它能够把人体做出的行为和机械系统的动能紧密联系起来，与此同时，可以为人提供需要的额外动力和运动能力，进而实现增强人体机能的效。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种基于助力器的髋、膝关节助力外骨骼机构，包括连接外骨骼、左侧肢体外骨骼以及右侧肢体外骨骼，所述右侧肢体外骨骼包括一端与所述连接外骨骼固定连接的体宽调节外骨骼、与所述体宽调节外骨骼另一端固定连接的髋关节助力器、固定在所述髋关节助力器一端的大腿外骨骼、一端与所述大腿外骨骼固定连接的膝关节助力器、设置在膝关节助力器另一端的小腿外骨骼以及设置在所述小腿外骨骼下端前侧与所述小腿外骨骼固定连接的挡块。

优选的，所述连接外骨骼一侧设有电源，所述电源上设有控制器，所述挡块内侧设有压力传感器。

优选的，所述髋关节助力器包括扁平力矩电机，所述扁平力矩电机一侧设有与所述扁平力矩电机固定连接被所述扁平力矩电机的电机输出轴洞穿的固定块，所述固定块上端焊接有与体宽调节外骨骼下端固定连接的连接块，所述固定块一侧旋转连接有与所述扁平力矩电机的电机输出轴固定连接的力矩输出单元，所述力矩输出单元下端焊接有与所述大腿外骨骼上端固定连接的力矩输出连接块。