[发明专利]下肢外骨骼助力负重机构

说明书

本发明提供一种下肢外骨骼助力负重机构，属于外骨骼机器人领域，以解决现有机构负重低及耗能高的问题。包括载重件、相互对称的负重支链和控制装置，载重件两端分别与两条负重支链上的调节件的上部铰接，控制装置安装于载重件中；每条负重支链上的调节件的底部两端分别与大腿支撑件的上端和载重支撑件的上端铰接，髋关节伺服电机的输出轴与大腿支撑件的上端连，膝关节伺服电机的输出轴与小腿支撑件的上端连，大腿支撑件下端与小腿支撑件上端铰接，载重支撑件下端与小腿支撑件上端铰接，小腿支撑件下端与踝关节脚部件铰接，大腿穿戴环与大腿支撑件中部固定连，小腿穿戴环与小腿支撑件上部连接，髋关节伺服电机和膝关节伺服电机均与控制装置连。

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人技术领域，尤其涉及一种下肢外骨骼助力负重机构。

背景技术

下肢外骨骼助力机构能够在保证人体各种动作与机械之间协调性的前提下，使人类的力量成倍数放大，它既能实现负重长途行军和搬运，完成侦察、作战和运输等任务，也可以协助躯体力量不足的使用者进行运动和康复。因此，下肢外骨骼助力机构在各领域发挥的巨大作用，使其发展前景十分广阔。然而，现有的下肢外骨骼助力机构的重心不能自动调节，不仅导致机构的负重低，而且导致机构整体耗能高。

发明内容

为解决现有的下肢外骨骼助力机构负重低及耗能高的技术问题，本发明提供一种下肢外骨骼助力负重机构。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种下肢外骨骼助力负重机构，其包括载重件、相互对称的两条负重支链和控制装置，每条负重支链包括调节件、髋关节伺服电机、大腿支撑件、载重支撑件、膝关节伺服电机、小腿支撑件、踝关节脚部件、大腿穿戴环和小腿穿戴环，其中：所述载重件的两端分别与两条负重支链上的调节件的上部铰接，控制装置安装于载重件中；每条负重支链上，调节件的底部两端分别与大腿支撑件的上端和载重支撑件的上端铰接，髋关节伺服电机的输出轴与大腿支撑件的上端连接，膝关节伺服电机的输出轴与小腿支撑件的上端连接，大腿支撑件的下端与小腿支撑件的上端铰接，载重支撑件的下端与小腿支撑件的上端铰接，小腿支撑件的下端与踝关节脚部件铰接，大腿穿戴环与大腿支撑件的中部固定连接，小腿穿戴环与小腿支撑件的上部固定连接，髋关节伺服电机和膝关节伺服电机均与控制装置连接。

可选地，所述铰接包括通过转动副连接或通过虎克铰连接。

可选地，所述控制装置包括电源模块、控制模块和驱动模块，驱动模块和电源模块均与控制模块连接，电源模块和驱动模块与髋关节伺服电机和膝关节伺服电机均连接。

可选地，所述大腿穿戴环和小腿穿戴环相对的一侧均开口，且大腿穿戴环和小腿穿戴环均具有弹性。

本发明的有益效果是：

通过设置载重件和相互对称的两条负重支链，并设置每条负重支链包括调节件、髋关节伺服电机、大腿支撑件、载重支撑件、膝关节伺服电机、小腿支撑件、踝关节脚部件、大腿穿戴环和小腿穿戴环，提供了一种可以在行进过程中根据行进状态自动调节负重重心的装置，使得行进过程中的负重重心偏向作为支撑的负重支链，因而可以减少行进中的负重支链的负重，从而不仅可以减少能量损耗，而且使得本发明的负重比较大。因此，本发明具有：1、结构简单紧凑，适合穿戴。2、通过调节件可根据行进状态自动调节载重件重心，使大部分负重始终在支撑腿上，因而可以减轻行进中的负重。3、结构简单，使得本发明自重轻，可减轻机构本身自重，可以节省能量消耗。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中控制装置的组成结构示意图。

图3中的a图和b图分别为两条负重支链在不同状态下的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步地详细描述。