[发明专利]一种人体下肢外骨骼机器人

权利要求书

1.一种人体下肢外骨骼机器人；包括机械机构和控制系统，所述机械机构包括背板（1）和固定架（2）；其特征在于，所述背板（1）靠近底部的一侧与所述固定架（2）连接，所述固定架（2）为一个四边形的框架，用于固定在人体的腰腹处；所述固定架（2）的两侧对称设有大腿杆（3），所述大腿杆（3）的下方连接有小腿杆（4）；所述小腿杆（4）底部连接测力鞋（5）；所述小腿杆（4）的内侧设有弹性组件（6），所述弹性组件（6）与所述测力鞋（5）远离小腿杆（4）的一侧连接，所述弹性组件（6）的另一端连接有支座（7）；所述大腿杆（3）额小腿杆（4）均设有固定带（10），通过固定带（10）固定在使用者腿部；

所述控制系统包括单片机、上位机、云端服务器、移动端、位移传感器、压力传感器；所述位移传感器和压力传感器设定在测力鞋（5）底部，压力传感器获得行走时足部受力情况，传递给单片机的控制器，通过计算和调整外骨骼运动，使外骨骼与人体行走同步，同时位移传感器将位移数据传输至控制器，控制器通过人体移动的距离来判断运动情况，使外骨骼控制器及时得到运动的信息反馈，根据反馈信息及时作出调整，保证外骨骼与人体的运动同步性。

2.根据权利要求1所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿杆（3）连接在固定架（2）的中心处，所述大腿杆（3）通过销轴与固定架（2）转动连接，固定架（2）开设有多个通孔，大腿杆（3）通过销轴设置在不同的通孔内进行调节；所述大腿杆（3）靠近顶部五分之一处连接有第一电驱动缸（8）的伸缩端，所述第一电驱动缸（8）另一端与所述背板（1）的底部连接；所述第一电驱动缸（8）的神缩端通过销轴与大腿杆（3）转动连接，所述大腿杆（3）上竖向开设有多个销孔，通过销轴插入不同的销孔进行高度调节；所述大腿杆（3）的下方通过销轴与所述小腿杆（4）转动连接。

3.根据权利要求2所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿杆（3）与小腿杆（4）之间设置有第二电驱动缸（9），所述第二电驱动缸（9）设在大腿杆（3）和小腿杆（4）的前侧，通过第二电驱动缸（9）辅助大腿杆（3）与小腿杆（4）之间的弯曲，第二电驱动缸（9）的伸缩杆直线运动，使大腿杆（3）和小腿杆（4）之间相互转动。

4.根据权利要求2所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述所述大腿杆（3）与小腿杆（4）之间设置有气缸（11），所述气缸（11）设置在远离第二电驱动缸（9）的一侧，所述气缸（11）对大腿杆（3）和小腿杆（4）的弯曲侧进行支撑，防止大腿杆（3）和小腿杆（4）旋转角过大损坏第二电驱动缸（9）。

5.根据权利要求4所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述小腿杆（4）的底部与所述测力鞋（5）转动连接，小腿杆（4）底部通过球铰与测力鞋（5）连接，能够进行水平或者竖直平面内的转动；所述弹性组件（6）的底部与测力鞋（5）采用球铰的连接方式。

6.根据权利要求1所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述弹性组件（6）包括第一弹簧（61），所述第一弹簧（61）的的一端与所述支座（7）连接，所述第一弹簧（61）的另一端连接有连接块（64），第一弹簧（61）通过连接块（64）连接有第二弹簧（62），所述第二弹簧（62）的另一端与测力鞋（5）连接；所述第一弹簧（61）的内部设有拉绳（63），所述拉绳（63）的一端与支座（7）连接，拉绳（63）的另一端与连接块（64）连接，所述拉绳（63）预留2-4cm的松弛预留量，限制第一弹簧（61）的最大拉伸长度和回弹力。

7.根据权利要求1所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述控制系统中，得到足底压力信号数据，经过足底压力信号数据分析和处理，采用wifi模块发送至云服务器，云服务器通过TCP网络协议发送至移动端，通过移动端app及时了解自身恢复情况，以便进行自身调节训练、提高恢复效率。

8.根据权利要求7所述一种人体下肢外骨骼机器人，其特征在于，足底压力信号数据分析过程采用一种提取压力散的方法进行提取，对足底压力角度进行纠正，对于压力值提取更加精确，减小行为误差。