[发明专利]一种辅助轻型化的集成多自由度下肢外骨骼

摘要

一种辅助轻型化的集成多自由度下肢外骨骼，涉及仿生可穿戴外骨骼机器人领域；包括背部安装板、腰部连接件、髋部仿生结构、髋关节、大腿仿生结构、膝关节、小腿仿生结构、踝关节和足部仿生结构；足部仿生结构上表面的边缘处设置有踝关节；小腿仿生结构与足部仿生结构固定连接；大腿仿生结构安装在小腿仿生结构顶端膝关节的上方；髋关节固定安装在大腿仿生结构的上端；髋部仿生结构固定安装在髋关节的上端；腰部连接件与髋部仿生结构固定连接；背部安装板竖直与腰部连接件固定连接；本发明通过对各关节自由度集成化，增加主动关节驱动结构，在满足负载需求情况下轻量化结构形式，增强了人机安全性和穿戴舒适度，提高了外骨骼辅助功效。

主权项

1.一种辅助轻型化的集成多自由度下肢外骨骼，其特征在于：包括背部连接件(14)、背部安装板(10)、腰部连接件(13)、髋部仿生结构(3)、髋关节驱动器(1)、髋关节(9)、大腿仿生结构(6)、膝关节驱动器(2)、大腿连接件(12)、膝关节(8)、小腿仿生结构(5)、踝关节(7)和足部仿生结构(4)；其中足部仿生结构(4)水平固定放置在下肢外骨骼的底端；足部仿生结构(4)上表面的边缘处设置有踝关节(7)；小腿仿生结构(5)竖直放置，且小腿仿生结构(5)的底端通过踝关节(7)与足部仿生结构(4)固定连接；小腿仿生结构(5)的顶端设置有膝关节(8)；大腿仿生结构(6)竖直固定安装在膝关节(8)的上方；大腿仿生结构(6)的外侧沿竖直方向设置有膝关节驱动器(2)；大腿仿生结构(6)的内侧水平固定安装大腿连接件(12)，实现对人体大腿的固定；髋关节(9)固定安装在大腿仿生结构(6)的上端；髋部仿生结构(3)固定安装在髋关节(9)的上端，且髋部仿生结构(3)的外侧固定安装有髋关节驱动器(1)；腰部连接件(13)与髋部仿生结构(3)固定连接，实现对人体腰部的固定；背部安装板(10)竖直与腰部连接件(13)固定连接；背部连接件(14)竖直固定安装在背部安装板(10)的顶端，实现对人体肩部的固定；所述的小腿仿生结构(5)包括小腿仿生杆(15)和伸缩调节件(16)；小腿仿生杆(15)固定安装在膝关节(8)的下端，小腿仿生杆(15)为中空杆状结构，伸缩调节件(16)沿轴向竖直固定安装在小腿仿生杆(15)的中空孔内，且伸缩调节件(16)沿孔方向实现伸缩运动；所述下肢外骨骼还包括背部连接板(17)、髋部伸缩板(18)、转轴(19)和拉伸弹簧(20)；其中背部连接板(17)为匕首型板状结构；2个背部连接板(17)交叉固定在背部安装板(10)的侧面中心处，且转轴(19)垂直固定安装在2个背部连接板(17)的交点处；拉伸弹簧(20)的一端固定安装在背部安装板(10)的侧面，拉伸弹簧(20)的另一端与背部连接板(17)的端部固定连接，实现对背部连接板(17)的收紧限位；髋部伸缩板(18)的一端水平固定安装在背部连接板(17)的两侧，髋部伸缩板(18)的另一端与髋部仿生结构(3)固定连接，实现髋部仿生结构(3)沿两侧进行伸缩运动。