CN209645367U - 一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，包括总驱动模块、腰部护具侧展机构、外翻机构和大腿驱动模块，所述总驱动模块设置在侧展机构上，所述总驱动模块内置有总程序控制板、电机驱动板和总电源模块；所述侧展机构固定在腰部护具上用以驱动外翻机构进行侧展运动，所述外翻机构设置在侧展机构的输出端用以驱动下肢进行转弯运动，本实用新型中设置有侧展机构和外翻机构可为肢体提供四个自由度从而实现侧抬腿和转弯动作，本装置采用多点电源设计，使电源管理更加合理。

Description

一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置

技术领域

本实用新型涉及医疗康复机械领域，尤其涉及一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置。

背景技术

康复医学是一门有关促进残疾人及患者康复的医学学科，更具体地说，康复医学是为了康复的目的而应用有关功能障碍的预防、诊断和评估、治疗、训练和处理的一门医学学科。

据不完全统计，我国由于中风、脊髓损伤及各种事故引起的肢体功能障碍患者近千万人，而其中半数以上是可以通过训练改善肢体功能。传统的康复训练是从专业医生手把手的指导下开始，而后由病人的健康上肢或其家属、护士等人工对病人患肢进行反复牵引。随着科学技术的发展，医疗机器人技术得到快速发展，康复机器人就是机器人技术在康复医疗方面的新应用，由于外骨骼机器人穿戴于人体外侧，其机构设计需要拟人化，以使得外骨骼机器腿能够像人一样灵活使用。

现有的下肢外骨骼机器人存在着结构简单，整体结构的自由度低，无法进行转弯运动等缺陷。

因此有必要提供一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置以解决上述问题。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，包括总驱动模块、腰部护具、侧展机构、外翻机构和大腿驱动模块，所述总驱动模块设置在侧展机构上，所述总驱动模块内置有总程序控制板、电机驱动板和总电源模块；所述侧展机构固定在腰部护具上用以驱动外翻机构进行侧展运动，所述外翻机构设置在侧展机构的输出端用以驱动下肢进行转弯运动。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述侧展机构包括侧展电机和骨骼一，两个所述侧展电机对称固定在骨骼一上，所述侧展电机的输出轴穿过骨骼一与谐波减速器相连，所述谐波减速器固定在骨骼一上，所述谐波减速器的输出端与骨骼二固定连接，所述骨骼二和谐波减速器之间还设置有限位圈。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述限位圈固定在谐波减速器上，所述限位圈为圆环形，其上设有凸台用以限制骨骼二的转动范围，所述骨骼二的转动范围为：沿顺时针转动25度，逆时针转动25度。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述外翻机构包括外翻电机、行星减速器和外翻机构支架，所述外翻机构支架包括支架主体以及由支架主体向外延伸形成的电机支架，所述外翻电机固定在电机支架上，所述外翻电机的输出轴穿过电机支架上的通孔一与主动轮相连，所述行星减速器固定在支架主体中，所述行星减速器的轴体一端穿过通孔二与从动轮相连，所述主动轮与从动轮之间通过皮带进行传动，所述行星减速器的轴体另一端穿过通孔三与联轴器相连，所述联轴器的另一端连接有交叉滚子。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述外翻机构支架设置在骨骼二的外侧面上，所述外翻电机自带刹车抱闸和编码器。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述大腿驱动模块包括电机驱动板和分电池用以驱动外翻电机的转动，所述大腿驱动模块上设有布线槽，所述大腿驱动模块设置在外翻机构的输出端，所述外翻机构的输出端还设有大腿护具，所述大腿护具上设有四个护具带孔。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述腰部护具为弯型板，用以支撑人体腰部位置，所述腰部护具上对称设有护具带孔。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述骨骼一和骨骼二上均布有9轴姿态传感器。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述总驱动模块固定在骨骼一上，所述总驱动模块与侧展电机、大腿驱动模块和9轴姿态传感器电性相连，所述大腿驱动模块与外翻电机和9轴姿态传感器电性相连。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，具备以下有益效果：本实用新型设置有侧展机构和外翻机构可为肢体提供四个自由度从而实现侧抬腿和转弯动作，本装置采用多点电源设计即在腰部设置有总驱动模块，且在大腿位置设置有大腿驱动模块，大大减少了总驱动模块中电源尺寸，同时也提高了整机电源的可靠性，各电池可通过电源管理互为补偿，即使有部分电源受损本机也可以正常运行一段时间。

附图说明

图1为本实用新型的示意图；

图2为本实用新型的侧展机构***图；

图3为本实用新型的外翻机构***图；

图4为本实用新型的外翻机构支架示意图；

图5为本实用新型的腰部护具示意图；

图中：1、总驱动模块；2、腰部护具；21、护具带孔；3、侧展机构；31、侧展电机；32、骨骼一；33、谐波减速器；34、限位圈；35、骨骼二；4、外翻机构；41、外翻电机；42、行星减速器；43、外翻机构支架；431、支架主体；432、电机支架；433、通孔一；434、通孔二；435、通孔三；44、主动轮；45、从动轮；46、皮带；47、联轴器；48、交叉滚子；5、大腿驱动模块；51、布线槽；6、大腿护具。

具体实施方式

实施例：参照图1到5，本实用新型提供一种技术方案：一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，包括总驱动模块1、腰部护具2、侧展机构3、外翻机构4和大腿驱动模块5，所述总驱动模块1设置在侧展机构3上，所述总驱动模块1内置有总程序控制板、电机驱动板和总电源模块；所述所述侧展机构3固定在腰部护具2上用以驱动外翻机构4进行侧展运动，所述外翻机构4设置在侧展机构3的输出端用以驱动下肢进行转弯运动。

本实施例中，所述侧展机构3包括侧展电机31和骨骼一32，两个所述侧展电机31对称固定在骨骼一32上，所述侧展电机31的输出轴穿过骨骼一32与谐波减速器33相连，谐波减速器33为现有产品，故不再赘述，所述谐波减速器33固定在骨骼一32上，所述谐波减速器33的输出端与骨骼二35固定连接，所述骨骼二35和谐波减速器33之间还设置有限位圈34。

本实施例中，所述限位圈34固定在谐波减速器33上，所述限位圈34为圆环形，其上设有凸台用以限制骨骼二35的转动范围，所述骨骼二35的转动范围为：沿顺时针转动25度，逆时针转动25度。

本实施例中，所述外翻机构4包括外翻电机41、行星减速器42和外翻机构支架43，所述外翻机构支架43包括支架主体431以及由支架主体431向外延伸形成的电机支架432，所述外翻电机41固定在电机支架432上，所述外翻电机41的输出轴穿过电机支架432上的通孔一433与主动轮44相连，所述行星减速器42固定在支架主体431中，所述行星减速器42的轴体一端穿过通孔二434与从动轮45相连，所述主动轮44与从动轮45之间通过皮带46进行传动，所述行星减速器42的轴体另一端穿过通孔三435与联轴器47相连，所述联轴器47的另一端连接有交叉滚子48。

本实施例中，所述外翻机构支架43设置在骨骼二35的外侧面上，所述外翻电机41自带刹车抱闸和编码器，支架本体431中还设有卡销与联轴器47形成机械限位，使得外翻电机41可带动下肢向外或向内转动30度。

本实施例中，所述大腿驱动模块5包括电机驱动板和分电池用以驱动外翻电机41的转动，所述大腿驱动模块5上设有布线槽51，可以对线体进行合理收纳管理，所述大腿驱动模块5设置在外翻机构4的输出端，所述外翻机构4的输出端还设有大腿护具6，所述大腿护具6上设有四个护具带孔21。

如图5，所述腰部护具2为弯型板，用以支撑人体腰部位置，所述腰部护具2上对称设有护具带孔21。

其中，所述骨骼一32和骨骼二35上均布有9轴姿态传感器。

本实施例中，所述总驱动模块1固定在骨骼一32上，所述总驱动模块1与侧展电机31、大腿驱动模块5和9轴姿态传感器电性相连，总驱动模块1负责整机逻辑运算控制、信号处理分析及传输、电源管理，所述大腿驱动模块5与外翻电机41和9轴姿态传感器电性相连，依据各传感器数据可计算得出各骨骼结构位置状态及电机角速度，从而得出用户下肢实时姿态。

在具体实施时，将护具带穿过护具带孔21从而将人体下肢及腰部位置分别与本机的大腿护具6和腰部护具2捆绑连接，通过控制侧展电机3的运转，从而使骨骼二35进行转动，从而带动下肢进行向外伸展或向内收缩运动，通过控制外翻电机4的运转，从而使下肢整体进行向外转动或向内转动，实现转弯运动。

以上所述，仅为实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，包括总驱动模块(1)、腰部护具(2)、侧展机构(3)、外翻机构(4)和大腿驱动模块(5)，其特征在于：所述总驱动模块(1)设置在侧展机构(3)上，所述总驱动模块(1)内置有总程序控制板、电机驱动板和总电源模块；所述侧展机构(3)固定在腰部护具(2)上用以驱动外翻机构(4)进行侧展运动，所述外翻机构(4)设置在侧展机构(3)的输出端用以驱动下肢进行转弯运动。

2.根据权利要求1所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述侧展机构(3)包括侧展电机(31)和骨骼一(32)，两个所述侧展电机(31)对称固定在骨骼一(32)上，所述侧展电机(31)的输出轴穿过骨骼一(32)与谐波减速器(33)相连，所述谐波减速器(33)固定在骨骼一(32)上，所述谐波减速器(33)的输出端与骨骼二(35)固定连接，所述骨骼二(35)和谐波减速器(33)之间还设置有限位圈(34)。

3.根据权利要求2所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述限位圈(34)固定在谐波减速器(33)上，所述限位圈(34)为圆环形，其上设有凸台用以限制骨骼二(35)的转动范围，所述骨骼二(35)的转动范围为：沿顺时针转动25度，逆时针转动25度。

4.根据权利要求1所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述外翻机构(4)包括外翻电机(41)、行星减速器(42)和外翻机构支架(43)，所述外翻机构支架(43)包括支架主体(431)以及由支架主体(431)向外延伸形成的电机支架(432)，所述外翻电机(41)固定在电机支架(432)上，所述外翻电机(41)的输出轴穿过电机支架(432)上的通孔一(433)与主动轮(44)相连，所述行星减速器(42)固定在支架主体(431)中，所述行星减速器(42)的轴体一端穿过通孔二(434)与从动轮(45)相连，所述主动轮(44)与从动轮(45)之间通过皮带(46)进行传动，所述行星减速器(42)的轴体另一端穿过通孔三(435)与联轴器(47)相连，所述联轴器(47)的另一端连接有交叉滚子(48)。

5.根据权利要求4所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述外翻机构支架(43)设置在骨骼二(35)的外侧面上，所述外翻电机(41)自带刹车抱闸和编码器。

6.根据权利要求1所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述大腿驱动模块(5)包括电机驱动板和分电池用以驱动外翻电机(41)的转动，所述大腿驱动模块(5)上设有布线槽(51)，所述大腿驱动模块(5)设置在外翻机构(4)的输出端，所述外翻机构(4)的输出端还设有大腿护具(6)，所述大腿护具(6)上设有四个护具带孔(21)。

7.根据权利要求1所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述腰部护具(2)为弯型板，用以支撑人体腰部位置，所述腰部护具(2)上对称设有护具带孔(21)。

8.根据权利要求2所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述骨骼一(32)和骨骼二(35)上均布有9轴姿态传感器。

9.根据权利要求1所述的一种穿戴式下肢外骨骼机器人转弯装置，其特征在于：所述总驱动模块(1)固定在骨骼一(32)上，所述总驱动模块(1)与侧展电机(31)、大腿驱动模块(5)和9轴姿态传感器电性相连，所述大腿驱动模块(5)与外翻电机(41)和9轴姿态传感器电性相连。