刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼制造技术

本实用新型专利技术提供一种刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其包括：左腿外骨骼和右腿外骨骼，所述左腿外骨骼和右腿外骨骼中的任一个包括：大腿杆、小腿杆、柔性膝关节、膝鲍登线、膝鲍登线卷筒、膝关节驱动电机、踝鲍登线、踝鲍登线卷筒、踝驱动电机。本实用新型专利技术通过刚柔混合的方式，能够在人体下肢关节处通过柔性可变铰链结构配合大小腿的刚性腿杆结构，形成刚柔混合的支架系统，极大降低系统的运动部分机构惯性，同时实现下肢结构的体积缩减。

Wearable power assisted exoskeleton driven by rigid soft hybrid

【技术实现步骤摘要】
刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼
本技术涉及一种穿戴设备，尤其涉及一种刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼。
技术介绍
外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置。其可穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。未来，可穿戴外骨骼机器人将在康复医疗、军事及民用等领域广泛应用，极大改善人们的生活。目前，外骨骼从类型上可分为刚性机械外骨骼和柔性外骨骼，两者对比来看，刚性外骨骼的输出功率大，负重效果更好，主要作为助力装置，而柔性外骨骼的穿戴舒适性好，整机重量更小，整机响应速度快，不易造成人体损伤，但输出功率低，更多用于人体助行。因此，针对上述问题，有必要提出进一步地解决方案。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，以克服现有技术中存在的不足。为实现上述技术目的，本技术提供一种刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其包括：左腿外骨骼和右腿外骨骼，所述左腿外骨骼和右腿外骨骼中的任一个包括：大腿杆、小腿杆、柔性膝关节、膝鲍登线、膝鲍登线卷筒、膝关节驱动电机、踝鲍登线、踝鲍登线卷筒、踝驱动电机；所述大腿杆的一端通过所述柔性膝关节与所述小腿杆的一端传动连接，所述膝鲍登线一端缠绕于所述膝鲍登线卷筒上，另一端延伸至所述柔性膝关节处，且所述膝鲍登线与大腿杆之间通过锚点固定连接，所述膝关节驱动电机驱动所述膝鲍登线卷筒进行轴向自转，所述踝鲍登线线一端缠绕于所述踝鲍登线卷筒上，另一端延伸至所述小腿杆的一端，且所述踝鲍登线与小腿杆之间通过锚点固定连接，所述踝驱动电机驱动所述踝鲍登线卷筒进行轴向自转。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，所述膝鲍登线和踝鲍登线均包括：钢绳以及套装于所述钢绳上的套管。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，所述膝鲍登线通过分布于所述大腿杆两端以及中间的三个锚点与大腿杆相连接。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，所述通过分布于所述小腿杆中间的一个锚点与小腿杆相连接。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，所述柔性膝关节包括至少两个铰链结构，至少两个铰链结构依次连接形成所述柔性膝关节。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，任一铰链结构包括：连接片组件、钢绳滑轮、限位片；所述连接片组件包括：相对设置的左片和右片、位于左片和右片之间的骨片，所述骨片为一矩形片，其一端上边缘形成上接触面，下边缘形成下接触面，所述上接触面和下接触面为逐渐靠拢的弧形面，所述左片和右片一端的上边缘为向上凸伸的弧形面，下边缘为向上凹陷的与所述弧形面相仿型的凹形面，所述钢绳滑轮通过所述限位片枢转连接于所述左片和右另一端，所述左片和右片向上凸伸的部分通过一定位销相连接。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，任一铰链结构中，所述骨片上还开设有弧形的滑槽，相邻铰链结构的左片和右片之间的定位销贯穿所述滑槽，并在变力矩柔性膝关节结构弯曲时，沿所述滑槽进行滑动。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，所述可穿戴助力外骨骼还包括：大腿姿态传感器、膝拉力传感器、小腿姿态传感器、踝角度传感器、鞋底传感器；所述大腿姿态传感器固定于所述大腿杆上，所述膝拉力传感器与所述膝鲍登线的另一端相连接，所述小腿姿态传感器固定于所述小腿杆上，所述踝角度传感器固定于小腿杆的踝关节屈伸转动处，所述鞋底传感器固定于与所述小腿杆另一端相连接的鞋底的底面上。作为本技术的可穿戴助力外骨骼的改进，所述大腿杆和小腿杆上还设置有用于传感器安装的绑缚板。与现有技术相比，本技术的有益效果是：本技术通过刚柔混合的方式，能够在人体下肢关节处通过柔性可变铰链结构配合大小腿的刚性腿杆结构，形成刚柔混合的支架系统，极大降低系统的运动部分机构惯性，同时实现下肢结构的体积缩减。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼的立体示意图；图2为图1中膝鲍登线或踝鲍登线的结构示意图；图3为本技术的刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼中柔性膝关节的立体示意图；图4为图3中柔性膝关节中部分结构的平面放大示意图。具体实施方式下面结合附图所示的各实施方式对本技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本技术的保护范围之内。本技术的技术构思为：现有的可穿戴外骨骼大体分为刚性外骨骼与柔性外骨骼，但是各有缺点，如刚性外骨骼具有穿戴舒适性差、下肢运动惯性大导致的整机响应速度差及机动性差、整机重量过大、膝关节大多为单轴关节不符合人体膝关节运动形式等缺点；柔性外骨骼具有输出功率低、负重能力差等缺点。而本技术刚柔混合驱动装置能够实现穿戴者大负重，穿戴舒适性好，具有柔性膝关节，符合人体运动特征。如图1-4所示，本技术一实施例提供一种刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其包括：大腿杆1、小腿杆2、柔性膝关节3、膝鲍登线4、膝鲍登线卷筒5、膝关节驱动电机6、踝鲍登线7、踝鲍登线卷筒8、踝驱动电机9。所述大腿杆1和小腿杆2形成支撑人体大腿和小腿的刚性结构，所述大腿杆1的一端通过所述柔性膝关节3与所述小腿杆2的一端传动连接。所述膝鲍登线4一端缠绕于所述膝鲍登线卷筒5上，另一端延伸至所述柔性膝关节3处，且所述膝鲍登线4与大腿杆1之间通过锚点4-1固定连接。所述膝关节驱动电机6驱动所述膝鲍登线卷筒5进行轴向自转。本实施例中，所述膝鲍登线4包括：钢绳41以及套装于所述钢绳41上的套管42。此时，所述膝鲍登线4通过分布于所述大腿杆1两端以及中间的三个锚点4-1与大腿杆1相连接。其中，其中一个锚点4-1与膝鲍登线4的套管42的一端相连接，另一个锚点4-1与膝鲍登线4的套管42的另一端相连接，同时套管42经过中间的锚点4-1。所述踝鲍登线7线一端缠绕于所述踝鲍登线卷筒8上，另一端延伸至所述小腿杆2的一端，且所述踝鲍登线7与小腿杆2之间通过锚点7-2固定连接，所述踝驱动电机9驱动所述踝鲍登线卷筒8进行轴向自转。本实施例中，所述踝鲍登线7包括：钢绳71以及套装于所述钢绳71上的套管72。此时，所述通过分布于所述小腿杆2中间的一个锚点7-2与小腿杆2相连接。具体地，所述踝鲍登线7的套管72末端与该锚点相连接。所述柔性膝关节3形成本实施例中可穿戴助力外骨骼的柔性部分，所述柔性膝关节3包括至少两个铰链结构，至少两个铰链结构依次连接形成所述柔性膝关节3。任一铰链结构包括：连接片组件31、钢绳滑轮32、限位片33。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其特征在于，所述可穿戴助力外骨骼包括：左腿外骨骼和右腿外骨骼，所述左腿外骨骼和右腿外骨骼中的任一个包括：大腿杆、小腿杆、柔性膝关节、膝鲍登线、膝鲍登线卷筒、膝关节驱动电机、踝鲍登线、踝鲍登线卷筒、踝驱动电机；/n所述大腿杆的一端通过所述柔性膝关节与所述小腿杆的一端传动连接，所述膝鲍登线一端缠绕于所述膝鲍登线卷筒上，另一端延伸至所述柔性膝关节处，且所述膝鲍登线与大腿杆之间通过锚点固定连接，所述膝关节驱动电机驱动所述膝鲍登线卷筒进行轴向自转，所述踝鲍登线线一端缠绕于所述踝鲍登线卷筒上，另一端延伸至所述小腿杆的一端，且所述踝鲍登线与小腿杆之间通过锚点固定连接，所述踝驱动电机驱动所述踝鲍登线卷筒进行轴向自转。/n

【技术特征摘要】
1.一种刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其特征在于，所述可穿戴助力外骨骼包括：左腿外骨骼和右腿外骨骼，所述左腿外骨骼和右腿外骨骼中的任一个包括：大腿杆、小腿杆、柔性膝关节、膝鲍登线、膝鲍登线卷筒、膝关节驱动电机、踝鲍登线、踝鲍登线卷筒、踝驱动电机；
所述大腿杆的一端通过所述柔性膝关节与所述小腿杆的一端传动连接，所述膝鲍登线一端缠绕于所述膝鲍登线卷筒上，另一端延伸至所述柔性膝关节处，且所述膝鲍登线与大腿杆之间通过锚点固定连接，所述膝关节驱动电机驱动所述膝鲍登线卷筒进行轴向自转，所述踝鲍登线线一端缠绕于所述踝鲍登线卷筒上，另一端延伸至所述小腿杆的一端，且所述踝鲍登线与小腿杆之间通过锚点固定连接，所述踝驱动电机驱动所述踝鲍登线卷筒进行轴向自转。


2.根据权利要求1所述的刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其特征在于，所述膝鲍登线和踝鲍登线均包括：钢绳以及套装于所述钢绳上的套管。


3.根据权利要求1或2所述的刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其特征在于，所述膝鲍登线通过分布于所述大腿杆两端以及中间的三个锚点与大腿杆相连接。


4.根据权利要求1或2所述的刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其特征在于，所述通过分布于所述小腿杆中间的一个锚点与小腿杆相连接。


5.根据权利要求1所述的刚柔混合驱动的可穿戴助力外骨骼，其特征在于，所述柔性膝关节包括至少两个铰链结构，至少两个铰链结构依次连接形成所述柔性膝关节。

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，林西川，岳春峰，刘晶晶，
申请(专利权)人：迈宝智能科技苏州有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32