本发明专利技术公开了一种人体外骨骼仿生助行下肢及其控制方法，包括支撑架，支撑架两边固定有一支撑件，一支撑件下端与二支撑件上端转动连接，二支撑件下端与三支撑件上端转动连接，三支撑件下端与右脚踏转动连接，一支撑件外侧安装有一电机，一电机通过一齿轮组驱动二支撑件转动，二支撑件外侧安装有二电机，二电机通过二齿轮组驱动三支撑件转动，三支撑件外侧安装有三电机，三电机通过三齿轮组驱动脚踏转动。本发明专利技术以穿戴方式固定在两条腿上，通过对正常行走一侧腿上的三组编码器，采集对应的三个电机的数据，再经过PLC控制器来驱动另一只腿上的三个电机工作。腿上的三个电机工作。腿上的三个电机工作。
【技术实现步骤摘要】
一种人体外骨骼仿生助行下肢及控制方法
[0001]本专利技术涉及人体外骨骼相关
，具体为一种人体外骨骼仿生助行下肢及控制方法。
技术介绍
[0002]目前脑梗死是导致人体半身或全身梗死丧失对身体的控制，形成偏瘫或扭曲。又因为现在生活日趋安逸、饮食结构不合理、人体运动量降低，脑梗发生率从高龄向中龄转向，40岁的年龄也可能因为出现因为脑梗导致行动不便，生活不能自理。
[0003]对于下肢肢体不便目前辅助行动工具有：轮椅：此工具只能解决身体的位置移动，乘用人不能自已行走，且不能按照自己的意愿坐、卧、行（电动轮椅是同样的效果，只是解决了行动的动力问题）。
[0004]拐杖：对于上肢健全的人可以正常使用，而脑梗人员同时半脑梗死，同步上肢也受损伤，所以拐杖也不能完全使用的。
[0005]弹簧辅助：只是单一的回力装置，对肢体的控制和行走没有更多的自主控制。
[0006]高级机械肢体（人体外骨骼）：由微电脑控制电机，针对双腿残疾人员配合平衡辅助工具使用，行动较为方便，但成本过高，一般家庭经济无法承受。
[0007]而目前还没有针对单腿不便的人设计人体外骨骼来帮助人民日常生活。
技术实现思路
[0008]（一）解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是：通过采集一只腿的正常动作数据，来指导另外一只腿的行动动作。
[0009]（二）技术方案为了解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：一种人体外骨骼仿生助行下肢，包括支撑架，支撑架右边固定有右一支撑件，右一支撑件下端与右二支撑件上端转动连接，右二支撑件下端与右三支撑件上端转动连接，右三支撑件下端与右脚踏转动连接，所述右一支撑件外侧安装有右一电机，右一电机通过右一齿轮组驱动右二支撑件转动，右二支撑件外侧安装有右二电机，右二电机通过右二齿轮组驱动右三支撑件转动，右三支撑件外侧安装有右三电机，右三电机通过右三齿轮组驱动右脚踏转动；支撑架左边固定有左一支撑件，左一支撑件下端与左二支撑件上端转动连接，左二支撑件下端与左三支撑件上端转动连接，左三支撑件下端与左脚踏转动连接，所述左一支撑件外侧安装有左一编码器，左一编码器通过左一齿轮组驱动来采集左二支撑件的摆动信号，左二支撑件外侧安装有左二编码器，左二编码器通过左二齿轮组驱动来采集左三支撑件的摆动信号，左三支撑件外侧安装有左三编码器，左三编码器通过左三齿轮组驱动来采集左脚踏的摆动信号。
[0010]左一编码器、左二编码器、左三编码器分别安装有与左一齿轮组、左二齿轮组、左三齿轮组匹配的圆锥齿轮，以便采集左一齿轮组、左二齿轮组、左三齿轮组的转动信息。为了便于算法统一，左右两侧腿上的三个圆锥齿轮对应规格相同。
[0011]作为上一步优选方案，所述右二支撑件内侧安装有右大腿固定板，左二支撑件内侧安装有左大腿固定板，所述右三支撑件内侧安装有右小腿固定板，左三支撑件内侧安装有左小腿固定板。
[0012]作为上一步优选方案，所述右大腿固定板、左大腿固定板、右小腿固定板和左小腿固定板上均设置有一个透气孔和四个固定孔。
[0013]作为上一步优选方案，所述右一支撑件、右二支撑件、右三支撑件、左一支撑件、左二支撑件、左三支撑件结构相同，所述左二支撑件包括支撑框，支撑框两端内部分别固定有第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板上均设置有限位柱，所述第一支撑板和第二支撑板之间还设置有阻尼气缸或气弹簧。
[0014]作为上一步优选方案，所述左脚踏、右脚踏上均安装有雷达或红外传感器。
[0015]作为上一步优选方案，所述支撑架还设置有收纳槽和安装孔，安装孔内安装有转动的转管，转管两端均突出于支撑架且和第一连接板一端固定连接，第一连接板另一端和第二连接板一端连接，第二连接板另一端和右一支撑件2固定连接。
[0016]一种人体外骨骼仿生助行控制方法，包括如下步骤：1）、通过编码器读取一侧齿轮组转动的运动信号，包括实时的转动速度、时间、角度的数据，将数据合并为输入信号；2）、将上述输入信号输送给PLC，通过PLC的时间处理差，感应一组动作的完成，将信号编辑成同等的数据指令并指示驱动另一侧的电机，让其按照一侧肢体的形态进行动作，并完成一个动作组合；3）、PLC感应到上述动作组合完成后，继续读取一侧肢体的三个编码器信号数据，形成循环操作，达到正常动作的目的；4）、直至主体不在进行动作切断数据读取，动作结束。
[0017]作为上一步优选方案，所述步骤2）、步骤3）、步骤4）中动作包括：行走、蹲立、起卧和横向侧跨移步。
[0018]作为上一步优选方案，所述行走动作包括如下过程：a、打开行走开关PLC联通编码器，b、起步信号读取，如没有信号则电机待机，如有信号则c、调用起步程序驱动电机，调用起步程序驱动电机则起步动作开启且d、进行行走信号读取，行走信号读取如无信号则调用结束程序电机待机，如有信号则e、循环调用编码器信号驱动电机，循环调用编码器信号驱动电机进行行走动作开启且进行f、传感器信号读取，传感器信号读取如有信号则进行e如无信号则进行g调用结束程序电机待机，h、行走动作停止。
[0019]作为上一步优选方案，所述蹲立动作包括如下过程：a）、打开运行开关PLC联通编码器，b）、蹲立信号读取，如没有信号则电机待机，如有信号则c）、即时驱动电机随动，即时驱动电机随动进行蹲立动作开启且进行d）、角度信号读取，角度信号读取进行调用结束程序电机待机，角度信号读取无信号则进行c），角度信号读取有信号进行e）、即时驱动电机达到限定角度停机，f）、保持蹲立姿态。
[0020]作为上一步优选方案，所述起卧动作包括如下过程：A、打开运行开关PLC联通编码
器，B、监测关节角度，不符合电机不动作然后进行调整肢体状态，监测关节角度符合条件进行C、调用起卧程序电机运行，D、起卧动作开启或运行结束。
[0021]作为上一步优选方案，所述横向侧跨动作包括如下过程：A）、打开运行开关PLC联通编码器，B）、监测横跨信号指令，无信号电机不动作，有信号进行C）、调用横跨程序电机运行，横跨动作开启或循环步骤C）和步骤B）或运行结束。
[0022]（三）有益效果本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术以穿戴方式固定在两条腿上，通过对正常行走一侧腿上的三组编码器，采集对应的三个电机的数据，再经过PLC控制器来驱动另一只腿上的三个电机工作。正常肢体的行走为自由状态，残疾肢体为跟随运动，保持步伐的速度和角度与正常肢体的速度和角度一致，从而达到两条腿均正常行走的目的；（2）本专利技术六个支撑件的长短均可以调节，能适用不同腿长的人使用，而且都设置有限位柱，防止电机驱动角度过大给使用者带来危险；（3）本专利技术左右腿支撑架为对称结构，左右支撑架上均预留电机和编码器的安装位置，根据患者实际左右腿情况，在需要辅助行走的下肢侧安装对应电机装置。
[0023]（4）本专利技术在支撑架上设置安装孔，安装孔内安装有转管结构，能够使使用者的左右腿侧可向两侧跨步移动。
[0024]（5）本专利技术结构简单，使用方便，功能比较本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种人体外骨骼仿生助行下肢，包括支撑架(1)，支撑架(1)右边固定有右一支撑件(2)，右一支撑件(2)下端与右二支撑件(5)上端转动连接，右二支撑件(5)下端与右三支撑件(9)上端转动连接，右三支撑件(9)下端与右脚踏(10)转动连接，所述右一支撑件(2)外侧安装有右一电机(3)，右一电机(3)通过右一齿轮组(4)驱动右二支撑件(5)转动，右二支撑件(5)外侧安装有右二电机(7)，右二电机(7)通过右二齿轮组(8)驱动右三支撑件(9)转动，右三支撑件(9)外侧安装有右三电机(12)，右三电机(12)通过右三齿轮组(13)驱动右脚踏(10)转动；支撑架(1)左边固定有左一支撑件(14)，左一支撑件(14)下端与左二支撑件(17)上端转动连接，左二支撑件(17)下端与左三支撑件(21)上端转动连接，左三支撑件(21)下端与左脚踏(25)转动连接，所述左一支撑件(14)外侧安装有左一编码器(15)，左一编码器(15)通过左一齿轮组(16)驱动来采集左二支撑件(17)的摆动信号，左二支撑件(17)外侧安装有左二编码器(19)，左二编码器(19)通过左二齿轮组(20)驱动来采集左三支撑件(21)的摆动信号，左三支撑件(21)外侧安装有左三编码器(23)，左三编码器(23)通过左三齿轮组(24)驱动来采集左脚踏(25)的摆动信号；所述左脚踏(25)、右脚踏(10)上均安装有雷达或红外传感器(26)。2.根据权利要求1所述的一种人体外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述右二支撑件(5)内侧安装有右大腿固定板(6)，左二支撑件(17)内侧安装有左大腿固定板(18)，所述右三支撑件(9)内侧安装有右小腿固定板(11)，左三支撑件(21)内侧安装有左小腿固定板(22)。3.根据权利要求1所述的一种人体外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述右大腿固定板(6)、左大腿固定板(18)、右小腿固定板(11)和左小腿固定板(22)上均设置有一个透气孔(18a)和四个固定孔(18b)。4.根据权利要求1所述的一种人体外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述右一支撑件(2)、右二支撑件(5)、右三支撑件(9)、左一支撑件(14)、左二支撑件(17)、左三支撑件(21)结构相同，所述左二支撑件(17)包括支撑框(17e)，支撑框(17e)两端内部分别固定有第一支撑板(17a)和第二支撑板(17b)，第一支撑板(17a)和第二支撑板(17b)上均设置有限位柱(17c)，所述第一支撑板(17a)和第二支撑板(17b)之间还设置有阻尼气缸(17f)或气弹簧。5.根据权利要求1所述的一种人体外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述支撑架(1)还设置有收纳槽(1a)和安装孔(1b)，安装孔(1b)内安装有转动的转管...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，
申请(专利权)人：宿迁市玉合轩科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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