本申请提供一种刚柔耦合的外骨骼机器人，包括：相互连接的外骨骼腿部单元和外骨骼髋部单元；外骨骼腿部单元可绕第一轴线相对于外骨骼髋部单元转动，第一轴线垂直于人体的矢状面且平行于人体的水平面；外骨骼髋部单元具有第一自由度调节部，位于人体髋部的一侧，当人体腿部绕第二轴线转动时，第一自由度调节部绕第二轴线形变，第二轴线垂直冠状面且平行矢状面；外骨骼髋部单元还具有第二自由度调节部，其平行水平面，当人体腿部绕第三轴线转动时，第二自由度调节部绕第三轴线形变，第三轴线垂直水平面且平行矢状面。第一自由度调节部和第二自由度调节部提供了冠状面和水平面上的被动自由度，增加了外骨骼髋部单元的自由度。增加了外骨骼髋部单元的自由度。增加了外骨骼髋部单元的自由度。
【技术实现步骤摘要】
一种刚柔耦合的外骨骼机器人
[0001]本申请涉及外骨骼机器人设备
，具体涉及一种刚柔耦合的外骨骼机器人。
技术介绍
[0002]下肢康复外骨骼设备可以帮助脑卒中患者，下肢肌肉受损患者或因意外事故而导致下肢运动功能表现下降的患者，进行站立，行走功能恢复。并且可以带动患者下肢进行预订轨迹运动、辅助患者步态训练及助力，为患者提供更个性化、更即时性、更方便的康复训练。
[0003]虽然现有下肢外骨骼种类繁多，但大多数外骨骼的自由度多为两到三个主动自由度。其中髋关节的三个自由度往往忽略了在人体冠状面上的转动和水平面的转动，这使得外骨骼的人机相容性降低，且限制了患者的活动自由度。并且有部分外骨骼会使用轴系设计外骨骼髋关节在人体冠状面和人体水平面上的被动自由度，但又使得外骨骼髋关节结构复杂，灵活度过高，人机相容性差，降低了外骨骼系统的可靠性。
技术实现思路
[0004]鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种刚柔耦合的外骨骼机器人，包括：
[0005]外骨骼腿部单元，所述外骨骼腿部单元用于和人体腿部连接；
[0006]外骨骼髋部单元，所述髋部单元的一端和所述外骨骼腿部单元连接，另一端用于和人体背部连接；所述外骨骼腿部单元可绕第一轴线相对于所述外骨骼髋部单元转动，所述第一轴线垂直于人体的矢状面且平行于人体的水平面；
[0007]所述外骨骼髋部单元具有第一自由度调节部，位于人体髋部的一侧，其形状和人体髋部相匹配，当所述人体腿部绕第二轴线转动时，所述第一自由度调节部可随所述人体腿部绕所述第二轴线形变，所述第二轴线垂直于所述冠状面且平行于所述矢状面；
[0008]所述外骨骼髋部单元还具有第二自由度调节部，所述第二自由度调节部平行于所述水平面，当所述人体腿部绕第三轴线转动时，所述第二自由度调节部可随所述人体腿部绕所述第三轴线形变，所述第三轴线垂直于所述水平面且平行于所述矢状面。
[0009]根据本申请实施例提供的技术方案，所述外骨骼髋部单元包括：
[0010]自由度连接件，所述自由度连接件和人体侧面弧度相匹配，所述自由度连接件具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部沿人体侧面弧度向人体后背延伸，所述第二连接部位于人体髋部的一侧，所述第二连接部平行于所述水平面；
[0011]背部连接件，所述背部连接件通过柔性组件和所述第一连接部连接，形成所述第一自由度调节部；
[0012]腿部连接件，所述腿部连接件通过柔性组件和所述第二连接部连接，形成所述第二自由度调节部。
[0013]根据本申请实施例提供的技术方案，所述柔性组件包括多个等间距排布的弹性片。
[0014]根据本申请实施例提供的技术方案，所述背部连接件远离所述第二连接部的一端连接有外骨骼背包，所述外骨骼背包用于和所述人体背部连接；所述腿部连接件远离所述第一连接部的一侧通过关节组件和所述外骨骼腿部单元连接。
[0015]根据本申请实施例提供的技术方案，所述外骨骼腿部单元包括：
[0016]伸缩组件，两组所述伸缩组件通过所述关节组件转动连接；
[0017]锁紧组件，所述锁紧组件和所述伸缩组件连接，所述锁紧组件具有第一状态和第二状态，处于所述第一状态时，所述伸缩组件可伸长或缩短，处于所述第二状态时，所述伸缩组件被锁定；
[0018]绑腿组件，所述绑腿组件连接在所述伸缩组件上，用于将所述伸缩组件和所述人体腿部绑接。
[0019]根据本申请实施例提供的技术方案，所述伸缩组件包括：
[0020]第一伸缩杆，所述第一伸缩杆的内部中空；所述第一伸缩杆的内壁上沿平行于所述第一伸缩杆的轴线方向开设有滑槽；
[0021]第二伸缩杆，所述第二伸缩杆的外壁上设置有和所述滑槽相匹配的滑条，所述滑条和所述滑槽滑动连接；
[0022]所述第一伸缩杆靠近所述第二伸缩杆的一端面上等间距开设有多个矩形口，多个所述矩形口形成锁紧部；
[0023]根据本申请实施例提供的技术方案，所述锁紧组件包括：
[0024]第一锁紧件，所述第一锁紧件环绕所述锁紧部；
[0025]第二锁紧件，所述第二锁紧件贯穿连接所述第一锁紧件的两端；
[0026]第三锁紧件，所述第三锁紧件的第一端和所述第二锁紧件的一端转动连接，且所述第一端具有用于和所述第二锁紧件侧壁相抵的第一抵接部，当所述第一抵接部和第一锁紧件相抵时，所述锁紧组件处于所述第二状态，当所述第一抵接部远离所述第二锁紧件时，所述锁紧组件处于所述第一状态。
[0027]根据本申请实施例提供的技术方案，所述外骨骼腿部单元远离所述外骨骼髋部单元的一端通过所述关节组件转动连接有外骨骼脚部单元，所述外骨骼脚部单元穿戴在人体脚部。
[0028]根据本申请实施例提供的技术方案，所述外骨骼脚部单元包括：
[0029]第一弹性部，所述第一弹性部用于和人体前脚掌贴合；
[0030]第二弹性部，所述第二弹性部用于和人体后脚跟贴合；
[0031]第三弹性部，所述第三弹性部位于所述第一弹性部和所述第二弹性部之间；
[0032]测力传感器，两台测力传感器分别各自安装在所述第一弹性部内和所述第二弹性部内。
[0033]根据本申请实施例提供的技术方案，所述关节组件包括：
[0034]第一固定件，所述第一固定件具有相互垂直的第一安装部和第二安装部；
[0035]驱动电机，所述驱动电机和所述第一固定件连接，所述驱动电机的输出轴和所述第一轴线平行；
[0036]第二固定件，所述第二固定件具有相互垂直的第三安装部和第四安装部，所述第三安装部和所述输出轴固定连接。
[0037]有益效果为：
[0038]由于所述外骨骼髋部单元的一端和所述外骨骼腿部单元连接，所述外骨骼腿部单元可绕第一轴线相对于所述外骨骼髋部单元转动，所述外骨骼腿部单元和人体腿部连接，所以所述外骨骼腿部单元可以带动人体腿部绕所述第一轴线转动，帮助患者进行步态训练和助力。
[0039]由于所述外骨骼髋部单元具有第一自由度调节部，所述第一自由度调节部位于人体髋部一侧，其形状和人体髋部形状相匹配，当所述人体腿部绕第二轴线转动时，所述第一自由度调节部可随所述人体腿部绕所述第二轴线形变，同时，所述外骨骼髋部单元还具有第二自由度调节部，所述第二自由度调节部平行于所述水平面，当所述人体腿部绕第三轴线转动时，所述第二自由度调节部可随所述人体腿部绕所述第三轴线形变，所述第一自由度调节部和所述第二自由度调节部为所述外骨骼髋部单元提供了冠状面和水平面上的被动自由度，增加了外骨骼髋部单元的自由度，同时又和人体相贴合，结构精简，便于穿戴，使得患者的在使用该刚柔耦合的外骨骼机器人进行步态训练和助力时更加舒适。
附图说明
[0040]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0041]图1为本申请提供的一种刚柔耦合的外骨骼机器人的整体结构示意本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种刚柔耦合的外骨骼机器人，其特征在于，包括：外骨骼腿部单元(1)，所述外骨骼腿部单元(1)用于和人体腿部连接；外骨骼髋部单元(2)，所述髋部单元的一端和所述外骨骼腿部单元(1)连接，另一端用于和人体背部连接；所述外骨骼腿部单元(1)可绕第一轴线相对于所述外骨骼髋部单元(2)转动，所述第一轴线垂直于人体的矢状面且平行于人体的水平面；所述外骨骼髋部单元(2)具有第一自由度调节部(21)，所述第一自由度调节部(21)位于人体髋部的一侧，其形状和人体髋部相匹配，当所述人体腿部绕第二轴线转动时，所述第一自由度调节部(21)可随所述人体腿部绕所述第二轴线形变，所述第二轴线垂直于所述冠状面且平行于所述矢状面；所述外骨骼髋部单元(2)还具有第二自由度调节部(22)，所述第二自由度调节部(22)平行于所述水平面，当所述人体腿部绕第三轴线转动时，所述第二自由度调节部(22)可随所述人体腿部绕所述第三轴线形变，所述第三轴线垂直于所述水平面且平行于所述矢状面。2.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合外骨骼机器人，其特征在于，所述外骨骼髋部单元(2)包括：自由度连接件(211)，所述自由度连接件(211)和人体侧面弧度相匹配，所述自由度连接件(211)具有第一连接部(2111)和第二连接部(2112)，所述第一连接部(2111)沿人体侧面弧度向人体后背延伸，所述第二连接部(2112)位于人体髋部的一侧，所述第二连接部(2112)平行于所述水平面；背部连接件(212)，所述背部连接件(212)通过柔性组件和所述第一连接部(2111)连接，形成所述第一自由度调节部(21)；腿部连接件(213)，所述腿部连接件(213)通过柔性组件和所述第二连接部(2112)连接，形成所述第二自由度调节部(22)。3.根据权利要求2所述的一种刚柔耦合外骨骼机器人，其特征在于，所述柔性组件包括多个等间距排布的弹性片(214)。4.根据权利要求2所述的一种刚柔耦合外骨骼机器人，其特征在于，所述背部连接件(212)远离所述第二连接部(2112)的一端连接有外骨骼背包(3)，所述外骨骼背包(3)用于和所述人体背部连接；所述腿部连接件(213)远离所述第一连接部(2111)的一侧通过关节组件(4)和所述外骨骼腿部单元(1)连接。5.根据权利要求4所述的一种刚柔耦合外骨骼机器人，其特征在于，所述外骨骼腿部单元(1)包括：伸缩组件(11)，两组所述伸缩组件(11)通过所述关节组件(4)转动连接；锁紧组件(12)，所述锁紧组件(12)和所述伸缩组件(11)连接，所述锁紧组件(12)具有第一状态和第二状态，处于所述第一状态时，所述伸缩组件(11)可伸长或缩短，处于所述第二状态时，所述伸缩组件(11)被锁定；...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建华，王唱，赵岩，郝雨飞，李克祥，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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