本发明专利技术提供一种模块化防护外骨骼系统，包括：腰部组件，腰部组件能够佩戴于用户的腰部处，腰部组件上设有控制器和电池；大腿组件，大腿组件的一端与腰部组件铰接，大腿组件能够佩戴于用户的大腿处，大腿组件包括第一护腿，第一护腿能够保护用户的大腿；小腿组件，小腿组件包括电机模组和第二护腿，小腿组件通过电机模组与大腿组件链接，电机模组能够带动小腿组件转动，小腿组件能够佩戴于用户的小腿处，第二护腿能够保护用户的小腿；其中，电机模组与控制器和电池均连接，电池能够为电机模组供电，控制器能够控制电机模组的工作状态，实现针对人体的运动跟随、行走助力及辅助负重等功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及外骨骼领域，特别涉及一种模块化防护外骨骼系统。
技术介绍
1、近年来，随着现代战争形态的变化，单兵作战对机动性和防护力的需求日益提升。士兵在作战环境中常常面临弹片、子弹等威胁，同时还需要携带沉重的装备进行长时间的高强度作战任务。这种情况下，士兵的关节、肌肉容易疲劳，甚至出现受伤风险，严重影响战斗效率。因此，模块化防护外骨骼系统逐渐成为提高单兵作战能力的重要技术手段。
2、现有的外骨骼系统虽然提供了一定程度的助力与防护，但往往存在重量大、结构复杂、灵活性差等问题，无法有效应对复杂战场环境中的多重需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种模块化防护外骨骼系统，实现针对人体的运动跟随、行走助力及辅助负重。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种模块化防护外骨骼系统，包括：腰部组件，所述腰部组件能够佩戴于用户的腰部处，所述腰部组件上设有控制器和电池；大腿组件，所述大腿组件的一端与所述腰部组件铰接，所述大腿组件能够佩戴于所述用户的大腿处，所述大腿组件包括第一护腿，所述第一护腿能够保护用户的大腿；小腿组件，所述小腿组件包括电机模组和第二护腿，所述小腿组件通过所述电机模组与所述大腿组件链接，所述电机模组能够带动所述小腿组件转动，所述小腿组件能够佩戴于所述用户的小腿处，所述第二护腿能够保护用户的小腿；其中，所述电机模组与所述控制器和所述电池均连接，所述电池能够为所述电机模组供电，所述控制器能够控制所述电机模组的工作状态。
>3、进一步地，所述防护外骨骼系统还包括背部组件；所述背部组件包括肩部y型连接板、护颈、马甲、护裆、背杆、背部绑缚模块和肩背部连接件，所述y型连接板覆于所述马甲的上部，所述护颈与所述马甲的颈部开口连接，所述背部绑缚模块设于所述马甲的背部，所述护裆设于所述马甲的下部，当用户佩戴所述马甲时，所述护裆能够保护所述用户的裆部，所述肩背部连接件设于所述马甲的背部，所述背杆与所述背部连接件铰接。4、进一步地，所述腰部组件还包括腰带固定夹、腰带、腰部绑缚模块、电池盒、腰部固定板、护甲腰部连接件；所述腰带绑缚于所述腰部绑缚模块，所述腰部固定板设于所述腰部绑缚模块上，所述护甲腰部连接件设于所述腰部绑缚模块上，所述护甲腰部连接件与所述背杆连接，所述电池盒和所述控制器通过所述腰带固定夹设于所述腰带上，所述电池设于所述电池盒内。
5、进一步地，所述大腿组件包括髋关节铰链连接件、髋关节轴承盖、髋关节固定件、大腿直杆、第一护腿和大腿调节杆；所述大腿直杆的一端与所述大腿调节杆的一端连接，所述髋关节固定件上设有向心球轴承，所述大腿调节杆的另一端与所述向心球轴承连接，所述髋关节铰链连接件通过所述腰带固定夹与所述腰带连接，所述髋关节固定件通过所述髋关节铰链连接件与所述髋关节固定件铰接，所述髋关节轴承盖设于所述髋关节固定件上，所述向心球轴承位于所述髋关节轴承盖内；所述第一护腿通过腿部绑缚连接件与所述大腿直杆连接。
6、进一步地，所述大腿调节杆的一端设有滑动槽，在所述大腿调节杆的外壁上对应所述滑动槽处设有多个定位孔，所述定位孔与所述滑动槽连通，所述大腿直杆伸入至所述滑动槽中，所述大腿直杆上设有固定孔，调节螺丝同时与定位孔和固定孔连接，从而固定所述大腿调节杆和所述大腿直杆。
7、进一步地，所述小腿组件包括膝关节盖、膝关节限位块、小腿连接杆、小腿缝制连接件、imu保护盒和直驱膝关节转子连接件；所述大腿直杆与所述电机模组连接，所述电机模组的输出端与所述直驱膝关节转子连接件连接，所述直驱膝关节转子连接件与所述小腿连接杆的一端铰接，所述小腿连接杆的另一端设有连接槽，所述小腿缝制连接件与所述连接槽连接，所述小腿缝制连接件通过所述腿部绑缚连接件与所述第二护腿连接；所述电机模组设于所述膝关节盖内，所述膝关节盖内设有膝关节限位块，所述膝关节限位块能够限制所述直驱膝关节转子连接件的转动角度；所述小腿缝制连接件上设有所述imu保护盒，所述imu保护盒内设有第一imu传感器，所述第一imu传感器与所述控制器连接。
8、进一步地，所述小腿连接杆的转动方向与所述直驱膝关节转子连接件垂直。
9、进一步地，所述防护外骨骼系统还包括足部组件，所述足部组件包括足部海绵垫、足部搭扣、足部拖带、侧面卡扣、连接布、鞋底、调节卡带和第二imu传感器；所述足部搭扣通过所述调节卡带与所述侧面卡扣连接，所述足部拖带与所述侧面卡扣连接，所述鞋底通过所述连接布与所述侧面卡扣连接，所述足部海绵垫设于所述足部搭扣的朝向使用者足部的一侧，在所述足部搭扣上远离使用者足部的一侧设有所述第二imu传感器，所述第二imu传感器与所述控制器连接。
10、进一步地，所述控制器包括控制器外壳、控制器内壳、主控板、控制按钮和插头，所述主控板设于所述控制器内壳内，所述控制器内壳设于所述控制器外壳内，所述控制器外壳上设有所述控制按钮和所述插头，所述控制按钮和所述插头与所述主控板连接。
11、进一步地，所述膝关节盖的内壁上设有第三imu传感器。
12、分析可知，本专利技术公开一种模块化防护外骨骼系统，本专利技术采用电机直驱膝关节，结合防护模块的方式设计了模块化防护外骨骼系统，整体结构兼具了防护性与活动轻便灵活性。利用布置在膝关节处的电机输出转矩，补偿了防护模块带来负担的同时，对人体膝关节运动进行助力。具有大小腿长度方向可调结构，横向位移补偿保证外骨骼能够适应不同腿部长度的使用者，使得外骨骼各关节和人体各关节在一定程度上对心。腿部绑缚结合人体工学并采用柔性织物作为内衬，采用尼龙粘带进行固定，在提高外骨骼穿戴便捷性和舒适性的同时还能确保外骨骼的动力能够有效传递到人体各个关节，从而减轻人体下肢关节的运动负担。通安装在大小腿、足部的imu传感器获取的数据对人体运动意图进行识别并通过运动控制算法在适时提供对人体下肢的助力，最终实现针对人体的运动跟随、行走助力及辅助负重等功能。
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【技术保护点】
1.一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述防护外骨骼系统还包括背部组件；
3.根据权利要求2所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述腰部组件还包括腰带固定夹、腰带、腰部绑缚模块、电池盒、腰部固定板、护甲腰部连接件；
4.根据权利要求3所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述大腿组件包括髋关节铰链连接件、髋关节轴承盖、髋关节固定件、大腿直杆、第一护腿和大腿调节杆；
5.根据权利要求4所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述大腿调节杆的一端设有滑动槽，在所述大腿调节杆的外壁上对应所述滑动槽处设有多个定位孔，所述定位孔与所述滑动槽连通，所述大腿直杆伸入至所述滑动槽中，所述大腿直杆上设有固定孔，调节螺丝同时与定位孔和固定孔连接，从而固定所述大腿调节杆和所述大腿直杆。
6.根据权利要求4所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述小腿组件包括膝关节盖、膝关节限位块、小腿连接杆、小腿缝制连接件、IMU保护盒和直驱膝关节转子连接件；</p>7.根据权利要求6所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述小腿连接杆的转动方向与所述直驱膝关节转子连接件垂直。
8.根据权利要求6所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述防护外骨骼系统还包括足部组件，所述足部组件包括足部海绵垫、足部搭扣、足部拖带、侧面卡扣、连接布、鞋底、调节卡带和第二IMU传感器；
9.根据权利要求6所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述控制器包括控制器外壳、控制器内壳、主控板、控制按钮和插头，所述主控板设于所述控制器内壳内，所述控制器内壳设于所述控制器外壳内，所述控制器外壳上设有所述控制按钮和所述插头，所述控制按钮和所述插头与所述主控板连接。
10.根据权利要求6所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述膝关节盖的内壁上设有第三IMU传感器。
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【技术特征摘要】
1.一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述防护外骨骼系统还包括背部组件；
3.根据权利要求2所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述腰部组件还包括腰带固定夹、腰带、腰部绑缚模块、电池盒、腰部固定板、护甲腰部连接件；
4.根据权利要求3所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述大腿组件包括髋关节铰链连接件、髋关节轴承盖、髋关节固定件、大腿直杆、第一护腿和大腿调节杆；
5.根据权利要求4所述的一种模块化防护外骨骼系统，其特征在于，所述大腿调节杆的一端设有滑动槽，在所述大腿调节杆的外壁上对应所述滑动槽处设有多个定位孔，所述定位孔与所述滑动槽连通，所述大腿直杆伸入至所述滑动槽中，所述大腿直杆上设有固定孔，调节螺丝同时与定位孔和固定孔连接，从而固定所述大腿调节杆和所述大腿直杆。
6.根据权利要求4所述的一种模块化防护外骨骼系...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹文洁，陈浩，黄显道，崔朕铭，张楠，刘一帆，王洪武，陈杰，
申请(专利权)人：中电科机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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