【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人，具体涉及一种多功能外骨骼机器人。
技术介绍
1、助力外骨骼按照动力传递的目的，可分为两种情况：外骨骼带动人体运动和人体带动外骨骼运动。由于人体运动时动作的复杂性，助力外骨骼在模拟人体运动时需要在各个关节部位实现多自由度的动作，导致外骨骼助力装置结构比较复杂，各动作部件之间容易发生干涉，影响装置的正常运作，并且难以真正做到对人体动作的准确模拟。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种多功能外骨骼机器人，以解决外骨骼机器人结构复杂、难以实现对人体动作进行准确模拟的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、多功能外骨骼机器人，包括：
4、基础支架；
5、两组下肢单元，用于对腿进行支撑；所述下肢单元分别通过髋部驱动单元与基础支架连接，所述髋部驱动单元用于驱动下肢单元绕垂直轴转动以模拟髋关节的内外旋动作，并能够使下肢单元在绕垂直轴转动时的转动轴位置始终不变且转动轴与人体髋关节内外旋的轴线重合。
6、在一些实施例中，所述髋部驱动单元包括第一电机和连杆机构；
7、所述连杆机构包括第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆和第六连杆，所述第一连杆与基础支架固定连接，所述第三连杆与第四连杆在其中部铰接形成剪叉支架，第一连杆与第二连杆在一端铰接，其另一端分别与剪叉支架的两个剪叉端铰接，第五连杆与第六连杆在一端铰接，其另一端分别与剪叉支架的另外两个剪叉端铰接，所述第一连杆、第二连杆、第三连
8、所述下肢单元与第五连杆连接，所述第一电机设置在基础支架上用于驱动第二连杆转动。
9、在一些实施例中，所述第一连杆与第二连杆之间的铰接轴设置在基础支架的外侧，所述第一电机设置在铰接轴位置处以驱动铰接轴转动，使第一电机位于基础支架外侧。
10、在一些实施例中，所述下肢单元包括：
11、大腿杆件；
12、髋关节机构，包括与髋关节驱动单元连接的髋关节座和在一端与髋关节座转动连接的髋关节连杆，所述髋关节座上设置有用于驱动髋关节连杆绕矢状轴转动的第二电机，所述大腿杆件一端与髋关节连杆的另一端转动连接，所述髋关节连杆上设置有用于驱动大腿杆件绕冠状轴转动的第三电机；
13、小腿杆件；
14、膝关节机构，包括与大腿杆件连接的膝关节座，所述小腿杆件一端与膝关节座之间转动连接，所述膝关节座上设置有用于驱动小腿杆件绕冠状轴转动的第四电机；
15、踝关节机构，包括与小腿杆件连接的踝关节座和在一端与踝关节座转动连接的踝关节连杆，所述踝关节座上设置有用于驱动踝关节连杆绕冠状轴转动的第五电机；
16、脚支撑件，与踝关节连杆的另一端转动连接，所述踝关节连杆上设置有用于驱动脚支撑件绕矢状轴转动的第六电机；
17、腿穿戴件，设置在大腿杆件、小腿杆件、脚支撑件上。
18、在一些实施例中，还包括轮椅机构，包括：
19、与髋关节连杆一端铰接的轮椅支杆，所述轮椅支杆另一端连接有电动驱动轮；
20、与踝关节座铰接的轮椅横杆，所述轮椅横杆另一端与轮椅支杆铰接，所述大腿杆件、小腿杆件、轮椅支杆和轮椅横杆形成四连杆机构；
21、前轮组件，包括前轮和用于调节前轮的离地高度的高度调节件，所述高度调节件与踝关节座连接；
22、以及能够展开和收拢的座椅机构。
23、在一些实施例中，所述座椅机构包括：
24、座椅基座，连接在基础支架上；
25、座板机构，包括与座椅基座连接的剪叉组件和座板组件，所述剪叉组件包括多组剪叉单元，位于剪叉组件的各个剪叉端以及位于中间位置上的一组或多组剪叉单元的铰接点上设置有铰接座，所述座板组件包括两组呈对称设置的座板单元，所述座板单元由多个板件依次铰接连接组成，两组座板单元分别通过铰接杆与位于剪叉端上的铰接座连接，且其中一根铰接杆与位于铰接点上的铰接座转动连接；
26、座板驱动件，用于驱动剪叉组件的展开和收拢。
27、在一些实施例中，所述基础支架包括两个支架单元，两个支架单元在一端滑动配合连接，并通过锁定单元对两个支架单元进行固定。
28、在一些实施例中，所述锁定单元包括转动设置在支架单元上的转动杆、设置在转动杆上的凸轮和锁定件，所述锁定件与支架单元之间滑动配合，当凸轮转动时能够驱动锁定件压紧另一支架单元。
29、在一些实施例中，还包括与基础支架连接的上肢单元，所述上肢单元用于对上肢进行支撑。
30、在一些实施例中，所述上肢单元包括上肢穿戴件和上肢调节单元；
31、所述上肢调节单元包括多组上肢调节件，所述上肢调节件在两端分别与基础支架和上肢穿戴件之间通过万向接头连接，对上肢穿戴件进行支撑并调整上肢穿戴件的姿态。
32、本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
33、本专利技术采用髋部驱动单元对下肢单元进行连接，并驱动下肢单元转动以模拟髋关节的内外旋动作，该髋部驱动单元能够使下肢单元在绕垂直轴转动时的转动轴位置始终不变，并且该转动轴始终与人体髋关节内外旋的轴线保持重合，使外骨骼机器人在髋关节位置处能够更好地与人体髋关节的实际内外旋动作相匹配，使外骨骼机器人对下肢姿态的调整更加自然，以保证人体转向时的动作具有更好的稳定性。
34、髋部驱动单元采用rcm远程中心运动机构对下肢单元进行驱动，实现的结构简单，并且通过对髋部驱动单元与基础支架之间的连接结构进行优化，避免由于髋部驱动单元的设置以及髋部驱动单元在动作过程中与人体发生干涉。
35、外骨骼机器人能够实现对单腿在六个自由度上的模拟，并且通过对下肢单元结构的优化，各个关节驱动电机直接设置在下肢单元各个关节的转动中心，使下肢单元的整体结构更加简单。
36、外骨骼机器人髋关节、膝关节和踝关节构成串联六自由度结构，这种串联结构形式能够在保证对人体六自由度真实模拟的情况下，实现与人体轴线的对齐，保证对人体辅助运动的稳定性、协调性。
37、利用下肢单元所具有的结构特点，只需要额外设置两个杆件即可在外骨骼机器人上实现轮椅的功能，实现外骨骼机器人的多功能性，下肢单元从正常的站立状态转换到轮椅状态，借助于下肢外骨骼的关节驱动电机即可实现，在实现多功能的情况下，减小了外骨骼机器人的结构复杂度。
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1.多功能外骨骼机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述髋部驱动单元包括第一电机和连杆机构；
3.根据权利要求2所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述第一连杆与第二连杆之间的铰接轴设置在基础支架的外侧，所述第一电机设置在铰接轴位置处以驱动铰接轴转动，使第一电机位于基础支架外侧。
4.根据权利要求1或2所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述下肢单元包括：
5.根据权利要求4所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，还包括轮椅机构，包括：
6.根据权利要求5所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述座椅机构包括：
7.根据权利要求1所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述基础支架包括两个支架单元，两个支架单元在一端滑动配合连接，并通过锁定单元对两个支架单元进行固定。
8.根据权利要求7所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述锁定单元包括转动设置在支架单元上的转动杆、设置在转动杆上的凸轮和锁定件，所述锁定件与支架单元之间滑动配合，当凸轮转动时能够驱
9.根据权利要求1所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，还包括与基础支架连接的上肢单元，所述上肢单元用于对上肢进行支撑。
10.根据权利要求9所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述上肢单元包括上肢穿戴件和上肢调节单元；
...【技术特征摘要】
1.多功能外骨骼机器人，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述髋部驱动单元包括第一电机和连杆机构；
3.根据权利要求2所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述第一连杆与第二连杆之间的铰接轴设置在基础支架的外侧，所述第一电机设置在铰接轴位置处以驱动铰接轴转动，使第一电机位于基础支架外侧。
4.根据权利要求1或2所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述下肢单元包括：
5.根据权利要求4所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，还包括轮椅机构，包括：
6.根据权利要求5所述的多功能外骨骼机器人，其特征在于，所述座椅机构包括：
...【专利技术属性】
技术研发人员：钟斌，马莉丽，陈肖航，官乐梦，张玉喆，黄泽凯，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：发明
国别省市：
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