一种基于步态的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备的制作方法

文档序号:12205758阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于步态的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,包括:

动力及控制系统(4),包括本体(201)、上盖(202)、微型气泵A(203)、微型气泵B(204)、控制电路系统(205)、直流电池组件(206)、柔性固定带(207)、以及PVC软管(208)、气泵固定支架(209)以及电池组固定支架(210);

左腿膝关节气囊执行组件(5),为左腿膝关节提供辅助伸展和弯曲的转矩;

右腿膝关节气囊执行组件(6),为右腿膝关节提供辅助伸展和弯曲的转矩;

左脚压力开关组件(7),控制微型气泵A(203)的接通和断开;

右脚压力开关组件(8),控制微型气泵B(204)的接通和断开;

左脚姿态传感器(9),对一个步行动作进行测量,为装备控制系统提供步态参数;

右脚姿态传感器(10),与左脚姿态传感器配合使用,对一个步行动作进行测量,为装备控制系统提供步态参数;以及

气管组件(11),连接微型气泵组件与左腿膝关节气囊执行组件(5)和右腿膝关节气囊执行组件(6);

其中,所述控制电路系统(205)对微型气泵A(203)和微型气泵B(204)的输出流量进行实时控制,按照步态的规律为所述左腿膝关节执行组件(5)和所述右腿膝关节执行组件(6)提供正压和负压,在行走过程中为左、右腿提供与步态一致的辅助膝关节弯曲和伸展的转矩。

2.根据权利要求1所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述的左脚姿态传感器(9)和所述右脚姿态传感器(10)配合使用,对行走过程中从脚跟着地到脚趾离地的过程进行测量,识别步态周期,包括了一个脚与地面接触的支撑期和一个脚腾空挪动的摆动期,为控制电路系统(205)提 供步态参数。

3.根据权利要求1或2所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述微型气泵A(203)、微型气泵B(204)在跨步过程中根据所述的左脚微型姿态传感器(9)和右脚微型姿态传感器(10)实时反馈的步态参数信息,经由所述控制电路系统(205)对微型气泵A(203)、微型气泵B(204)输出流量进行实时控制,按照步态的规律为左腿膝关节执行组件(5)和右腿膝关节执行组件(6)提供正压和负压。

4.根据权利要求1或2所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述的左脚压力开关组件(7)和所述右脚压力开关组件(8)在行走过程中感知左、右脚着地或离地,控制微型气泵A(203)、微型气泵B(204)的接通和断开;

当左脚压力开关组件(7)受到来自左脚的力后闭合,所对应微型直流气泵工作,没有压力时左脚压力开关组件(7)打开,所对应微型直流气泵不工作;同理,当右脚压力开关开关组件(8)受到来自右脚的压力后闭合,所对应微型直流气泵工作,没有压力时右脚压力开关组件(8)打开,所对应微型直流气泵不工作。

5.根据权利要求1或2所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述的左腿膝关节气囊执行组件(5)和右腿膝关节气囊执行组件(6)包括大腿固定板(101)、小腿固定板(102)、外侧气囊(103)、里侧气囊(104)和柔性固定带(105);

所述外侧气囊(103)和里侧气囊(104)采用TPU高强度复合布,经热粘合焊接定型工艺制成横截面为四边形的柱型结构形式,充气后有固定角度,并具有较强的压力;

外侧气囊(103)对应膝盖侧,随着所述气泵输入压力增大外侧气囊可由无压力无固定角度状态变成180°的固定角度,并具有较强的压力,即辅助膝关节绷直;里侧气囊对应膝关节窝侧,随着所述气泵输入压力增大里侧气囊可由无压力无固定角度状态变成120°的固定角度,并具有较强的压力。

6.根据权利要求5所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述的大腿固定板(101)、小腿固定板(102)采用高强度碳纤维材料制成,或者采用镁铝合金金、硬铝合金材料,分别通过铆钉固定在所述外侧气囊(103)和里侧气囊(104)之间的TPU高强度复合布的安装面上。

7.根据权利要求5所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述柔性固定带(105)用尼龙材料,通过铆钉固定在大腿固定板(101)、小腿固定板(102)上。

8.根据权利要求1或2所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述膝关节气囊执行组件通过所述柔性固定带(105)在膝关节相应位置进行固定,起到支撑和传递扭矩的作用。

9.根据权利要求1或2所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述的直流电池组件(206)采用可重复充电的锂电池,为整个可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备提供电能。

10.根据权利要求1或2所述的可穿戴柔性膝关节机器人外骨骼装备,其特征在于,所述的气管组件(11)采用PVC软管或者硅胶管,是气泵与气囊的气压输送通道,也即连接微型气泵组件与左腿膝关节气囊执行组件(5)和右腿膝关节气囊执行组件(6)的通道。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1