一种老年人外骨骼助行机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种老年人外骨骼助行机器人，属于老年人的助行器械领域。
【背景技术】
[0002]中国的老龄化进程逐步加快，预计到2020年，60岁及以上的老年人将达到2.48亿，占全国总人口 15.26%。脑卒中是老年人的常见病和多发病，每年新发病患者约为200万人，80%的患者会导致下肢偏瘫。老年人的各种生理机能和运动机能都衰退，不同程度地丧失了运动能力和生活能力，不得不长期卧床，经常会导致褥疮、泌尿系统感染、骨质疏松、静脉血栓等并发症的发生，在身心方面长年忍受着常人体会不到的痛苦，给家庭和社会带来了巨大的负担。
[0003]外骨骼助行机器人是一种生物-机械-电子装置，将其穿戴在老年人的腿上，辅助老年人再次站立和行走，扩大老年人的运动能力，促进血液循环，防止肌肉萎缩，减少并发症的发生，能够提高老年人的尊严和自信心，恢复自理能力和生活能力，重新回归社会。
[0004]现有的外骨骼助行机器人驱动方式主要有电机驱动、液压驱动和气压驱动。电机驱动能够实现精确的位置和速度控制，电机是刚性零部件，急停快动时易造成较大的冲击，动作平滑性较差，不能适应穿戴者关节的柔性运动，而且电机的质量和体积都较大，给穿戴者带来较大的负重，在一些运动环境中，不但不能助行，反倒成为一种负担。液压驱动比较平稳，能够实现较高的位置精度，但是液压系统的成本较高、可靠性较差，液压缸的重量较大，对密封性的要求较高，存在液体泄漏和污染的危险性。气压驱动安装简便，污染较少，但是由于气体的压缩性有限，无法提供较大的驱动力。
【发明内容】
[0005]为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种可以减轻外骨骼助行机器人的重量，提高外骨骼助行机器人的响应速度，增强外骨骼助行机器人的灵活性、协调性和柔顺性的老年人外骨骼助行机器人。
[0006]为了解决上述问题，一种老年人外骨骼助行机器人，包括腰带、电源、中央处理器、控制按钮、髋关节连杆、髋关节部件、大腿套筒、大腿紧固螺栓、大腿连杆、大腿绷带、膝关节部件、小腿套筒、小腿紧固螺栓、小腿连杆、小腿绷带、人工肌肉、踝关节部件和脚板；所述的腰带绑在老年人腰部并固定连接于髋关节连杆的上端，腰带下方安装电源、中央处理器和控制按钮，所述的电源与中央处理器通过电线连接，所述的中央处理器与控制按钮通过数据线连接；髋关节连杆的下端通过髋关节部件与大腿套筒相连，所述的大腿套筒内插大腿连杆，所述的大腿套筒下方安装固定大腿连杆的大腿紧固螺栓；大腿绷带绑在老年人大腿上并固定连接于大腿连杆，所述的大腿连杆下端通过膝关节部件与小腿套筒相连，所述的小腿套筒内插小腿连杆，所述的小腿套筒下方安装固定小腿连杆的小腿紧固螺栓，小腿绷带绑在老年人小腿上并固定连接于小腿连杆；所述的人工肌肉的一端固连在大腿套筒上，另一端固连在小腿套筒上，所述的人工肌肉与所述的中央处理器通过数据线连接；所述的小腿连杆下端通过踝关节部件与脚板相连。
[0007]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0008]1、本实用新型根据生物肌肉运动原理而设计的人工肌肉，具有较好的柔性，同时还具备良好的功率/体积和输出/自重比，使得外骨骼助行机器人的驱动系统能够轻便简化。
[0009]2、本实用新型采用人工肌肉进行驱动能够减轻外骨骼助行机器人的质量，降低老年人的负重，可以调节外骨骼助行机器人大腿和小腿的长度，适应不同身高的老年人，保证外骨骼助行机器人的关节旋转轴与老年人的关节轴重合，提高外骨骼助行机器人的舒适性和实用性，具有结构紧凑、便于装拆、易于携带、操作简单的特点。
【附图说明】
[0010]图1是本实用新型的外骨骼助行机器人结构示意图。
[0011]图中:1、腰带，2、电源，3、髋关节连杆，4、髋关节部件，5、大腿套筒，6、人工肌肉，7、控制按钮，8、中央处理器，9、大腿紧固螺栓，10、大腿连杆，11、大腿绷带，12、膝关节部件，13、小腿套筒，14、小腿紧固螺栓，15、小腿连杆，16、小腿绷带，17、踝关节部件，18、脚板。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
[0013]如图1所示，一种老年人外骨骼助行机器人，包括腰带1、电源2、中央处理器8、控制按钮7、髋关节连杆3、髋关节部件4、大腿套筒5、大腿紧固螺栓9、大腿连杆10、大腿绷带11、膝关节部件12、小腿套筒13、小腿紧固螺栓14、小腿连杆15、小腿绷带16、人工肌肉6、踝关节部件17、脚板18 ;所述的腰带I绑在老年人腰部并固定连接于髋关节连杆3的上端，腰带I下方安装电源2、中央处理器8、控制按钮7，所述的电源2与中央处理器8通过电线连接，所述的中央处理器8与控制按钮7通过数据线连接；髋关节连杆3的下端通过髋关节部件4与大腿套筒5相连，所述的大腿套筒5内插大腿连杆10，所述的大腿套筒5下方安装能固定大腿连杆10的大腿紧固螺栓9 ;大腿绷带11绑在老年人大腿上并固定连接于大腿连杆10，所述的大腿连杆10下端通过膝关节部件12与小腿套筒13相连，所述的小腿套筒13内插小腿连杆15，所述的小腿套筒13下方安装能固定小腿连杆15的小腿紧固螺栓14，小腿绷带16绑在老年人小腿上并固定连接于小腿连杆15 ;人工肌肉6的一端固连在大腿套筒5上，另一端固连在小腿套筒13上，所述的人工肌肉6与所述的中央处理器8通过数据线连接；所述的小腿连杆15下端通过踝关节部件17与脚板18相连。
[0014]本实用新型的工作原理及工作过程:
[0015]首先测量老年人穿戴者大腿和小腿的长度，然后调节外骨骼助行机器人的大腿紧固螺栓9和小腿紧固螺栓14，改变外骨骼助行机器人大腿连杆10和小腿连杆15的长度，保证外骨骼助行机器人髋关节、膝关节和踝关节的旋转轴与老年人穿戴者相应的关节轴重合。通过腰带I将老年人穿戴者与髋关节连杆3连接在一起，利用大腿绷带11将老年人穿戴者的大腿与外骨骼助行机器人的大腿连杆10连接在一起，利用小腿绷带16将老年人穿戴者的小腿与外骨骼助行机器人的小腿连杆15连接在一起。启动电源2，按下控制按钮7，根据中央处理器8的设定程序，控制人工肌肉6的收缩和舒张，带动大腿套筒5绕髋关节部件4进行转动，带动大腿连杆10和小腿套筒13绕膝关节部件12进行转动，小腿连杆15绕踝关节部件17进行转动，从而实现外骨骼助行机器人向前迈步，对老年人穿戴者进行辅助行走。
[0016]以上所述，仅为本实用新型较佳的【具体实施方式】，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型公开的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及本实用新型的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种老年人外骨骼助行机器人，其特征在于:包括腰带(I)、电源(2)、中央处理器(8)、控制按钮(7)、髋关节连杆(3)、髋关节部件(4)、大腿套筒(5)、大腿紧固螺栓(9)、大腿连杆(10)、大腿绷带(11)、膝关节部件(12)、小腿套筒(13)、小腿紧固螺栓(14)、小腿连杆(15)、小腿绷带(16)、人工肌肉(6)、踝关节部件(17)和脚板(18);所述的腰带⑴绑在老年人腰部并固定连接于髋关节连杆(3)的上端，腰带(I)下方安装电源(2)、中央处理器(8)和控制按钮(7)，所述的电源(2)与中央处理器(8)通过电线连接，所述的中央处理器(8)与控制按钮(7)通过数据线连接；髋关节连杆(3)的下端通过髋关节部件(4)与大腿套筒(5)相连，所述的大腿套筒(5)内插大腿连杆(10)，所述的大腿套筒(5)下方安装固定大腿连杆(10)的大腿紧固螺栓(9);大腿绷带(11)绑在老年人大腿上并固定连接于大腿连杆(10)，所述的大腿连杆(10)下端通过膝关节部件(12)与小腿套筒(13)相连，所述的小腿套筒(13)内插小腿连杆(15)，所述的小腿套筒(13)下方安装固定小腿连杆(15)的小腿紧固螺栓(14)，小腿绷带(16)绑在老年人小腿上并固定连接于小腿连杆(15);所述的人工肌肉￠)的一端固连在大腿套筒(5)上，另一端固连在小腿套筒(13)上，所述的人工肌肉(6)与所述的中央处理器(8)通过数据线连接；所述的小腿连杆(15)下端通过踝关节部件(17)与脚板(18)相连。
【专利摘要】本实用新型公开了一种老年人外骨骼助行机器人，包括腰带、电源、中央处理器、控制按钮、髋关节连杆、髋关节部件、大腿套筒、大腿紧固螺栓、大腿连杆、膝关节部件、小腿套筒、小腿紧固螺栓、小腿连杆、人工肌肉、踝关节部件和脚板。本实用新型根据生物肌肉运动原理而设计的人工肌肉，具有较好的柔性，同时还具备良好的功率/体积和输出/自重比，使得外骨骼助行机器人的驱动系统能够轻便简化。本实用新型采用人工肌肉进行驱动能够减轻外骨骼助行机器人的质量，降低老年人的负重，可以调节外骨骼助行机器人大腿和小腿的长度，提高外骨骼助行机器人的舒适性和实用性，具有结构紧凑、便于装拆、易于携带、操作简单的特点。
【IPC分类】A61H1/00, A61H3/00
【公开号】CN204932179
【申请号】CN201520716999
【发明人】陈勇, 宋雪萍, 李荣华, 张连东
【申请人】大连交通大学
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年9月16日