一种可穿戴型膝关节助力机器人的制作方法

文档序号:12089237阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种可穿戴型膝关节助力机器人,包括:

控制系统部件(1),包括气泵系统(103,104)、电气控制系统(105)、电池组件(106),以及气管组件(111,112,113,114);

柔性执行机构(2,3),其适合穿戴于使用者左腿和/或右腿的膝关节,能够为左腿和/或右腿的膝关节提供辅助伸展和弯曲的转矩;

足底薄膜压力传感器组(4,5),其适合穿戴于所述使用者的左脚和/或右脚,用于识别左脚和/或右脚的步态周期,包括脚与地面接触的支撑期和腾空挪动的摆动期,为所述控制系统部件(1)中的电气控制系统(105)提供步态参数;所述电气控制系统(105)根据所述步态参数控制所述气泵系统(103,104)工作。

2.根据权利要求1所述的可穿戴型膝关节助力机器人,其特征在于,所述柔性执行机构(2)包括大腿固定板(201,301)、小腿固定板(202,302)、气囊(203,303)、转轴(204,304)、扭力弹簧(205,305)、弹簧固定压板(206,306)、弹簧固定件(207,307);

所述的大腿固定板(201,301)、小腿固定板(202,302)采用碳纤维材料、镁铝合金金或硬铝合金材料制成。

3.根据权利要求2所述的可穿戴型膝关节助力机器人,其特征在于,所述的柔性执行机构(2,3)的气囊(203,303)包括内部的橡胶内胆和和外部的帆布保护套,橡胶内胆在帆布保护套的内部;所述的气囊(203,303)为横截面为四边形的柱型结构,随着输入压力增大,所述气囊(203,303)由无压力、无固定角度状态变成180°的固定角度,从而辅助膝关节绷直。

4.根据权利要求3所述的可穿戴型膝关节助力机器人,其特征在于,所述 帆布保护套其中两个邻边留有帆布缝合面,魔术贴固定带(210,310)缝制在所述帆布缝合面;所述魔术贴固定带(210,310)将所述气囊(203,303)固定在所述大腿固定板(201,301)和小腿固定板(202,302)上,气囊(203)气压作用力将直接传导到大腿固定板(201,301)和小腿固定板(202,302)上。

5.根据权利要求4所述的可穿戴型膝关节助力机器人,其特征在于,所述足底薄膜压力传感器组(4,5)实时采集和反馈的步态参数信息,所述电气控制系统(105)控制气泵系统工作,并对所述气泵系统进、出流量进行实时的闭环控制,按照步态周期为所述柔性执行机构(2)中的气囊(203,303)提供正压或负压。

6.根据权利要求5所述的柔性行走助力设备,其特征在于,当穿戴了所述柔性执行机构的腿处于支撑期时,所述气泵系统为该腿的柔性执行机构的气囊提供负压;当该腿处于摆动期时,所述气泵系统为该腿的柔性执行机构的气囊提供正压。

7.根据权利要求6所述的柔性行走助力设备,其特征在于,所述气囊(203,303)与所述扭力弹簧(205,305)形成使小腿固定板(202,302)相对大腿固定板(201,301)转动的一对作用力和反作用力,当所述气泵系统通过所述气管组件对所述气囊(203,303)充气时,所述气囊(203,303)内的气压不断增大并克服扭力弹簧(205)的扭转力,由无压力、无固定角度状态逐渐达到固定角度180°,使小腿固定板(202,302)相对大腿固定板(201,301)转动并使膝关节绷直的,为膝关节提供伸展的转矩。

8.根据权利要求7所述的可穿戴型膝关节助力机器人,其特征在于,所述气泵系统通过所述气管组件对所述气囊抽气时,气囊(203,303)内压强迅速 变小,扭力弹簧(305)受自身扭转恢复力的作用恢复到自由位置;受扭力弹簧(305)扭转恢复力作用,小腿固定板(202,302)相对大腿固定板(201,301)做逆时针旋转,并能达到辅助膝关节跨步所需的角度,为右腿膝关节提供跨步弯曲的转矩。

9.根据权利要求1或4所述的可穿戴型膝关节助力机器人,其特征在于,所述柔性执行机构(2,3)通过柔性固定带(209,309)固定在使用者的大腿、膝关节和小腿相应部位,从而提供膝关节弯曲和伸展的转矩。

10.根据权利要求6所述的可穿戴型膝关节助力机器人,其特征在于,所述气泵系统包括气泵A和气泵B;所述柔性执行机构包括适于穿戴于左腿的第一柔性执行机构和适于穿戴于右腿的第二柔性执行机构;

所述气泵A能够通过所述气管组件为所述第一柔性执行机构提供正压,以及为所述第二柔性执行机构提供负压;

所述气泵B能够通过所述气管组件为所述第二柔性执行机构提供正压,以及为所述第一柔性执行机构提供负压;

所述电气控制系统根据所述足底薄膜压力传感器组对所述气泵A和气泵B进行控制,使得在左脚处于腾空挪动的摆动期、右脚处于支撑期时,所述气泵B工作、所述气泵A不工作;在右脚处于腾空挪动的摆动期、左脚处于支撑期时,所述气泵A工作、所述气泵B不工作。

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