用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置的制作方法

本发明涉及一种机器人足部可调节助力装置，具体涉及一种用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置。

背景技术：

近年来，下肢踝关节外骨骼机器人在人体助力领域得到快速发展，其主要应用于正常人、老年人的助力，残疾人的康复治疗以及行走。目前，踝关节外骨骼装置主要存在以下缺点：1、现有的外骨骼大部分装置和鞋是一起的，这样穿戴起来非常不方便，对于身形不合适着，穿戴起来不舒适，影响行走，甚至对身体造成伤害；2、现有的外骨骼大部分采用鲍登绳传递力，但鲍登绳比较硬，使得绳有时产生反向力，会对驱动装置产生影响；3、现有的一部分外骨骼驱动力是垂直方向的，使得外骨骼的力臂比较小，需要驱动装置提供很大的力，而且需设计结构承受竖直方向的力；其他外骨骼驱动力采用水平方向上时，一般是每只脚用两个水平方向上的驱动力，这样两侧驱动力同步很难保证；4、现有的外骨骼大部分是驱动部分和人是分离的或驱动部分在小腿上，驱动部分和人分离的装置不能用于实际的正常人助力行走，而驱动部分在小腿上使得装置在腿上的重量很大，不利于助力，且助力时间会很短。

综上，现有的外骨骼机器人存在装置和鞋不能分离，穿戴起来非常不便以及助力时间短的问题。

技术实现要素：

本发明为解决现有的外骨骼机器人存在装置和鞋不能分离，穿戴起来非常不便以及助力时间短的问题，进而提供一种用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置包括包括足部可调节装置4、腿部固定装置2、弹簧省力装置3和腰部固定装置1；所述足部可调节装置包括u型槽15、足底包裹装置14、两个轴承18和两个第一螺钉17，u型槽15的两侧加工有两个螺纹孔，足底包裹装置14上对应加工有两个沉孔，u型槽15通过两个第一螺钉17安装在足底包裹装置14上，每个螺钉17上穿装有一个轴承18，轴承18位于沉孔的外侧；足底包裹装置14上设置有第一连接绳20，所述弹簧省力装置3包括弹簧11、连接杆12和两根鲍登绳10，弹簧11的一端通过一根鲍登绳10与腿部固定装置2连接，弹簧11的另一端通过另一根鲍登绳10与连接杆12的上端连接，连接杆12的下端通过第四螺钉27和第四螺母26与足底包裹装置14连接；腿部固定装置2包括腿部前包裹装置8、鲍登绳外壳固定装置9和第一绷带25，所述鲍登绳外壳固定装置9通过第三螺钉23和第三螺母24与腿部前包裹装置8连接，第一绷带25穿装在腿部前包裹装置8的下部；所述腰部固定装置1包括第二绷带5和电源电机组件6，第二绷带5穿装在电源电机组件6的夹扣中；电源电机组件6与鲍登绳外壳7的上端连接，鲍登绳外壳7的下端固定在鲍登绳外壳固定装置9上。

进一步地，足底包裹装置14底部两侧沿其长度方向均布对应加工有两排圆孔，第一连接绳20穿装在足底包裹装置14的圆孔上。

进一步地，足底包裹装置14还包括多个第三绷带19，第三绷带19穿装在足底包裹装置14上部。

进一步地，足底包裹装置14还包括两个左右对称的l型板，两个l型板上对应加工有螺钉孔。

进一步地，所述鲍登绳外壳固定装置9内侧面贴合在腿部前包裹装置8的外侧面上，鲍登绳外壳固定装置9上和腿部前包裹装置8上对应加工有螺钉孔。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置可以提供人体下肢踝关节外骨骼机器人的足部可调节以及助力，解决了现有外骨骼机器人装置和鞋不能分离以及长时间助力的问题；

本发明的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置外骨骼装置和鞋分离且可调节，可以标准化生产，这样方便穿戴，而且使得穿戴舒适；

本发明的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置传动部分采用鲍登绳结构，但其内绳采用软绳结构，这样绳就不会产生反向力，就不会对驱动装置产生冲击；

本发明的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置的外骨骼采用单杆设计，这样简化了传动装置，不需要考虑双杆同步问题，而且有效减轻了外骨骼的重量；

本发明的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置把外骨骼的驱动装置放在腰部，这样可以放更大的电源，可以长时间助力，而不会使得外骨骼在腿部施加很大重量；

本发明能够适应不同足形的人穿戴，当需要根据脚形进行调节时，可直接通过调节足部可调节装置进行调节，即调节螺钉进入足底包裹装置沉孔的长度即可，十分方便；并且弹簧省力装置在使用的过程中会自动储存和释放能量，减少电机的最大输出功率。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一中的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置的结构组成示意图；

图2是本发明用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置的总体结构示意图；

图3是具体实施方式一中的足部可调节装置4的结构示意图；

图4是具体实施方式一中腿部固定装置2和弹簧省力装置3的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～4所示，本实施方式的用于人体下肢外骨骼机器人模块化足部可调节助力装置，所述足部可调节助力装置包括包括足部可调节装置4、腿部固定装置2、弹簧省力装置3和腰部固定装置1；所述足部可调节装置包括u型槽15、足底包裹装置14、两个轴承18和两个第一螺钉17，u型槽15的两侧加工有两个螺纹孔，足底包裹装置14上对应加工有两个沉孔，u型槽15通过两个第一螺钉17安装在足底包裹装置14上，每个螺钉17上穿装有一个轴承18，轴承18位于沉孔的外侧；足底包裹装置14上设置有第一连接绳20，所述弹簧省力装置3包括弹簧11、连接杆12和两根鲍登绳10，弹簧11的一端通过一根鲍登绳10与腿部固定装置2连接，弹簧11的另一端通过另一根鲍登绳10与连接杆12的上端连接，连接杆12的下端通过第四螺钉27和第四螺母26与足底包裹装置14连接；腿部固定装置2包括腿部前包裹装置8、鲍登绳外壳固定装置9和第一绷带25，所述鲍登绳外壳固定装置9通过第三螺钉23和第三螺母24与腿部前包裹装置8连接，第一绷带25穿装在腿部前包裹装置8的下部；所述腰部固定装置1包括第二绷带5和电源电机组件6，第二绷带5穿装在电源电机组件6的夹扣中；电源电机组件6与鲍登绳外壳7的上端连接，鲍登绳外壳7的下端固定在鲍登绳外壳固定装置9上。

u型槽15通过两个第一螺钉17和两个第一螺母16安装在足底包裹装置14上。

具体实施方式二：如图1和2所示，本实施方式足底包裹装置14底部两侧沿其长度方向均布对应加工有两排圆孔，第一连接绳20穿装在足底包裹装置14的圆孔上。如此设计，可以在相同强度性能要求下，非常有效地减小足底包裹装置14尺寸，从而减小其质量，使得因外骨骼机器人质量增加人体而导致代谢消耗有效减小。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图1和图2所示，本实施方式足底包裹装置14还包括多个第三绷带19，第三绷带19穿装在足底包裹装置14上部。如此设计，更方便人体足部穿戴，而且可以有效使足部可调节装置固定在脚上。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：如图1-3所示，本实施方式足底包裹装置14还包括两个左右对称的l型板，两个l型板上对应加工有螺钉孔。如此设计，可以使连接杆很好的与足底包裹连接，使得连接杆传递力更有效，且加工非常容易。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。两个l型板通过两个第二螺母21和两个第二螺钉22固装在足底包裹装置14上。

具体实施方式五：如图1、图2和图4所示，本实施方式所述鲍登绳外壳固定装置9内侧面贴合在腿部前包裹装置8的外侧面上，鲍登绳外壳固定装置9上和腿部前包裹装置8上对应加工有螺钉孔。如此设计，可以使得鲍登绳非常有效的固定在腿部，以使得其可以传递力，以使得外骨骼助力，另外因腿前部较硬，因此腿前部可以更好承受和传递力。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。