CN103860357B - 一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置，上下支座、两根转轴、四个轴承的配合实现了踝关节为平面虎克铰二自由度结构。下支座安装在鞋底上，并在下支座上安装了角位移传感器，使得踝关节的转动角度得以测量，满足了机器人对踝关节角位移的测量要求。将小腿伸缩杆插入上支座中，前后转轴、轴承端盖、轴承固定在上支座的凸耳中，实现脚踝的前后转动自由度，并通过安装到前后转轴上的角位移传感器实现该角度的测量；左右转轴插入下支座中固定，且前后转轴的轴线与左右转轴的轴线保持垂直，实现脚踝的左右摆动自由度；前脚掌和后脚掌与鞋底之间安装有压力传感器，且前脚掌和后脚掌与鞋底固定在一起，鞋底与地面接触，人体行走时，足底压力发生变化，通过压力传感器的检测，可以判断人的行走意图，实现外骨骼辅助支撑机器人的良好控制。

Description

一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的 足部装置

技术领域

本发明设计属于服务机器人领域，涉及下肢外骨骼机器人对于人体下肢的辅助支撑和康复训练。

背景技术

人类的双腿提供了负重和运输平台，尤其在不适合轮式运输的环境下，双足显示出很强的机动性。负重是人类生活所要面对的最普遍的问题之一。

对于士兵，消防员和救灾队员来说，有效载荷占其总体重的一大部分，而承担这些载荷既无法避免又是他们的职责所在。携带过重的负担不仅仅让人感到疲劳，同时也存在潜在的精神上和肉体上的伤害。为了减轻这种负担，下肢辅助支撑外骨骼机械设备应运而生。

在军事上，众多先进装备提升了士兵对战场的感知能力和打击精度，但是携带如此多的装备往往令士兵疲惫不堪，很难坚持长时间独立作战。

在民用上，我国森林、山路、阶梯路面、海岸线及沟壑之路面颇多，这种路面车辆难以正常运行，许多急需的物资只能靠人力运输，而人类的体力却无法与车辆的承载能力相比，我国512大地震就发生在四川这个地形复杂的区域，当时很多重灾区地处险境，救灾物资的运输只能通过人力解决，若采用下肢辅助支撑外骨骼机械设备，则可通过提高人的承载能力，提升救灾物资运抵及灾后的重建的速度。

我国正在步入老龄化，患心脑血管疾病使中老年患者出现偏瘫的人数不断增多，且因交通事故而造成神经性损伤或者肢体损伤的人数也越来越多，这类患者除了早期的手术治疗和必要的药物治疗外，正确的、科学的康复训练对于肢体运动功能的恢复和提高起到非常重要的作用。而下肢辅助支撑外骨骼机械设备也可成为下肢失调者的训练器及辅助行走装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置，在确保腰部、腿部、踝部和足部等部位运行的灵活，使人穿戴外骨骼辅助支撑机器人时运动不受阻碍，同时提供了腰部、腿部、足部运动时的运动参数，以利于对外骨骼辅助支撑机器人的有效控制；本发明设计的外骨骼辅助支撑机器人为模拟人体结构特点，适合人体穿戴，与人体结合良好，运动灵活、结构简单，能够帮助使用者支撑负载重量，是一种使用可靠、结构新颖的辅助支撑设备。

对于腰部结构，在确保人穿戴后，外骨骼辅助支撑机器人的腰部与髋关节运行的灵活，使人穿戴时腰部与髋关节不受阻碍，同时适应不同人体对外骨骼辅助支撑机器人的要求，即需要腰部宽度可以调节，大腿的长度可以调节，还能进行测量髋关节角位移。

对于腿部结构，在确保人穿戴后，膝关节与人同步运动，膝关节采用液压驱动，减小了膝关节驱动元件尺寸，有利于机器人整体性能的提高。

对于足部结构，确保踝关节和足部运行的灵活，使人穿戴后不受阻碍，同时能够测量踝关节角位移和足底的压力。

本发明是一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置，足部装置包括有左足部组件和右足部组件；左足部组件中设计有左踝关节，右足部组件中设计有右 踝关节。上下支座、两根转轴、四个轴承的配合实现了踝关节为平面虎克铰二自由度结构。下支座安装在鞋底上，并在下支座上安装了角位移传感器，使得踝关节的转动角度得以测量，满足了机器人对踝关节角位移的测量要求。将小腿伸缩杆插入上支座中，前后转轴、轴承端盖、轴承固定在上支座的凸耳中，实现脚踝的前后转动自由度，并通过安装到前后转轴上的角位移传感器实现该角度的测量；左右转轴插入下支座中固定，且前后转轴的轴线与左右转轴的轴线保持垂直，实现脚踝的左右摆动自由度；前脚掌和后脚掌与鞋底之间安装有压力传感器，且前脚掌和后脚掌与鞋底固定在一起，鞋底与地面接触，人体行走时，足底压力发生变化，通过压力传感器的检测，可以判断人的行走意图，实现外骨骼辅助支撑机器人的良好控制。

本发明外骨骼辅助支撑机器人的优点在于：

①本发明外骨骼辅助支撑机器人为模拟人体结构特点的左右对称结构，适合人体穿戴，与人体结合良好，运动灵活、结构简单，能够帮助使用者支撑负载重量，是一种使用可靠、结构新颖的辅助支撑设备。

②腰部的宽度调节，由于人的个体差异，有胖瘦、高矮之分，每个人的腰围都不同，在外骨骼机器人设计时，设计了宽度调整装置很好实现了人体腰部宽度的调节。

③腰部的高度调节，伸缩杆的设计，用于对大腿长度进行调节，由于每个人大腿长度一定，因此该伸缩杆长度调节后，采用固连的方法，将大腿长度固定。

④腰部设计的弯板和大腿的转动副结构，模拟人体髋关节的前后摆动，通过角位移传感器可以实时测量大腿的前后摆动角度，大腿设置了球关节结构，用于模拟人体髋关节的全方向摆动。

⑤膝关节采用液压缸驱动，以控制膝关节的运动，实现对人体膝关节运动的跟随，通过足底压力的检测，实现人体运动意图的描述，以利于对外骨骼机器人的预测控制。由于膝关节采用液压缸驱动，提高了机器人的承载能力，为外骨骼机器人的研究奠定基础。

⑥踝关节的胡克铰结构，实现人体脚踝的前后和左右摆动，并通过角位移传感器可以实时测量脚踝的前后摆动角度；脚掌的压力测量装置：脚掌具有能够活动部分前后脚掌及鞋垫，形成了独特的人体足部模拟结构，脚掌的活动部分固定在鞋垫上，实现鞋垫的跟随运动，通过设置3个压力传感器，实现人体足部压力的测量，实现人体行走意图的准确判断，为外骨骼机器人的控制系统实现提供技术支撑。

附图说明

图1是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的正视结构图。

图1A是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的一视角结构图。

图1B是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的另一视角结构图。

图2是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的左右腿组件的结构图。

图2A是本发明左右腿组件中的液压驱动部分的分解图。

图2B是本发明左右腿组件中的膝关节与大小腿的分解图。

图2C是本发明左腿部组件中的左大腿伸缩杆的结构图。

图2D是本发明左腿部组件中的右大腿伸缩杆的结构图。

图2E是本发明左腿部组件中的左大腿的结构图。

图2F是本发明左腿部组件中的左大腿的另一视角结构图。

图2G是本发明左腿部组件中的右大腿的结构图。

图2H是本发明左腿部组件中的右大腿的另一视角结构图。

图2I是本发明左腿部组件中的左小腿的结构图。

图2J是本发明左腿部组件中的右小腿的结构图。

图2K是本发明左腿部组件中的右小腿的另一视角结构图。

图2L是本发明左腿部组件中的左小腿的另一视角结构图。

图3是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的左右足部组件的结构图。

图3A是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的左足部组件的分解图。

图3B是本发明左足部组件中的左踝关节的结构图。

图3C是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的左足部组件的分解图。

图3D是本发明右足部组件中的右踝关节的结构图。

图4是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的腰部装置的结构图。

图4A是本发明的具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人的腰部装置的分解图。

1.腰部装置	1A.左调节块	1A1.接头	1A2.EA凸耳
				1A3.EB凸耳	1A4.EA凸耳槽	1B.右调节块	1B1.接头
1B2.EC凸耳	1B3.ED凸耳	1B4.EB凸耳槽	1C.左弯曲板
				1C1.A通孔	1C2.EE凸耳	1C3.EF凸耳	1C4.EC凸耳槽
1C5.EA轴承孔	1C6.EB轴承孔	1D.右弯曲板	1D1.B通孔
				1D2.EG凸耳	1D3.EH凸耳	1D4.ED凸耳槽	1D5.EC轴承孔
1D6.ED轴承孔	1E.左屈伸杆	1E1.C通孔	1E2.C销孔
				1E3.C球窝	1F.右屈伸杆	1F1.D通孔	1F2.D销孔
1F3.D球窝	1G.A夹块	1H.B夹块	1H1.H轴承盲孔
				1J.C夹块	1K.D夹块	1K1.K轴承盲孔	1L.左限位块
1M.左扣	1N.右限位块	1P.右扣	1Q.左髋关节
				1Q1.E角位移传感器	1Q2.E套筒	1Q3.Q角接触球轴承	1Q4.第三转轴
1Q5.R角接触球轴承	1Q6.G端盖	1R.右髋关节	1R1.F角位移传感器
				1R2.F套筒	1R3.S角接触球轴承	1R4.第四转轴	1R5.T角接触球轴承
1R6.H端盖	1S.第一转轴	1T.第二转轴	1U.M角接触球轴承
				1V.N角接触球轴承	1W.O角接触球轴承	1Y.P角接触球轴承	2.左腿部组件
2A.左大腿伸缩杆	2A1.左扭转盖	2A2.球铰端	2A3.圆柱端
				2B.左小腿伸缩杆	2B1.AB通孔	2C.左大腿	2C1.AA凸耳
2C2.AB凸耳	2C3.大腿盲孔	2C4.大腿下接头	2C5.AA通孔
				2C6.销钉孔	2C7.支架板面	2D.左小腿	2D1.AE凸耳
2D2.AF凸耳	2D3.AG凸耳	2D4.AH凸耳	2D5.AI凸耳
				2D6.AJ凸耳	2D7.A凸耳槽	2D8.B凸耳槽	2D9.A轴承孔
2D10.B轴承孔	2D11.AE通孔	2D12.AF通孔	2D13.小腿盲孔
				2E.左支架	2E1.固定板	2E2.AC凸耳	2E3.AD凸耳
2E4.AC通孔	2E5.AD通孔	2E6.C凸耳槽	2F.左上销轴
				2G.左下销轴	2H.A角位移传感器	2J.A角接触球轴承	2K.B角接触球轴承
2L.C套筒	2M.左膝关节轴	2N.I轴承端盖	3.右腿部组件
				3A.右大腿伸缩杆	3A1.右扭转盖	3A2.球铰端	3A3.圆柱端
3B.右小腿伸缩杆	3B1.BB通孔	3C.右大腿	3C1.BA凸耳

3C2.BB凸耳	3C3.大腿盲孔	3C4.大腿下接头	3C5.BA通孔
				3C6.销钉孔	3C7.支架板面	3D.右小腿	3D1.BE凸耳
3D2.BF凸耳	3D3.BG凸耳	3D4.BH凸耳	3D5.BI凸耳
				3D6.BJ凸耳	3D7.A凸耳槽	3D8.B凸耳槽	3D9.A轴承孔
3D10.B轴承孔	3D11.BE通孔	3D12.BF通孔
				3D13.小腿盲孔	3E.右支架	3E1.固定板	3E2.BC凸耳
3E3.BD凸耳	3E4.BC通孔	3E5.BD通孔	3E6.C凸耳槽
				3F.右上销轴	3G.右下销轴	3H.B角位移传感器	3J.C角接触球轴承
3K.D角接触球轴承	3L.D套筒	3M.右膝关节轴	3N.J轴承端盖
				4.左足部组件	4A.左踝关节	4A1.C角位移传感器	4A2.A套筒
4A3.E角接触球轴承	4A4.第五转轴	4A5.第六转轴	4A6.F角接触球轴承
				4A7.A端盖	4A8.B端盖	4A9.G角接触球轴承	4A10.H角接触球轴承
4A11.C端盖	4B.左上支座	4B1.CA凸耳	4B2.CB凸耳
				4B3.CA凸耳槽	4B4.CA轴承孔	4B5.CB轴承孔	4B6.销孔
4B7.CA通孔	4B8.左足销钉	4C.左下支座	4C1.CC凸耳
				4C2.CD凸耳	4C3.CB凸耳槽	4C4.CC轴承孔	4C5.CD轴承孔
4C6.连接板	4D.左前脚掌	4E.左后脚掌	4F.左鞋底
				4F1.A压力传感器	4F2.B压力传感器	4F3.C压力传感器	4F4.A沉头盲孔
4F5.B沉头盲孔	4F6.C沉头盲孔	5.右足部组件	5A.右踝关节
				5A1.D角位移传感器	5A2.B套筒	5A3.I角接触球轴承	5A4.第七转轴
5A5.第八转轴	5A6.J角接触球轴承	5A7.D端盖	5A8.E端盖
				5A9.K角接触球轴承	5A10.L角接触球轴承	5A11.F端盖	5B.右上支座
5B1.DA凸耳	5B2.DB凸耳	5B3.DA凸耳槽	5B4.DA轴承孔
				5B5.DB轴承孔	5B6.销孔	5B7.DA通孔	5B8.右足销钉
5C.右下支座	5C1.DC凸耳	5C2.DD凸耳	5C3.DB凸耳槽
				5C4.DC轴承孔	5C5.DD轴承孔	5C6.连接板	5D.右前脚掌
5E.右后脚掌	5F.右鞋底	5F1.D压力传感器	5F2.E压力传感器
				5F3.F压力传感器	5F4.D沉头盲孔	5F5.E沉头盲孔	5F6.F沉头盲孔
6.左液压缸	6A.上活塞杆	6B.下活塞杆
				7.右液压缸	7A.上活塞杆	7B.下活塞杆

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

本发明是一种具有关节参数测量的外骨骼辅助支撑机器人，该外骨骼辅助支撑机器人包括有腰部装置1、大小腿部装置和足部装置。所述大小腿部装置包括左腿部组件2和右腿部组件3；左腿部组件2上安装有左液压缸6，右腿部组件3上安装有右液压缸7。所述足部装置包括有左足部组件4和右足部组件5。本发明外骨骼辅助支撑机器人为模拟人体的腰部、腿部和足部特点而设计的。

在本发明中，腰部装置1中设计有左右髋关节。左腿部组件2中设计有左膝关节，右腿部组件3中设计有右膝关节。左足部组件4中设计有左踝关节，右足部组件5中设计有右踝关节。

在本发明中，轴与轴承、轴承与轴承孔的安装为常规的应用轴承的外圈、内圈来固定。

腰部装置1

参见图1、图1A、图1B、图4、图4A所示，腰部装置1包括有左调节块1A、右调节块1B、左弯曲板1C、右弯曲板1D、左屈伸杆1E、右屈伸杆1F、A夹块1G、B夹块1H、C夹块1J、D夹块1K、左限位块1L、左扣1M、右限位块1N、右扣1P、左髋关节1Q、右髋关节1R、第一转轴1S、第二转轴1T、M角接触球轴承1U、N角接触球轴承1V、O角接触球轴承1W、P角接触球轴承1Y。

其中，左髋关节1Q包括有E角位移传感器1Q1、E套筒1Q2、Q角接触球轴承1Q3、第三转轴1Q4、R角接触球轴承1Q5、G端盖1Q6；第三转轴1Q4置于左弯曲板1C的EC凸耳槽1C4中，且第三转轴1Q4上套接有左屈伸杆1E，第三转轴1Q4与左屈伸杆1E采用销钉固定安装，即在左屈伸杆1E的C销孔1E2中安装销钉，该销钉沿伸到第三转轴1Q4上的盲孔，从而实现第三转轴1Q4与左屈伸杆1E的固定。第三转轴1Q4的一端套接有Q角接触球轴承1Q3，第三转轴1Q4的另一端套接有R角接触球轴承1Q5。Q角接触球轴承1Q3安装在左弯曲板1C的EA轴承孔1C5中，且在EE凸耳1C2的外侧板面上安装E套筒1Q2。R角接触球轴承1Q5安装在左弯曲板1C的EB轴承孔1C6中，且在EF凸耳1C3的外侧板面上安装G端盖1Q6。E角位移传感器1Q1的一端安装在第三转轴1Q4上，当第三转轴1Q4运动时，通过E角位移传感器1Q1来测量左部分髋关节的运动参数。

其中，右髋关节1R包括有F角位移传感器1R1、F套筒1R2、S角接触球轴承1R3、第四转轴1R4、T角接触球轴承1R5、H端盖1R6；第四转轴1R4置于右弯曲板1D的ED凸耳槽1D4中，且第四转轴1R4上套接有右屈伸杆1F，第四转轴1R4与右屈伸杆1F采用销钉固定安装，即在右屈伸杆1F的D销孔1F2中安装销钉，该销钉沿伸到第四转轴1R4上的盲孔，从而实现第四转轴1R4与右屈伸杆1F的固定。第四转轴1R4的一端套接有S角接触球轴承1R3，第四转轴1R4的另一端套接有T角接触球轴承1R5。S角接触球轴承1R3安装在右弯曲板1D的EC轴承孔1D5中，且在EG凸耳1D2的外侧板面上安装F套筒1R2。T角接触球轴承1R5安装在右弯曲板1D的ED轴承孔1D6中，且在EH凸耳1D3的外侧板面上安装H端盖1R6。F角位移传感器1R1的一端安装在第四转轴1R4上，当第四转轴1R4运动时，通过F角位移传感器1R1来测量右部分髋关节的运动参数。

参见图4A所示，左调节块1A上设有接头1A1、EA凸耳1A2、EB凸耳1A3，EA凸耳1A2与EB凸耳1A3之间是EA凸耳槽1A4。接头1A1安装在A夹块1G与B夹块1H之间，且分别与A夹块1G与B夹块1H固定。EA凸耳槽1A4用于置入右调节块1B的ED凸耳1B3。

参见图4A所示，右调节块1B上设有接头1B1、EC凸耳1B2、ED凸耳1B3，EC凸耳1B2与ED凸耳1B3之间是EB凸耳槽1B4。接头1B1安装在C夹块1J与D夹块1K之间，且分别与C夹块1J与D夹块1K固定。EB凸耳槽1B4用于置入左调节块1A的EA凸耳1A2。左调节块1A与右调节块1B上的凸耳对接固定，通过凸耳上的孔能够实现两个调节块之间长度的调节。

参见图4A所示，左弯曲板1C的一端设有A通孔1C1，该A通孔1C1用于放置第一转轴1S；左弯曲板1C的另一端设有EE凸耳1C2、EF凸耳1C3，EE凸耳1C2与EF凸耳1C3之间是EC凸耳槽1C4，EE凸耳1C2上设有EA轴承孔1C5，EF凸耳1C3上设有EB轴承孔1C6。

EC凸耳槽1C4用于放置左屈伸杆1E的上端，左屈伸杆1E的下端设有C球窝1E3， 该C球窝1E3用于放置左大腿伸缩杆2A的球铰端2A2，当左大腿伸缩杆2A的球铰端2A2置入左屈伸杆1E的C球窝1E3后，然后在左屈伸杆1E的下端安装上左扭转盖2A1，通过左扭转盖2A1实现左屈伸杆1E与左大腿伸缩杆2A的连接，进而实现左部分腰与左大腿之间的连接。

EA轴承孔1C5用于放置Q角接触球轴承1Q3，且Q角接触球轴承1Q3的外圈与EA轴承孔1C5紧配合，Q角接触球轴承1Q3的内圈套接在第三转轴1Q4的一端，第三转轴1Q4上安装有左屈伸杆1E的上端。

EB轴承孔1C6用于放置R角接触球轴承1Q5，且R角接触球轴承1Q5的外圈与EB轴承孔1C6紧配合，R角接触球轴承1Q5的内圈套接在第三转轴1Q4的另一端，第三转轴1Q4上安装有左屈伸杆1E的上端。

参见图4A所示，右弯曲板1D的一端设有B通孔1D1，该B通孔1D1用于放置第二转轴1T；右弯曲板1D的另一端设有EG凸耳1D2、EH凸耳1D3，EG凸耳1D2与EH凸耳1D3之间是ED凸耳槽1D4，EG凸耳1D2上设有EC轴承孔1D5，EH凸耳1D3上设有ED轴承孔1D6。

ED凸耳槽1D4用于放置右屈伸杆1F的上端，右屈伸杆1F的下端设有D球窝1F3，该D球窝1F3用于放置右大腿伸缩杆3A的球铰端3A2，当右大腿伸缩杆3A的球铰端3A2置入右屈伸杆1F的D球窝1D3后，然后在右屈伸杆1F的下端安装上右扭转盖3A1，通过右扭转盖3A1实现右屈伸杆1F与右大腿伸缩杆3A的连接，进而实现右部分腰与右大腿之间的连接。

EC轴承孔1D5用于放置S角接触球轴承1R3，且S角接触球轴承1R3的外圈与EC轴承孔1D5紧配合，S角接触球轴承1R3的内圈套接在第四转轴1R4的一端，第四转轴1R4上安装有右屈伸杆1F的上端。

ED轴承孔1D6用于放置T角接触球轴承1R5，且T角接触球轴承1R5的外圈与ED轴承孔1D6紧配合，T角接触球轴承1R5的内圈套接在第四转轴1R4的另一端，第四转轴1R4上安装有右屈伸杆1F的上端。

参见图4A所示，A夹块1G、B夹块1H、C夹块1J和D夹块1K的结构相同。

A夹块1G上设有轴承盲孔，该轴承盲孔内安装有M角接触球轴承1U。A夹块1G的外侧板面上安装有左扣1M，通过在左扣1M与右扣1P上系上绳子，方便将本发明设计的腰部装置1捆绑在人体的腰部处。

B夹块1H上设有H轴承盲孔1H1，该H轴承盲孔1H1内安装有N角接触球轴承1V。

C夹块1J上设有轴承盲孔，该轴承盲孔内安装有O角接触球轴承1W。C夹块1J的外侧板面上安装有右扣1P。

D夹块1K上设有K轴承盲孔1K1，该K轴承盲孔1K1内安装有P角接触球轴承1Y。

第一转轴1S的一端套接有M角接触球轴承1U，第一转轴1S的另一端套接有N角接触球轴承1V。

第二转轴1T的一端套接有O角接触球轴承1W，第二转轴1T的另一端套接有P角接触球轴承1Y。

在本发明中，A夹块1G与B夹块1H相对放置，且在上端夹持安装左限位块1L。C夹块1J与D夹块1K相对放置，且在上端夹持安装右限位块1N。

在本发明中，腰部结构的左右扣设计确保外骨骼腰部与人穿戴。调节块与夹块、轴和轴承的配合，使得腰部结构中的髋关节在腰的长度、宽度上运行灵活，使人穿戴外骨骼机器人 时腰部与髋关节不受阻碍，同时适应不同人体对外骨骼机器人的要求。即需要外骨骼的腰部宽度可以调节，大腿的长度可以调节，还要提供一种测量髋关节角位移的传感器，以利于外骨骼机器人的有效控制。本发明腰部设计的特点为完全模拟人体腰部，使人体穿戴后，与人体结合良好，运动灵活、结构简单，完全模拟腰部和髋关节运动，是一种使用可靠、结构新颖的新型腰部和髋关节模拟与角位移测量装置。

本发明腰部结构为左右对称结构，设计了腰部宽度调节的左右调节块，根据左右两个调块上设置的3组小孔的不同组合，实现对腰部腰围宽度的调节，通过两对夹板、两根转轴，实现调节块与腰部弯曲板的连接，实现腰部的左右摆动自由度，弯曲板通过髋关节的连接实现大腿的前后摆动，通过E、F角位移传感器实现大腿摆动幅度的测量，用于机器人的协调控制。屈伸杆与大腿伸缩杆的连接为球铰结构，使大腿任意方向的摆动更加灵活。本发明的腰部结构，腰部通过调节块实现腰部腰围宽度调节、大腿通过伸缩杆实现大腿长度的调节，这样机器人的适用范围大大提高。夹板与腰部弯曲板的转动自由度实现腰部的侧摆自由度，大腿伸缩杆与弯曲板的转动实现机器人的前后摆动自由度。这样外骨骼机器人实现了对人体髋关节和腰部的完全适应。通过对大腿的摆动角度测量，对机器人的控制带来了方便。

（A）腰部的宽度调节装置，由于人的个体差异，有胖瘦、高矮之分，每个人的腰围都不同，在外骨骼机器人设计时，设计了宽度调整装置（左右调节块）很好实现了人体腰部宽度的调节。

（B）腰部的高度调节装置：大腿伸缩杆的设计，用于对大腿长度进行调节，由于每个人大腿长度一定，因此该伸缩杆长度调节后，采用固连的方法，将大腿长度固定。

（C）髋关节的测量：屈伸杆和大腿伸缩杆为转动副结构，模拟人体髋关节的前后摆动，通过角位移传感器可以实时测量大腿的前后摆动角度，大腿设置了球关节结构，用于模拟人体髋关节的全方向摆动。

本发明设计的腰部装置1形成了髋关节的运动模拟与测量、腰部的宽度与摆动调节以及大腿长度的调节，扩大了外骨骼机器人的适应性。

左腿部组件2

参见图1、图1A、图1B、图2所示，左腿部组件2包括有左大腿伸缩杆2A、左小腿伸缩杆2B、左大腿2C、左小腿2D、左支架2E、左上销轴2F、左下销轴2G和左膝关节，所述左膝关节由A角位移传感器2H、A角接触球轴承2J、B角接触球轴承2K、C套筒2L、左膝关节轴2M和I轴承端盖2N组成。

A角位移传感器2H安装在C套筒2L内，且A角位移传感器2H的敏感端插入左膝关节轴2M中；左膝关节轴2M的一端套接有A角接触球轴承2J，左膝关节轴2M的另一端套接有B角接触球轴承2K；左膝关节轴2M安装在左大腿2C的下接头2C4的AA通孔2C5中；B角接触球轴承2K安装在AE凸耳2D1上的A轴承孔2D9中，且在AE凸耳2D1的外侧板面安装上I轴承端盖2N；A角接触球轴承2J安装在AF凸耳2D2上的B轴承孔2D10中，在左小腿2D的B轴承孔2D10中先安装上A角接触球轴承2J后，再将C套筒2L的一端安装在B轴承孔2D10中，且C套筒2L固定在AF凸耳2D2的外侧板面上，C套筒2L用于顶紧A角接触球轴承2J，同时也用于安装A角位移传感器2H。

参见图2所示，左大腿伸缩杆2A的一端是球铰2A1，当球铰2A1置入腰部组件1的左屈伸杆1E的球窝中后通过左扭转盖2A1拧紧；左大腿伸缩杆2A的另一端是圆柱2A1，圆柱2A1置入左大腿2C的大腿盲孔2C3内。在左液压缸6的带动下，左大腿伸缩杆2A的圆柱端在大腿盲孔2C3内运动。左小腿伸缩杆2B的下端设有AB通孔2B1，该AB通孔 2B1用于左足销钉4B8（如图3所示）穿过；左小腿伸缩杆2B的上端置入左小腿2D下端的小腿盲孔2D13内。

参见图2A所示，左大腿2C的上端设有AA凸耳2C1、AB凸耳2C1、大腿盲孔2C3；该大腿盲孔2C3用于放置左大腿伸缩杆2A的圆柱2A1，且通过在AA凸耳2C1、AB凸耳2C1上的孔中放置螺钉，该螺钉与螺母配合，实现将左大腿伸缩杆2A的圆柱2A1限位在大腿盲孔2C3内。AA凸耳2C1与AB凸耳2C1实现夹板的功能。与AA凸耳2C1、AB凸耳2C1相对的支架板面2C7上安装有左支架2E的固定板2E1。左大腿2C的下端设有大腿下接头2C4，大腿下接头2C4的端部设有AA通孔2C5和销钉孔2C6，AA通孔2C5用于左膝关节轴2M穿过，销钉孔2C6内用于放置销钉，该销钉用于顶紧左膝关节轴2M，且使左膝关节轴2M在AA通孔2C5内不运动。

参见图2B所示，左支架2E上设有固定板2E1、AC凸耳2E2、AD凸耳2E3，AC凸耳2E2上设有AC通孔2E4，AD凸耳2E3上设有AD通孔2E5，AC凸耳2E2与AD凸耳2E3之间是C凸耳槽2E6，C凸耳槽2E6用于放置左液压缸6的上活塞杆6A，左上销轴2F的一端顺次穿过AD凸耳2E3上的AD通孔2E5、上活塞杆6A上的通孔、AC凸耳2E2上的AC通孔2E4后连接一螺母。在本发明中，通过左支架2E实现左大腿2C上端与左液压缸6的上活塞杆6A的安装。

参见图2、图2C所示，左小腿2D的下端端部设有AI凸耳2D5、AJ凸耳2D6、小腿盲孔2D13，该小腿盲孔2D13用于放置左小腿伸缩杆2B的上端，且通过在AI凸耳2D5、AJ凸耳2D6上的孔中放置螺钉，该螺钉与螺母配合，实现将左小腿伸缩杆2B的上端限位在小腿盲孔2D13内。AI凸耳2D5与AJ凸耳2D6实现夹板的功能。左小腿2D上设有AE凸耳2D1、AF凸耳2D2、AG凸耳2D3、AH凸耳2D4。

AE凸耳2D1与AF凸耳2D2之间是A凸耳槽2D7，该A凸耳槽2D7用于放置左大腿2C的下接头2C4；AE凸耳2D1上设有A轴承孔2D9，该A轴承孔2D9用于放置B角接触球轴承2K；AF凸耳2D2上设有B轴承孔2D10，该B轴承孔2D10用于放置A角接触球轴承2J。

AG凸耳2D3与AH凸耳2D4之间是B凸耳槽2D8，AG凸耳2D3上设有AE通孔2D11，AH凸耳2D4上设有AF通孔2D12；该B凸耳槽2D8用于放置左液压缸6的下活塞杆6B，左下销轴2G的一端顺着穿过AG凸耳2D3上的AE通孔2D11、下活塞杆6B上的通孔、AH凸耳2D4上的AF通孔2D12后连接一螺母。在本发明中，通过左下销轴2G实现左液压缸6的下活塞杆6B与左小腿2D的安装。

右腿部组件3

参见图1、图1A、图1B、图2、图3所示，右腿部组件3包括有右大腿伸缩杆3A、右小腿伸缩杆3B、右大腿3C、右小腿3D、右支架3E、右上销轴3F、右下销轴3G和右膝关节，所述右膝关节由B角位移传感器3H、C角接触球轴承3J、D角接触球轴承3K、D套筒3L、右膝关节轴3M和J轴承端盖3N组成。

B角位移传感器3H安装在D套筒3L内，且B角位移传感器3H的敏感端插入右膝关节轴3M中；右膝关节轴3M的一端套接有C角接触球轴承3J，右膝关节轴3M的另一端套接有D角接触球轴承3K；右膝关节轴3M安装在右大腿3C的下接头3C4的BA通孔3C5中；D角接触球轴承3K安装在BE凸耳3D1上的A轴承孔3D9中，且在BE凸耳3D1的外侧板面安装上H轴承端盖3N；C角接触球轴承3J安装在BF凸耳3D2上的B轴承孔3D10中，在右小腿3D的B轴承孔3D10中先安装上C角接触球轴承3J后，再将D套筒 3L的一端安装在B轴承孔3D10中，且D套筒3L固定在BF凸耳3D2的外侧板面上，D套筒3L用于顶紧C角接触球轴承3J，同时也用于安装B角位移传感器3H。

参见图3所示，右大腿伸缩杆3A的一端是球铰3A1，当球铰3A1置入腰部组件1的右屈伸杆1F的球窝中后通过右扭转盖3A1拧紧；右大腿伸缩杆3A的另一端是圆柱3A1，圆柱3A1置入右大腿3C的大腿盲孔3C3内。在右液压缸6的带动下，右大腿伸缩杆3A的圆柱端在大腿盲孔3C3内运动。右小腿伸缩杆3B的下端设有BB通孔3B1，该BB通孔3B1用于右足销钉5B8（如图3所示）穿过；右小腿伸缩杆3B的上端置入右小腿3D下端的小腿盲孔3D13内。

参见图3A所示，右大腿3C的上端设有BA凸耳3C1、BB凸耳3C1、大腿盲孔3C3；该大腿盲孔3C3用于放置右大腿伸缩杆3A的圆柱3A1，且通过在BA凸耳3C1、BB凸耳3C1上的孔中放置螺钉，该螺钉与螺母配合，实现将右大腿伸缩杆3A的圆柱3A1限位在大腿盲孔3C3内。BA凸耳3C1与BB凸耳3C1实现夹板的功能。与BA凸耳3C1、BB凸耳3C1相对的支架板面3C7上安装有右支架3E的固定板3E1。右大腿3C的下端设有大腿下接头3C4，大腿下接头3C4的端部设有BA通孔3C5和销钉孔3C6，BA通孔3C5用于右膝关节轴3M穿过，销钉孔3C6内用于放置销钉，该销钉用于顶紧右膝关节轴3M，且使右膝关节轴3M在BA通孔3C5内不运动。

参见图3B所示，右支架3E上设有固定板3E1、BC凸耳3E2、BD凸耳3E3，BC凸耳3E2上设有BC通孔3E4，BD凸耳3E3上设有BD通孔3E5，BC凸耳3E2与BD凸耳3E3之间是C凸耳槽3E6，C凸耳槽3E6用于放置右液压缸6的上活塞杆6A，右上销轴3F的一端顺次穿过BD凸耳3E3上的BD通孔2E5、上活塞杆6A上的通孔、BC凸耳2E2上的BC通孔3E4后连接一螺母。在本发明中，通过右支架3E实现右大腿3C上端与右液压缸6的上活塞杆6A的安装。

参见图3、图3C所示，右小腿3D的下端端部设有BI凸耳3D5、BJ凸耳3D6、小腿盲孔3D13，该小腿盲孔3D13用于放置右小腿伸缩杆3B的上端，且通过在BI凸耳3D5、BJ凸耳3D6上的孔中放置螺钉，该螺钉与螺母配合，实现将右小腿伸缩杆3B的上端限位在小腿盲孔3D13内。BI凸耳3D5与BJ凸耳3D6实现夹板的功能。右小腿3D上设有BE凸耳3D1、BF凸耳3D2、BG凸耳3D3、BH凸耳3D4。

BE凸耳3D1与BF凸耳3D2之间是A凸耳槽3D7，该A凸耳槽3D7用于放置右大腿3C的下接头3C4；BE凸耳3D1上设有A轴承孔3D9，该A轴承孔3D9用于放置D角接触球轴承3K；BF凸耳3D2上设有B轴承孔3D10，该B轴承孔3D10用于放置C角接触球轴承3J。

BG凸耳3D3与BH凸耳3D4之间是B凸耳槽3D8，BG凸耳3D3上设有BE通孔3D11，BH凸耳3D4上设有BF通孔3D12；该B凸耳槽3D8用于放置右液压缸6的下活塞杆6B，右下销轴3G的一端顺着穿过BG凸耳3D3上的BE通孔3D11、下活塞杆6B上的通孔、BH凸耳3D4上的BF通孔3D12后连接一螺母。在本发明中，通过右下销轴3G实现右液压缸6的下活塞杆6B与右小腿3D的安装。

在本发明中，左腿部组件2与右腿部组件3中的膝关节采用液压缸驱动，以控制膝关节的运动，实现对人体膝关节运动的跟随，通过左足部组件4与右足部组件5的足底压力的检测，实现人体运动意图的描述，以利于对机器人运动的预测控制。由于膝关节采用液压缸驱动，提高了机器人的承载能力。

在本发明中，机器人的膝关节与人的膝关节同步运动，采用液压驱动，减小了膝关节驱动元件的尺寸，这有利于机器人整体性能的提高，且使用可靠。

本发明膝关节设计的一个显著特点就是采用液压缸（左液压缸6、右液压缸7）驱动，大大提高了外骨骼辅助支撑机器人的响应速度和承载能力。腿部组件通过大腿伸缩杆（左大腿伸缩杆2A、右大腿伸缩杆3A）与腰部装置的屈伸杆连接，实现大腿长度的调节，满足不同身高的需要，液压缸的上活塞杆端通过支架、销轴与大腿上端相连，液压缸的下活塞杆端通过销轴与小腿相连，实现对膝关节的驱动。膝关节是大腿和小腿的连接部件，其中的角位移传感器（A角位移传感器2H、B角位移传感器3H）用于测量膝关节角位移，实现外骨骼辅助支撑机器人跟随人体膝关节的运动控制。小腿通过小腿伸缩杆与足部组件的上支座上的足销钉连接，以调整小腿长度，满足不同高度人们的需要。外骨骼辅助支撑机器人只有膝关节受控于液压缸，其余关节都是用于适应人体腿关节运动的要求，包括髋关节、踝关节和足底结构，还包括腰部的侧摆、大腿的球关节等。本发明设计的外骨骼辅助支撑机器人实现了人体下肢的运动适应和关节角检测。

左足部组件4

参见图1、图1A、图1B、图3、图3A、图3B所示，左足部组件4包括有左踝关节4A、左上支座4B、左下支座4C、左前脚掌4D、左后脚掌4E和左鞋底4F。

参见图4所示，左上支座4B上设有CA凸耳4B1、CB凸耳4B2、销孔4B6、CA通孔4B7，CA凸耳4B1上设有CA轴承孔4B4，CB凸耳4B2上设有CB轴承孔4B5，CA凸耳4B1与CB凸耳4B2之间是CA凸耳槽4B3，所述CA凸耳槽4B3内用于放置左踝关节4A中的第五转轴4A4。

销孔4B6用于放置左足销钉4B8，该左足销钉4B8的一端顺次穿过销孔4B6、左小腿伸缩杆2B的AB通孔2B1、与销孔4B6对应的另一销孔。左足销钉4B8用于实现左足部组件4与左小腿2的连接。

CA通孔4B7用于放置左小腿伸缩杆2B的下端。

CA轴承孔4B4用于安装左踝关节4A中的E角接触球轴承4A3。

CB轴承孔4B5用于安装左踝关节4A中的F角接触球轴承4A6。

参见图4所示，左下支座4C上设有CC凸耳4C1、CD凸耳4C2、连接板4C6，CC凸耳4C1上设有CC轴承孔4C4，CD凸耳4C2上设有CD轴承孔4C5，CC凸耳4C1与CD凸耳4C2之间是CB凸耳槽4C3，所述CB凸耳槽4C3内用于放置左踝关节4A中的第六转轴4A5。

参见图4所示，左鞋底4F包括鞋接头4F7和左脚板4F8，鞋接头4F7上安装有左下支座4C的固定板4C6，左脚板4F8上安装有左前脚掌4D、左后脚掌4E；鞋接头4F7上设有A沉头盲孔4F4，该A沉头盲孔4F4用于A压力传感器4F1；左脚板4F8上设有B沉头盲孔4F5、C沉头盲孔4F6，B沉头盲孔4F5用于B压力传感器4F2；C沉头盲孔4F6用于C压力传感器4F3。

参见图4、图4A所示，左踝关节4A包括有C角位移传感器4A1、A套筒4A2、E角接触球轴承4A3、第五转轴4A4、第六转轴4A5、F角接触球轴承4A6、A端盖4A7、B端盖4A8、G角接触球轴承4A9、H角接触球轴承4A10和C端盖4A11。C角位移传感器4A1安装在A套筒4A2内，且C角位移传感器4A1的敏感端插入第六转轴4A5中，A套筒4A2固定在左上支座4B的CA凸耳4B1的外侧板面上。

第五转轴4A4置于左下支座4C的CC凸耳4C1与CD凸耳4C2之间的CB凸耳槽4C3 中。第五转轴4A4的一端套接有G角接触球轴承4A9，第五转轴4A4的另一端套接有H角接触球轴承4A10。G角接触球轴承4A9安装在左下支座4C的CC凸耳4C1的CC轴承孔4C4中，且在CC凸耳4C1的外侧安装B端盖4A8。H角接触球轴承4A10安装在左下支座4C的CD凸耳4C2的CD轴承孔4C5中，且在CD凸耳4C2的外侧安装C端盖4A11。

第六转轴4A5置于左上支座4B的CA凸耳4B1与CB凸耳4B2之间的CA凸耳槽4B3中。第六转轴4A5的一端套接有E角接触球轴承4A3，第六转轴4A5的另一端套接有F角接触球轴承4A6。E角接触球轴承4A3安装在左上支座4B的CA凸耳4B1的CA轴承孔4B4中。F角接触球轴承4A6安装在左上支座4B的CB凸耳4B2的CB轴承孔4B5中，且在CB凸耳4B2的外侧安装A端盖4A7。

右足部组件5

参见图1、图1A、图1B、图3、图3C、图3D所示，右足部组件5包括有右踝关节5A、右上支座5B、右下支座5C、右前脚掌5D、右后脚掌5E和右鞋底5F。

参见图3C所示，右上支座5B上设有DA凸耳5B1、DB凸耳5B2、销孔5B6、DA通孔5B7，DA凸耳5B1上设有DA轴承孔5B4，DB凸耳5B2上设有DB轴承孔5B5，DA凸耳5B1与DB凸耳5B2之间是DA凸耳槽5B3，所述DA凸耳槽5B3内用于放置右踝关节5A中的第七转轴5A4。

销孔5B6用于放置右足销钉5B8，该右足销钉5B8的一端顺次穿过销孔5B6、右小腿伸缩杆3B的BB通孔3B1、与销孔5B6对应的另一销孔。右足销钉5B8用于实现右足部组件5与右小腿3的连接。

DA通孔5B7用于放置右小腿伸缩杆3B的下端。

DA轴承孔5B4用于安装右踝关节5A中的J角接触球轴承5A6。

DB轴承孔5B5用于安装右踝关节5A中的I角接触球轴承5A3。

参见图3C所示，右下支座5C上设有DC凸耳5C1、DD凸耳5C2、连接板5C6，DC凸耳5C1上设有DC轴承孔5C4，DD凸耳5C2上设有DD轴承孔5C5，DC凸耳5C1与DD凸耳5C2之间是DB凸耳槽5C3，所述DB凸耳槽5C3内用于放置右踝关节5A中的第八转轴5A5。

参见图3C所示，右鞋底5F包括鞋接头5F7和右脚板5F8，鞋接头5F7上安装有右下支座5C的固定板5C6，右脚板5F8上安装有右前脚掌5D、右后脚掌5E；鞋接头5F7上设有D沉头盲孔5F4，该D沉头盲孔5F4用于D压力传感器5F1；右脚板5F8上设有E沉头盲孔5F5、F沉头盲孔5F6，E沉头盲孔5F5用于E压力传感器5F2；F沉头盲孔5F6用于F压力传感器5F3。

参见图3C、图3D所示，右踝关节5A包括有D角位移传感器5A1、B套筒5A2、I角接触球轴承5A3、第七转轴5A4、第八转轴5A5、J角接触球轴承5A6、D端盖5A7、E端盖5A8、K角接触球轴承5A9、L角接触球轴承5A10和F端盖5A11。D角位移传感器5A1安装在B套筒5A2内，且D角位移传感器5A1的敏感端插入第八转轴5A5中，B套筒5A2固定在右上支座5B的DA凸耳5B1的外侧板面上。

第七转轴5A4置于右下支座5C的DC凸耳5C1与DD凸耳5C2之间的DB凸耳槽5C3中。第七转轴5A4的一端套接有K角接触球轴承5A9，第七转轴5A4的另一端套接有L角接触球轴承5A10。K角接触球轴承5A9安装在右下支座5C的DC凸耳5C1的DC轴承孔5C4中，且在DC凸耳5C1的外侧安装E端盖5A8。L角接触球轴承5A10安装在右下支座5C的DD凸耳5C2的DD轴承孔5C5中，且在DD凸耳5C2的外侧安装F端盖 5A11。

第八转轴5A5置于右上支座5B的DA凸耳5B1与DB凸耳5B2之间的DA凸耳槽5B3中。第八转轴5A5的一端套接有I角接触球轴承5A3，第八转轴5A5的另一端套接有J角接触球轴承5A6。I角接触球轴承5A3安装在右上支座5B的DA凸耳5B1的DA轴承孔5B4中。J角接触球轴承5A6安装在右上支座5B的DB凸耳5B2的DB轴承孔5B5中，且在DB凸耳5B2的外侧安装E端盖5A7。

在本发明中，上下支座、两根转轴、四个轴承的配合实现了踝关节为平面虎克铰二自由度结构。即第五转轴穿过第六转轴，第五转轴的两端分别套接轴承，该轴承则安装在下支座的凸耳上；第六转轴的两端分别套接轴承，该轴承则安装在上支座的凸耳上。平面虎克铰踝关节的设计能够实现人体脚踝的前后和左右摆动，并通过角位移传感器实时测量脚踝的前后摆动角度。

在本发明中，足部组件结构用于确保踝关节和足部运行的灵活，使人穿戴时脚踝不受阻碍，同时能够测量踝关节角位移和足底压力，以利于对足部组件的有效控制。本发明设计的足部组件具有运动灵活、结构简单，完全模拟踝关节运动，是一种使用可靠、制造成本低的新型踝关节和脚掌结构及其角位移和压力测量装置。

目前有的踝关节机构设计均采用球铰结构形式，这种结构对踝关节前进方向角位移的测量遇到了困难，由于球铰结构的限制，不能对该角位移进行测量，这对机器人的控制造成影响。本发明设计的足部结构，踝关节机构采用了平面虎克铰二自由度结构，即前后转轴和左右转轴分别实现脚掌的前后和左右摆动，而绕小腿的转动自由度由其它部位实现，在机器人控制时，需要前后方向的摆动角度测量，因此在此方向上安装了角位移传感器，用于测量脚掌前后的摆动角度。下支座安装在鞋底上，并在下支座上安装了角位移传感器，使得踝关节的转动角度得以测量，满足了机器人对踝关节角位移的测量要求。将小腿伸缩杆插入上支座中，前后转轴、轴承端盖、轴承固定在上支座的凸耳中，实现脚踝的前后转动自由度，并通过安装到前后转轴上的角位移传感器实现该角度的测量；左右转轴插入下支座中固定，且前后转轴的轴线与左右转轴的轴线保持垂直，实现脚踝的左右摆动自由度；前脚掌和后脚掌与鞋底之间安装有压力传感器，且前脚掌和后脚掌与鞋底固定在一起，鞋底与地面接触，人体行走时，足底压力发生变化，通过压力传感器的检测，可以判断人的行走意图，实现外骨骼辅助支撑机器人的良好控制。

Claims (4)

1.一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置，其特征在于：足部装置包括有左足部组件(4)和右足部组件(5)；

左足部组件(4)包括有左踝关节(4A)、左上支座(4B)、左下支座(4C)、左前脚掌(4D)、左后脚掌(4E)和左鞋底(4F)；

左上支座(4B)上设有CA凸耳(4B1)、CB凸耳(4B2)、销孔(4B6)、CA通孔(4B7)，CA凸耳(4B1)上设有CA轴承孔(4B4)，CB凸耳(4B2)上设有CB轴承孔(4B5)，CA凸耳(4B1)与CB凸耳(4B2)之间是CA凸耳槽(4B3)，所述CA凸耳槽(4B3)内用于放置左踝关节(4A)中的第五转轴(4A4)；

销孔(4B6)用于放置左足销钉(4B8)，该左足销钉(4B8)的一端顺次穿过销孔(4B6)、左小腿伸缩杆(2B)的AB通孔(2B1)、与销孔(4B6)对应的另一销孔；左足销钉(4B8)用于实现左足部组件(4)与左小腿(2)的连接；

CA通孔(4B7)用于放置左小腿伸缩杆(2B)的下端；

CA轴承孔(4B4)用于安装左踝关节(4A)中的E角接触球轴承(4A3)；

CB轴承孔(4B5)用于安装左踝关节(4A)中的F角接触球轴承(4A6)；

左下支座(4C)上设有CC凸耳(4C1)、CD凸耳(4C2)、连接板(4C6)，CC凸耳(4C1)上设有CC轴承孔(4C4)，CD凸耳(4C2)上设有CD轴承孔(4C5)，CC凸耳(4C1)与CD凸耳(4C2)之间是CB凸耳槽(4C3)，所述CB凸耳槽(4C3)内用于放置左踝关节(4A)中的第六转轴(4A5)；

左鞋底(4F)包括鞋接头(4F7)和左脚板(4F8)，鞋接头(4F7)上安装有左下支座(4C)的连接板(4C6)，左脚板(4F8)上安装有左前脚掌(4D)、左后脚掌(4E)；鞋接头(4F7)上设有A沉头盲孔(4F4)，该A沉头盲孔(4F4)用于A压力传感器(4F1)；左脚板(4F8)上设有B沉头盲孔(4F5)、C沉头盲孔(4F6)，B沉头盲孔(4F5)用于B压力传感器(4F2)；C沉头盲孔(4F6)用于C压力传感器(4F3)；

左踝关节(4A)包括有C角位移传感器(4A1)、A套筒(4A2)、E角接触球轴承(4A3)、第五转轴(4A4)、第六转轴(4A5)、F角接触球轴承(4A6)、A端盖(4A7)、B端盖(4A8)、G角接触球轴承(4A9)、H角接触球轴承(4A10)和C端盖(4A11)；C角位移传感器(4A1)安装在A套筒(4A2)内，且C角位移传感器(4A1)的敏感端插入第六转轴(4A5)中，A套筒(4A2)固定在左上支座(4B)的CA凸耳(4B1)的外侧板面上；

第五转轴(4A4)置于左下支座(4C)的CC凸耳(4C1)与CD凸耳(4C2)之间的CB凸耳槽(4C3)中；第五转轴(4A4)的一端套接有G角接触球轴承(4A9)，第五转轴(4A4)的另一端套接有H角接触球轴承(4A10)；G角接触球轴承(4A9)安装在左下支座(4C)的CC凸耳(4C1)的CC轴承孔(4C4)中，且在CC凸耳(4C1)的外侧安装B端盖(4A8)；H角接触球轴承(4A10)安装在左下支座(4C)的CD凸耳(4C2)的CD轴承孔(4C5)中，且在CD凸耳(4C2)的外侧安装C端盖(4A11)；

第六转轴(4A5)置于左上支座(4B)的CA凸耳(4B1)与CB凸耳(4B2)之间的CA凸耳槽(4B3)中；第六转轴(4A5)的一端套接有E角接触球轴承(4A3)，第六转轴(4A5)的另一端套接有F角接触球轴承(4A6)；E角接触球轴承(4A3)安装在左上支座(4B)的CA凸耳(4B1)的CA轴承孔(4B4)中；F角接触球轴承(4A6)安装在左上支座(4B)的CB凸耳(4B2)的CB轴承孔(4B5)中，且在CB凸耳(4B2)的外侧安装A端盖(4A7)；

右足部组件(5)包括有右踝关节(5A)、右上支座(5B)、右下支座(5C)、右前脚掌(5D)、右后脚掌(5E)和右鞋底(5F)；

右上支座(5B)上设有DA凸耳(5B1)、DB凸耳(5B2)、销孔(5B6)、DA通孔(5B7)，DA凸耳(5B1)上设有DA轴承孔(5B4)，DB凸耳(5B2)上设有DB轴承孔(5B5)，DA凸耳(5B1)与DB凸耳(5B2)之间是DA凸耳槽(5B3)，所述DA凸耳槽(5B3)内用于放置右踝关节(5A)中的第七转轴(5A4)；

销孔(5B6)用于放置右足销钉(5B8)，该右足销钉(5B8)的一端顺次穿过销孔(5B6)、右小腿伸缩杆(3B)的BB通孔(3B1)、与销孔(5B6)对应的另一销孔；右足销钉(5B8)用于实现右足部组件(5)与右小腿(3)的连接；

DA通孔(5B7)用于放置右小腿伸缩杆(3B)的下端；

DA轴承孔(5B4)用于安装右踝关节(5A)中的J角接触球轴承(5A6)；

DB轴承孔(5B5)用于安装右踝关节(5A)中的I角接触球轴承(5A3)；

右下支座(5C)上设有DC凸耳(5C1)、DD凸耳(5C2)、连接板(5C6)，DC凸耳(5C1)上设有DC轴承孔(5C4)，DD凸耳(5C2)上设有DD轴承孔(5C5)，DC凸耳(5C1)与DD凸耳(5C2)之间是DB凸耳槽(5C3)，所述DB凸耳槽(5C3)内用于放置右踝关节(5A)中的第八转轴(5A5)；

右鞋底(5F)包括鞋接头(5F7)和右脚板(5F8)，鞋接头(5F7)上安装有右下支座(5C)的连接板(5C6)，右脚板(5F8)上安装有右前脚掌(5D)、右后脚掌(5E)；鞋接头(5F7)上设有D沉头盲孔(5F4)，该D沉头盲孔(5F4)用于D压力传感器(5F1)；右脚板(5F8)上设有E沉头盲孔(5F5)、F沉头盲孔(5F6)，E沉头盲孔(5F5)用于E压力传感器(5F2)；F沉头盲孔(5F6)用于F压力传感器(5F3)；

右踝关节(5A)包括有D角位移传感器(5A1)、B套筒(5A2)、I角接触球轴承(5A3)、第七转轴(5A4)、第八转轴(5A5)、J角接触球轴承(5A6)、D端盖(5A7)、E端盖(5A8)、K角接触球轴承(5A9)、L角接触球轴承(5A10)和F端盖(5A11)；D角位移传感器(5A1)安装在B套筒(5A2)内，且D角位移传感器(5A1)的敏感端插入第八转轴(5A5)中，B套筒(5A2)固定在右上支座(5B)的DA凸耳(5B1)的外侧板面上；

第七转轴(5A4)置于右下支座(5C)的DC凸耳(5C1)与DD凸耳(5C2)之间的DB凸耳槽(5C3)中；第七转轴(5A4)的一端套接有K角接触球轴承(5A9)，第七转轴(5A4)的另一端套接有L角接触球轴承(5A10)；K角接触球轴承(5A9)安装在右下支座(5C)的DC凸耳(5C1)的DC轴承孔(5C4)中，且在DC凸耳(5C1)的外侧安装E端盖(5A8)；L角接触球轴承(5A10)安装在右下支座(5C)的DD凸耳(5C2)的DD轴承孔(5C5)中，且在DD凸耳(5C2)的外侧安装F端盖(5A11)；

第八转轴(5A5)置于右上支座(5B)的DA凸耳(5B1)与DB凸耳(5B2)之间的DA凸耳槽(5B3)中；第八转轴(5A5)的一端套接有I角接触球轴承(5A3)，第八转轴(5A5)的另一端套接有J角接触球轴承(5A6)；I角接触球轴承(5A3)安装在右上支座(5B)的DA凸耳(5B1)的DA轴承孔(5B4)中；J角接触球轴承(5A6)安装在右上支座(5B)的DB凸耳(5B2)的DB轴承孔(5B5)中，且在DB凸耳(5B2)的外侧安装E端盖(5A7)。

2.根据权利要求1所述的一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置，其特征在于：踝关节机构采用了平面虎克铰二自由度结构。

3.根据权利要求1所述的一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置，其特征在于：下支座安装在鞋底上，并在下支座上安装了角位移传感器，使得踝关节的转动角度得以测量，满足了机器人对踝关节角位移的测量要求。

4.根据权利要求1所述的一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有踝关节参数测量的足部装置，其特征在于：前脚掌和后脚掌与鞋底之间安装有压力传感器，且前脚掌和后脚掌与鞋底固定在一起，鞋底与地面接触，人体行走时，足底压力发生变化，通过压力传感器的检测，可以判断人的行走意图，实现外骨骼辅助支撑机器人的良好控制。