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Abstract

本发明公开了一种机械下肢，包括基本骨架、电机、电机控制电路、传动装置、压力感应装置、电池，所述基本骨架包括腰部骨架、髋部骨架、大腿骨架、小腿骨架、脚部踏板，所述传动装置包括传动软轴、离合器、第一减速齿轮组、第二减速齿轮组，本发明使用单电机驱动，整体质量减轻，提高续航能力；通过离合器控制动力输出，避免电机受到过大的阻力以保护电机。

Description

一种机械下肢
技术领域
本发明涉及运动辅助装置领域，尤其涉及一种机械下肢。
背景技术
机械下肢，类似昆虫的外骨骼那样，能穿在人身上，给人提供保护、额外的动力或能力，增强人体机能，如使腿残疾的人能自己上楼，让士兵能健步如飞、无障碍奔跑且不会疲劳、不会受伤等等。电影《钢铁侠》中的钢铁衣就是机械外骨骼的典范，《异形》、《黑客帝国》中也出现过机械外骨骼。在军事方面，它可以帮助士兵更快的行走并携带更重载重。对运动员来说它能够成为增强性能的假肢的基础。传统动力机械下肢为了完成人体动作，采用一个关节，用一个电机驱动，两条腿至少需要用两个电机驱动，末端惯性大，机动灵活性较差，同时因为电池容量的限制，有一部分能量用于抵消自身的重量，导致机械下肢的续航时间短，不能应对长时间的高强度运动。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种只使用单电机驱动的机械下肢。
本发明为实现以上目的，采用如下方案：一种机械下肢，包括基本骨架、电机、电机控制电路、传动装置、压力感应装置、电池，所述基本骨架包括腰部骨架、髋部骨架、大腿骨架、小腿骨架、脚部踏板，所述髋部骨架固定连接在所述腰部骨架侧面，所述大腿骨架上端活动连接在所述髋部骨架下端，所述小腿骨架上端活动连接在所述大腿骨架下端，所述脚部踏板活动连接在所述小腿骨架下端，所述电机设置在所述腰部骨架上，所述传动装置包括传动软轴、离合器、第一减速齿轮组、第二减速齿轮组，所述第一减速齿轮组设置在所述腰部骨架上，其输入端与所述电机连接，所述离合器、第二减速齿轮组设置在所述髋部骨架上，所述传动软轴一端与所述第一减速齿轮组的输出端活动连接，其另一端与所述离合器的输入端连接，所述离合器的输出端与所述第二减速齿轮组的输入端连接，所述第二减速齿轮组的输出端与所述小腿骨架活动连接，所述压力感应装置控制所述电机控制电路及所述离合器的闭合，所述电池分别与所述电机、电机控制电路连接。
优选的，所述髋部骨架、大腿骨架、小腿骨架、脚部踏板、离合器、第二减速齿轮组、压力感应装置数量为2个，对称设置在所述腰部骨架两侧，分别对应使用者的两条腿，形成2套独立的系统通过各自的离合器分别控制2条腿上动力的通断。
优选的，所述压力感应装置包括液压囊、液压管、压力比较器，所述液压囊数量为2个，分别设在所述脚部踏板的前端和后端，所述液压囊分别与相应的液压管连接，所述压力比较器为内部设有活塞的空腔，所述空腔两端分别与所述液压管密封连接，所述活塞中部设有垂直与活塞的连杆，所述连杆两端分别从所述压力比较器向外伸出，所述连杆的一端设有第一触点开关，所述电机控制电路上设有与第一触点开关相配合的第二触点开关，用于控制电机控制电路的通断，从而控制所述电机的运转，所述连杆的另一端与所述离合器活动连接，用于控制所述离合器的连动状态。
优选的，所述第二减速齿轮组的传动比为10比1，调整末端齿轮转速到合适的数值带动小腿骨骼运动。
优选的，所述基本骨架上关节处设有用于与人体固定的固定带，使人体和基本骨架牢固结合。
本发明对比现有技术可实现以下有益效果：使用单电机驱动，整体质量减轻，提高续航能力；通过离合器控制动力输出，避免电机突然受到过大的阻力以保护电机。
附图说明
图1为本发明侧面结构示意图；
图2为压力比较器示意图；
图3为脚部踏板上的液压囊及液压管示意图；
图4为系统原理框图；
图中：11、腰部骨架，12、髋部骨架，13、大腿骨架，14、小腿骨架，15、脚部踏板，2、电机，31、传动软轴，32、第一减速齿轮组，33、离合器，34、第二减速齿轮组，41、液压囊，42、液压管，43、压力比较器，44、活塞，51、第一触点开关，52、第二触点开关。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作更为详细、完整的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施，都属于本发明的保护范围。
一种机械下肢，包括基本骨架、电机2、电机控制电路、传动装置、压力感应装置、电池，所述基本骨架包括腰部骨架11、髋部骨架12、大腿骨架13、小腿骨架14、脚部踏板15，所述髋部骨架12固定连接在所述腰部骨架11侧面，所述大腿骨架13上端活动连接在所述髋部骨架12下端，所述小腿骨架14上端活动连接在所述大腿骨架13下端，所述脚部踏板15活动连接在所述小腿骨架14下端，所述电机2设置在所述腰部骨架11上，所述传动装置包括传动软轴31、离合器33、第一减速齿轮组32、第二减速齿轮组34，所述第一减速齿轮组32设置在所述腰部骨架11上，其输入端与所述电机2连接，所述离合器33、第二减速齿轮组34设置在所述髋部骨架12上，所述传动软轴31一端与所述第一减速齿轮组32的输出端活动连接，其另一端与所述离合器33的输入端连接，所述离合器33的输出端与所述第二减速齿轮组34的输入端连接，所述第二减速齿轮组34的输出端与所述小腿骨架14活动连接，所述压力感应装置控制所述电机控制电路及所述离合器33的闭合，所述电池分别与所述电机2、电机控制电路连接。所述髋部骨架 12、大腿骨架13、小腿骨架14、脚部踏板15、离合器33、第二减速齿轮组34、压力感应装置数量为2个，对称设置在所述腰部骨架11两侧。所述压力感应装置包括液压囊41、液压管42、压力比较器43，所述液压囊41数量为2个，分别设在所述脚部踏板15的前端和后端，所述液压囊41分别与相应的液压管42连接，所述压力比较器43为内部设有活塞44的空腔，所述空腔两端分别与所述液压管42密封连接，所述活塞44中部设有垂直于 活塞44的连杆，所述连杆两端分别从所述压力比较器43向外伸出，所述连杆的一端设有第一触点开关51，所述电机控制电路上设有与第一触点开关51相配合的第二触点开关52，所述连杆的另一端与所述离合器33活动连接。
所述基本骨架上关节处设有用于与人体固定的固定带，使用者穿戴好本设备，双脚踩在所述脚部踏板 15上，当左腿将要抬起时，后脚跟对脚部踏板15的压力减小，同时前脚掌对脚部踏板15的压力增大，设置在所述脚部踏板前端和后端的液压囊41受到的压力发生变化，前端液压囊内部的液压油沿液压管42流动推动所述活塞44向一端移动，同时带动所述连杆，使第一触点开关51与所述控制电路上的第二触点开关52接触，接通电路启动电机2，动力传到第一减速齿轮组32，将速度降到20转/秒，连杆的另一端带动设在左腿髋部骨架12上的离合器33置于连动状态，所述第二减速齿轮组34将动力向下传递，所述第二减速齿轮组34的传动比为10比1，其输出端转速最终降为2转/秒，并通过连杆等装置带动所述左小腿骨架上升，提供使用者运动的助力。当使用者左腿放下右腿即将抬升时，所述左腿的动力被切断，右腿获得动力，由此循环，完成整个行走的动作。

Claims (4)

1.一种机械下肢，包括基本骨架、电机(2)、电机控制电路、传动装置、压力感应装置、电池，其特征在于：所述基本骨架包括腰部骨架(11)、髋部骨架(12)、大腿骨架(13)、小腿骨架(14)、脚部踏板(15)，所述髋部骨架(12)固定连接在所述腰部骨架(11)侧面，所述大腿骨架(13)上端活动连接在所述髋部骨架(12)下端，所述小腿骨架(14)上端活动连接在所述大腿骨架(13)下端，所述脚部踏板(15)活动连接在所述小腿骨架(14)下端，所述电机(2)设置在所述腰部骨架上，所述传动装置包括传动软轴(31)、离合器(33)、第一减速齿轮组(32)、第二减速齿轮组(34)，所述第一减速齿轮组(32)设置在所述腰部骨架(11)上，其输入端与所述电机(2)连接，所述离合器(33)、第二减速齿轮组(34)设置在所述髋部骨架(12)上，所述传动软轴(31)一端与所述第一减速齿轮组(32)的输出端活动连接，其另一端与所述离合器(33)的输入端连接，所述离合器(33)的输出端与所述第二减速齿轮组(34)的输入端连接，所述第二减速齿轮组(34)的输出端与所述小腿骨架(14)活动连接，所述压力感应装置控制所述电机控制电路及所述离合器(33)的闭合，所述电池分别与所述电机(2)、电机控制电路连接；所述压力感应装置包括液压囊(41)、液压管(42)、压力比较器(43)，所述液压囊(41)数量为2个，分别设在所述脚部踏板(15)的前端和后端，所述液压囊(41)分别与相应的液压管(42)连接，所述压力比较器(43)为内部设有活塞(44)的空腔，所述空腔两端分别与所述液压管(42)密封连接，所述活塞(44)中部设有垂直于 活塞(44)的连杆，所述连杆两端分别从所述压力比较器(43)向外伸出，所述连杆的一端设有第一触点开关(51)，所述电机控制电路上设有与第一触点开关(51)相配合的第二触点开关(52)，所述连杆的另一端与所述离合器(33)活动连接。
2.如权利要求1所述的一种机械下肢，其特征在于：所述髋部骨架(12)、大腿骨架(13)、小腿骨架(14)、脚部踏板(15)、离合器(33)、第二减速齿轮组(34)、压力感应装置数量为2个，对称设置在所述腰部骨架(11)两侧。
3.如权利要求1所述的一种机械下肢，其特征在于：所述第二减速齿轮组(34)的传动比为10比1。
4.如权利要求1所述的一种机械下肢，其特征在于：所述基本骨架上关节处设有用于与人体固定的固定带。
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