CN108127647B - 长续航且轻量化的智能外骨骼机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医疗机器人领域，尤其涉及长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，包括外骨骼结构，所述外骨骼结构包括用于固定人体上肢的上肢结构、用于固定人体下肢的下肢结构和用于连接所述上肢结构和所述下肢结构的背部结构，所述外骨骼结构上设有电源接口；所述外骨骼机器人还包括电缆、蓄电池和用于自动跟随所述外骨骼结构行走的轮椅，所述蓄电池设在所述轮椅上，且所述蓄电池通过所述电缆与所述电源接口电连接。本发明提供的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，通过所述外骨骼机器人中轮椅与穿戴在人体上的外骨骼的巧妙结合，使得外骨骼机器人的使用更加实用与人性化。
Description
【技术领域】
本发明涉及医疗机器人领域，尤其涉及长续航且轻量化的智能外骨骼机器人。
【背景技术】
外骨骼机器人，是一种由金属等硬质材料的框架构成并且可让人穿上的机器装置，这个装备可以提供额外能量来供四肢运动。
对于脊髓损伤和脑卒中(中风)患者来说，站立行走似乎是一个可望而不可及的梦想，而外骨骼机器人的诞生，将使这一梦想变为现实。
然而，现有的外骨骼机器人用于供电的蓄电池一般设在穿戴于人体的外骨骼结构上，不仅使得整个穿戴的外骨骼结构显得笨重，还存在着续航能力弱的问题，严重妨碍了外骨骼机器人的普及使用。
【发明内容】
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供适用于医疗辅助设备领域的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，通过所述外骨骼机器人中轮椅与穿戴在人体上的外骨骼的巧妙结合，将用于供电的蓄电池设置在轮椅上，大大降低了外骨骼结构的负重而使其更加轻量化，在一定程度上降低了能源损耗，另一方面设置在轮椅上的蓄电池能够制造成更大容量的蓄电池，进一步提升了整个设备的续航能力，为外骨骼机器人在医疗领域的普及提供了有益条件，可以想象，当人体穿戴所述外骨骼结构进行散步等日常应用时，遇到人体想要坐下的情况，可以很方便地选择轮椅作为坐具，使得外骨骼机器人的使用更加实用与人性化。
本发明是通过以下技术方案实现的：
长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，包括外骨骼结构，所述外骨骼结构包括用于固定人体上肢的上肢结构、用于固定人体下肢的下肢结构和用于连接所述上肢结构和所述下肢结构的背部结构，所述外骨骼结构上设有电源接口；
所述外骨骼机器人还包括电缆、蓄电池和用于自动跟随所述外骨骼结构行走的轮椅，所述蓄电池设在所述轮椅上，且所述蓄电池通过所述电缆与所述电源接口电连接。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述轮椅上安装有三个跟踪模块，所述三个跟踪模块包括第一模块、第二模块和第三模块，所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块在水平平面内成等边三角形状安装在所述轮椅上，所述外骨骼结构上设有用于向所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块发送信号的发射源以得知所述发射源分别到所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的距离，所述轮椅上设有用于与所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块电连接的主控板以根据从所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块获取的信号控制所述轮椅运动。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述上肢结构包括肩部件、大臂部件和小臂部件，所述肩部件铰设在所述背部结构的上端，所述肩部件在远离所述背部结构一端设有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端与所述大臂部件的一端固定连接，所述大臂部件的另一端设有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端与所述小臂部件的一端固定连接。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述上肢结构还包括手掌部件，所述手掌部件铰接在所述小臂部件在远离所述第二驱动电机的一端上。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述大臂部件设有向内侧凸起的第一固定部，所述小臂部件设有向内侧凸起的第二固定部，所述第一固定部与所述第二固定部之间设有用于承托人体肘部的托盘，所述托盘一端设有用于与所述第一固定部弹性连接的第一弹性件，所述托盘另一端设有用于与所述第二固定部弹性连接的第二弹性件。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述下肢结构包括髋部件、大腿部件、小腿部件和脚部固定装置，所述髋部件安装在所述背部结构的下端，所述髋部件在远离所述背部结构的一端设有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出端与所述大腿部件上端固定连接，所述大腿部件下端设有第四驱动电机，所述第四驱动电机的输出端与所述小腿部件的上端固定连接，所述小腿部件的下端与所述脚部固定装置铰接。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述髋部件包括连接所述大腿部件的连接部，所述连接部向上方延伸并绕向后方与所述背部结构下端连接的横向调节部，所述横向调节部上横向设置有若干调节孔，所述背部结构下端设有与所述调节孔相适配以调节所述髋部件横向位置的定位孔，所述调节孔和所述定位孔之间设有用于穿越所述定位孔和单个所述调节孔以固定所述髋部件的销轴。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述上肢结构或下肢结构上设有用于将所述外骨骼结构穿戴在人体上的穿戴装置。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述穿戴装置为环状，所述穿戴装置内环上设有用于穿戴时环绕人体上肢或下肢的环形气囊，所述环形气囊上设有用于充气的充气口。
可选地，上述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，所述外骨骼机器人上还设有控制器，所述控制器上设有用于控制与所述控制器电连接的电动充气泵向所述环形气囊内充气的充气按钮，所述环形气囊内设有用于检测所述环形气囊内部气压的气压传感器，所述气压传感器与所述控制器电连接以将所述气压传感器检测到的气压数据记录在所述控制器内。
与现有技术相比，本发明有如下优点：
1、通过所述外骨骼机器人中轮椅与穿戴在人体上的外骨骼的巧妙结合，将用于供电的蓄电池设置在轮椅上，大大降低了外骨骼的负重，在一定程度上降低了能源损耗，另一方面设置在轮椅上的蓄电池能够制造成更大容量的蓄电池，进一步提升了整个设备的续航能力，为外骨骼机器人在医疗领域的普及提供了有益条件。可以想象，当人体穿戴所述外骨骼结构进行散步等日常应用时，遇到人体想要坐下的情况，可以很方便地选择轮椅作为坐具，使得外骨骼机器人的使用更加实用与人性化
2、通过增加用于承托人体肘部的托盘，所述托盘为弹性连接，使人体肘部得到一定的固定，而且由于是该托盘是弹性固定，因此又不影响肘部的动作，还可以帮助肘部在做弯曲后的伸直复位，结构简单实用。
3、所述下肢结构在穿戴时，可以根据不同人体的体宽进行调节，即通过用销轴穿过定位孔和相应的调节孔对所述下肢结构的横向位置进行调节，当然，也可以在所述调节孔上加工内螺纹，并将所述销轴换成螺栓先穿过定位孔再锁紧在调节孔上进行紧固。上述用于调节的结构扩大了所述下肢结构的适用人群，使其在不同胖瘦的个人之间通用。
4、在所述穿戴装置上设置用电动气泵充气的所述环形气囊，并通过人机交互操作，使得外骨骼机器人的穿戴更加舒适、可靠与人性化。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述外骨骼机器人的结构示意图；
图2为本发明实施例所述外骨骼机器人在使用状态的结构示意图；
图3为本发明实施例所述外骨骼结构的结构示意图；
图4为本发明实施例所述下肢结构组件的结构示意图1；
图5为本发明实施例所述下肢结构组件的结构示意图2；
图6为本发明实施例所述上肢结构组件的结构示意图；
图7为本发明实施例所述上肢结构的结构示意图；
图8为本发明实施例所述肢长伸缩结构的结构示意图；
图9为本发明实施例所述肢长伸缩结构的分解结构示意图；
图10为本发明实施例所述脚部固定装置的结构示意图1；
图11为本发明实施例所述脚部固定装置的结构示意图2；
图12为本发明实施例所述第一锁紧卡扣的结构示意图；
图13为本发明实施例所述第一锁紧卡扣隐藏所述第一卡盖后的结构示意图；
图14为本发明实施例所述第一锁紧卡扣的分解结构示意图；
图15为本发明实施例所述第一锁紧卡扣的剖视图；
图16为本发明实施例所述穿戴装置的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1至图3所示，本发明实施例提出长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，包括外骨骼结构，所述外骨骼结构包括用于固定人体上肢的上肢结构1、用于固定人体下肢的下肢结构2和用于连接所述上肢结构1和所述下肢结构2的背部结构3，所述上肢结构1、所述下肢结构2或所述背部结构3上设有电源接口；所述外骨骼机器人还包括电缆4、蓄电池和用于自动跟随所述外骨骼结构行走的轮椅5，所述蓄电池设在所述轮椅5上，且所述蓄电池通过所述电缆4电连接在所述电源接口上。通过所述外骨骼机器人中轮椅5与穿戴在人体上的外骨骼的巧妙结合，将用于供电的蓄电池设置在轮椅5上，大大降低了外骨骼的负重，在一定程度上降低了能源损耗，另一方面设置在轮椅上的蓄电池能够制造成更大容量的蓄电池，进一步提升了整个设备的续航能力，为外骨骼机器人在医疗领域的普及提供了有益条件。可以想象，当人体穿戴所述外骨骼结构进行散步等日常应用时，遇到人体想要坐下的情况，可以很方便地选择轮椅作为坐具，使得外骨骼机器人的使用更加实用与人性化。
自动跟随技术在本发明的实施方式如下：所述轮椅5上安装有三个跟踪模块，所述三个跟踪模块包括第一模块、第二模块和第三模块，所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块在水平平面内成等边三角形状安装在所述轮椅5上，三个模块作为基站且三个模块之间具有一定的间距。手握或者在外骨骼结构上设置一个向三个模块发送信号的发射源。所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块通过对比接收到发射源信号的时间差，可以计算出所述发射源的角度。通过电磁波在空中的飞行时间，可以计算出所述发射源的距离。三个模块与所述发射源之间通过无线通信，测得发射源分别到第一模块、第二模块和第三模块之间的距离，第三模块通过串口将距离信息和角度信息给到主控板。主控板在收到距离和角度信息后：当发射源在轮椅5左边时，轮椅5向左转。当发射源在轮椅5右边时，轮椅5向右转。当发射源在轮椅5正前方时，轮椅5向前走。当轮椅5到达设定好的跟随距离时，轮椅5停止运动。当然，本发明也可以采用其它实施方式如通过摄像进行视觉定位或通过超声波等进行定位跟随。
如图6所示为本实施例所述外骨骼结构的上肢结构组件，所述上肢结构组件包括穿戴在人体背部的背部结构3、穿戴在人体左手侧的上肢结构和穿戴在人体右手侧的上肢结构，穿戴在人体左手侧的上肢结构和穿戴在人体右手侧的上肢结构具有基本相同的结构并相对于彼此左右对称。下面就所述的上肢结构组件的其中一个上肢结构，对本实施例的上肢结构1进行说明。
所述上肢结构1包括肩部件11、大臂部件12、小臂部件13和手掌部件14，所述肩部件11铰设在所述背部结构3的上端，所述肩部件11在远离所述背部结构3一端设有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端与所述大臂部件12的一端固定连接，所述大臂部件12的另一端设有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端与所述小臂部件13的一端固定连接，所述小臂部件13的另一端与所述手掌部件14铰接。具体地，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机可以为伺服电机与谐波减速器配合使用。
如图7所示，所述大臂部件12设有向内侧凸起的第一固定部121，所述小臂部件13设有向内侧凸起的第二固定部132，所述第一固定部121与所述第二固定部132之间设有用于承托人体肘部的托盘6，所述托盘6一端设有用于与所述第一固定部121弹性连接的第一弹性件61，所述托盘6另一端设有用于与所述第二固定部132弹性连接的第二弹性件62。具体地，所述第一弹性件61和所述第二弹性件62为拉伸弹簧。在现有技术中，将所述上肢结构1穿戴在人体手臂上时，一般只对人体大臂和小臂进行固定，而考虑到人体舒适性，所以并不会将人体大臂和小臂束缚过紧，因此人体在运动时容易出现人体与所述上肢结构1的相对滑动而产生错位，导致外骨骼结构难以带动人体做出更为准确的动作，夏天由于天气热，人体出汗导致出现这种情况的可能性更高。所述托盘6安装在人体的关节位置则是将关节位置也贴近所述上肢结构1的转动位置，为了使得所述托盘6与人体的运动张力更加符合，还设置了与其连接的第一弹性件61和第二弹性件62复位。通过增加用于承托人体肘部的托盘，所述托盘为弹性连接，使人体肘部得到一定的固定，而且由于是该托盘是弹性固定，因此又不影响肘部的动作，还可以帮助肘部在做弯曲后的伸直复位，结构简单实用。当然，所述托盘6上还可以设置用于使所述托盘6贴近人体皮肤的吸盘。
如图4和图5所示为本实施例所述外骨骼结构的下肢结构组件，所述下肢结构组件包括穿戴在人体左腿侧的下肢结构和穿戴在人体右腿侧的下肢结构，穿戴在人体左腿侧的下肢结构和穿戴在人体右腿侧的下肢结构具有基本相同的结构并相对于彼此左右对称。下面就所述的下肢结构组件的其中一个下肢结构，对本实施例的下肢结构2进行说明。
所述下肢结构2包括髋部件21、大腿部件22、小腿部件23和脚部固定装置24，所述髋部件21安装在所述背部结构3的下端，所述髋部件21在远离所述背部结构3的一端设有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出端与所述大腿部件22上端固定连接，所述大腿部件22下端设有第四驱动电机，所述第四驱动电机的输出端与所述小腿部件23的上端固定连接，所述小腿部件23的下端与所述脚部固定装置24铰接。所述髋部件21包括连接所述大腿部件22的连接部211，所述连接部211向上方延伸并绕向后方与所述背部结构3下端连接的横向调节部212，所述横向调节部212上横向设置有若干调节孔212a，所述背部结构3下端设有与所述调节孔212a相适配以调节所述髋部件21横向位置的定位孔31，所述调节孔212a和所述定位孔31之间设有用于穿越所述定位孔31和单个所述调节孔212a以固定所述髋部件21的销轴。具体地，所述第三驱动电机、所述第四驱动电机可以为伺服电机与谐波减速器配合使用。穿戴时，可以根据不同人体的体宽进行调节，即通过用销轴穿过定位孔31和相应的调节孔212a对所述下肢结构2的横向位置进行调节，当然，也可以在所述调节孔212a上加工内螺纹，并将所述销轴换成螺栓先穿过定位孔31再锁紧在调节孔212a上进行紧固。上述用于调节的结构扩大了所述下肢结构2的适用人群，使其在不同胖瘦的个人之间通用。
较佳地，所述大臂部件12上设有用于调节所述大臂部件12长度的肢长伸缩结构如图8和图9所示，所述肢长伸缩结构包括第一肢件122和第二肢件123，所述第一肢件122上设有与所述第二肢件123连接的第一连接端，所述第二肢件123上设有与所述第一肢件122连接的第二连接端，所述第一连接端上设有与所述第二连接端螺纹连接的丝杆124、驱动所述丝杆124转动的调节电机125以及固定所述调节电机125的电机座126，所述电机座126向所述第一肢件122和所述第二肢件123连接方向伸出至少一根用于引导所述第二肢件123向所述大臂部件12长度方向运动的导柱127，所述第一连接端在末端还设有用于限制所述第二连接端运动行程的挡块128。当然，所述肢长伸缩结构也适用于小臂部件13、大腿部件22和小腿部件23，使用时，所述调节电机125驱动与所述第二连接端螺纹连接的丝杆124转动，所述第二连接端在导柱127的导引下做直线运动，从而带动第二肢件123在朝第一肢件122远离或靠近的方向移动，实现肢长的伸缩，可以使得使用该肢长伸缩结构的大臂部件12、小臂部件13、大腿部件22或小腿部件23能够通过无级调节伸缩来适应不同肢长的个人。其中一种实施方式是，所述外骨骼机器人上设有与所述调节电机125电连接的控制器，操作员通过在控制器上输入参数如人体不同部位的肢长，所述调节电机125根据输入的参数自动调节大臂部件12、小臂部件13、大腿部件22或小腿部件23的长度。另一种实施方式是，所述外骨骼机器人上设有与所述调节电机125电连接的控制器，操作员通过在控制器上设置的“加”、“减”按钮来控制所述调节电机125的正反转，微调所述肢长伸缩结构的伸长或缩短以适应不同肢长的人群。肢长伸缩结构大大加强了外骨骼机器人的通用性和智能化。
优选地，所述大臂部件12、所述小臂部件13、所述大腿部件22和所述小腿部件23均为空心杆状结构。且所述大臂部件12、所述小臂部件13、所述大腿部件22和所述小腿部件23的材料均为铝合金。大大降低了外骨骼结构的负重，进一步减少了外骨骼机器人在工作时的负重损耗，延长了蓄电池的续航时间。
如图10至图15所示，所述脚部固定装置24包括脚垫241，其前端设有向上翘起的弧形部41a，所述脚垫241上表面的前部和后部各设有一组用于检测脚掌动作的检测开关41b，每组检测开关41b至少设有一个微动开关；所述脚垫241上方两侧分别设有具有仿生曲面的第一贴脚部242和第二贴脚部243，所述第一贴脚部242和所述第二贴脚部243相对设置并朝上方形成第一开口，所述第一贴脚部242和所述第二贴脚部243朝上之间设有用于调节所述第一开口大小的上拉紧带244，所述上拉紧带244一端与所述第一贴脚部242相铰接，所述第二贴脚部243上设有第一锁紧卡扣245，所述上拉紧带244另一端穿过所述第一锁紧卡扣245锁紧在所述第二贴脚部243上，所述第一锁紧卡扣245包括第一卡扣基座45a、第一卡盖45b、第一转轴45c和第三弹性件45d，所述第一卡扣基座45a内设有用于通过所述上拉紧带244的第一卡槽，所述第一卡槽在靠近所述第二贴脚部243的表面设有用于卡紧所述上拉紧带244的第一卡齿段246，所述上拉紧带244在面向所述第二贴脚部243的表面设有与所述第一卡齿段246互相卡紧的第二卡齿段247，所述第一卡盖45b通过所述第一转轴45c连接在所述第一卡扣基座45a上方并以所述第一转轴45c为支点做跷跷板式运动，所述第一卡盖45b一端通过设在所述第一卡扣基座45a的第三弹性件45d以所述第一转轴45c为支点翘起，所述第一卡盖45b另一端压紧所述上拉紧带244以使所述第二卡齿段247卡紧贴合所述第一卡齿段246；所述第一贴脚部242和所述第二贴脚部243相对设置并朝后方形成第二开口，所述第一贴脚部242和所述第二贴脚部243朝后之间设有用于调节所述第二开口大小的后拉紧带248，所述后拉紧带248一端与所述第一贴脚部242相铰接，所述第二贴脚部243上设有第二锁紧卡扣249，所述后拉紧带248另一端穿过所述第二锁紧卡扣249锁紧在所述第二贴脚部243上，所述第二锁紧卡扣249包括第二卡扣基座、第二卡盖、第二转轴和第四弹性件，所述第二卡扣基座内设有用于通过所述后拉紧带248的第二卡槽，所述第二卡槽在靠近所述第二贴脚部243的表面设有用于卡紧所述后拉紧带248的第三卡齿段，所述后拉紧带248在面向所述第二贴脚部243的表面设有与所述第三卡齿段互相卡紧的第四卡齿段，所述第二卡盖通过所述第二转轴连接在所述第二卡扣基座上方并以所述第二转轴为支点做跷跷板式运动，所述第二卡盖一端通过设在所述第二卡扣基座的第四弹性件以所述第二转轴为支点翘起，所述第二卡盖另一端压紧所述后拉紧带248以使所述第四卡齿段卡紧贴合所述第三卡齿段。
脚部固定装置通过卡扣结构如所述第一锁紧卡扣与所述上拉紧带配合、所述第二锁紧卡扣与所述后拉紧带配合，可以巧妙地将人体脚部固定在所述脚部固定装置上，并可调性强，结构简单可靠，且可以与鞋子配合度高。另外，所述脚垫上表面的前部和后部各设有一组用于检测脚掌动作的检测开关，当人体穿着鞋子完全落地时，前面脚掌处检测开关处于常闭状态，后面脚跟处检测开关处于常开状态，系统检测为人体直立，鞋子完全落地，反之脚掌处检测开关处于常开状态，后面脚跟处于常闭状态，系统检测为抬起脚，外骨骼机器人上设有控制器，检测开关与所述控制器电连接以传输数据，一方面可以收集人体的动作数据便于后期分析，一方面为智能化控制提供了信号基础。
如图16所示为本发明实施例所述穿戴装置的结构示意图，所述大臂部件12、所述小臂部件13、所述大腿部件22和所述小腿部件23分别设有至少一个用于将所述外骨骼机器人穿戴在人体上的穿戴装置7。具体地，所述穿戴装置7包括弧形连接件71和柔性绑带72，所述弧形连接件71的内侧固定所述柔性绑带72，所述弧形连接件71的外侧与所述大臂部件12、所述小臂部件13、所述大腿部件22或所述小腿部件23相固定。优选地，所述柔性绑带72为魔术贴又叫粘扣带或日字扣，甚至可以是宽状绳子，且所述柔性绑带具有弹性，穿戴更加可靠舒适。较佳地，所述穿戴装置7为环状，所述穿戴装置7内环上设有用于穿戴时环绕人体大臂、小臂、大腿或小腿的环形气囊73，所述环形气囊73内设有用于检测所述环形气囊73内部气压的气压传感器，所述环形气囊73上设有用于充气的充气口和用于放气的放气口。当然，所述环形气囊73并非全封闭的环形结构，所述环形气囊73上设有便于放进人体上肢或下肢的缺口。所述环形气囊73外表面以粘接等方式固定在所述穿戴装置7上，使用时气囊呈环形包围人体大臂、小臂、大腿或小腿，可以使穿戴装置7与人体之间的包覆面更大、压强更小，穿戴更加舒适。充气时使用电动气泵并且将外骨骼机器人穿戴后再进行充气操作，一种实施方式是，所述外骨骼机器人上还设有控制器，所述控制器上设有用于控制与所述控制器电连接的电动充气泵向所述环形气囊73内充气的充气按钮，所述环形气囊73内设有用于检测所述环形气囊73内部气压的气压传感器，所述气压传感器与所述控制器电连接以将所述气压传感器检测到的气压数据记录在所述控制器内。与外骨骼机器人上设置的控制器电连接的电动气泵的出气口与所述环形气囊73上的充气口连接，操作者通过按下控制器上的充气按钮控制电动气泵向所述环形气囊73充气，所述充气按钮为点动式，操作者一边按动按钮，穿戴者通过自身感应环形气囊73的压力大小来确定是否充气完成，当感觉到环形气囊73内的气压达到一定舒适度时停止充气，所述气压传感器感应该舒适度的气压并将该数据传输记录在控制器上，所述外骨骼机器人上还设有显示屏幕，所述气压传感器感应到的气压会即时显示在显示屏幕上，当然，所述控制器也可以记忆该气压数据，当下次充气时可以控制电动气泵充气到该气压时即停止充气。通过这种人机交互，使得外骨骼机器人的穿戴更加舒适、可靠与人性化。
需要说明的是，所述外骨骼机器人既可以按计划设定的路线进行动作，也可以采用肌电传感器感应人体的运动趋势，从而控制所述外骨骼机器人上的驱动元件如第一驱动电机、第二驱动电机等进行动作，实现良好的人机交互，帮助肢体不便的人群实现行走、抬手等动作，并协助康复治疗。
综上所述，本发明通过结构上的改善，具有以下有益效果：
1、通过所述外骨骼机器人中轮椅5与穿戴在人体上的外骨骼的巧妙结合，将用于供电的蓄电池设置在轮椅5上，大大降低了外骨骼的负重，在一定程度上降低了能源损耗，另一方面设置在轮椅上的蓄电池能够制造成更大容量的蓄电池，进一步提升了整个设备的续航能力，为外骨骼机器人在医疗领域的普及提供了有益条件。可以想象，当人体穿戴所述外骨骼结构进行散步等日常应用时，遇到人体想要坐下的情况，可以很方便地选择轮椅作为坐具，使得外骨骼机器人的使用更加实用与人性化
2、通过增加用于承托人体肘部的托盘，所述托盘为弹性连接，使人体肘部得到一定的固定，而且由于是该托盘是弹性固定，因此又不影响肘部的动作，还可以帮助肘部在做弯曲后的伸直复位，结构简单实用。
3、在所述穿戴装置7上设置用电动气泵充气的所述环形气囊73，并通过人机交互操作，使得外骨骼机器人的穿戴更加舒适、可靠与人性化。
如上所述是结合具体内容提供的一种或多种实施方式，并不认定本发明的具体实施只局限于这些说明。凡与本发明的方法、结构等近似、雷同，或是对于本发明构思前提下做出若干技术推演，或替换都应当视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，其特征在于，包括外骨骼结构，所述外骨骼结构包括用于固定人体上肢的上肢结构(1)、用于固定人体下肢的下肢结构(2)和用于连接所述上肢结构(1)和所述下肢结构(2)的背部结构(3)，所述外骨骼结构上设有电源接口；所述外骨骼机器人还包括电缆(4)、蓄电池和用于自动跟随所述外骨骼结构行走的轮椅(5)，所述蓄电池设在所述轮椅(5)上，且所述蓄电池通过所述电缆(4)与所述电源接口电连接；
所述上肢结构(1)包括肩部件(11)、大臂部件(12)和小臂部件(13)，所述肩部件(11)铰设在所述背部结构(3)的上端，所述肩部件(11)在远离所述背部结构(3)一端设有第一驱动电机，所述第一驱动电机的输出端与所述大臂部件(12)的一端固定连接，所述大臂部件(12)的另一端设有第二驱动电机，所述第二驱动电机的输出端与所述小臂部件(13)的一端固定连接；
所述上肢结构(1)还包括手掌部件(14)，所述手掌部件(14)铰接在所述小臂部件(13)在远离所述第二驱动电机的一端上；
所述大臂部件(12)设有向内侧凸起的第一固定部(121)，所述小臂部件(13)设有向内侧凸起的第二固定部(132)，所述第一固定部(121)与所述第二固定部(132)之间设有用于承托人体肘部的托盘(6)，所述托盘(6)一端设有用于与所述第一固定部(121)弹性连接的第一弹性件(61)，所述托盘(6)另一端设有用于与所述第二固定部(132)弹性连接的第二弹性件(62)。
2.根据权利要求1所述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，其特征在于，所述轮椅(5)上安装有三个跟踪模块，所述三个跟踪模块包括第一模块、第二模块和第三模块，所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块在水平平面内成等边三角形状安装在所述轮椅(5)上，所述外骨骼结构上设有用于向所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块发送信号的发射源以得知所述发射源分别到所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块的距离，所述轮椅(5)上设有用于与所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块电连接的主控板以根据从所述第一模块、所述第二模块和所述第三模块获取的信号控制所述轮椅(5)运动。
3.根据权利要求1所述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，其特征在于，所述下肢结构(2)包括髋部件(21)、大腿部件(22)、小腿部件(23)和脚部固定装置(24)，所述髋部件(21)安装在所述背部结构(3)的下端，所述髋部件(21)在远离所述背部结构(3)的一端设有第三驱动电机，所述第三驱动电机的输出端与所述大腿部件(22)上端固定连接，所述大腿部件(22)下端设有第四驱动电机，所述第四驱动电机的输出端与所述小腿部件(23)的上端固定连接，所述小腿部件(23)的下端与所述脚部固定装置(24)铰接。
4.根据权利要求3所述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，其特征在于，所述髋部件(21)包括连接所述大腿部件(22)的连接部(211)，所述连接部(211)向上方延伸并绕向后方与所述背部结构(3)下端连接的横向调节部(212)，所述横向调节部(212)上横向设置有若干调节孔(212a)，所述背部结构(3)下端设有与所述调节孔(212a)相适配以调节所述髋部件(21)横向位置的定位孔(31)，所述调节孔(212a)和所述定位孔(31)之间设有用于穿越所述定位孔(31)和单个所述调节孔(212a)以固定所述髋部件(21)的销轴。
5.根据权利要求1-4任一项所述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，其特征在于，所述上肢结构(1)或下肢结构(2)上设有用于将所述外骨骼结构穿戴在人体上的穿戴装置(7)。
6.根据权利要求5所述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，其特征在于，所述穿戴装置(7)为环状，所述穿戴装置(7)内环上设有用于穿戴时环绕人体上肢或下肢的环形气囊(73)，所述环形气囊(73)上设有用于充气的充气口。
7.根据权利要求6所述的长续航且轻量化的智能外骨骼机器人，其特征在于，包括设在外骨骼机器人上的控制器，所述控制器上设有用于控制与所述控制器电连接的电动充气泵向所述环形气囊(73)内充气的充气按钮，所述环形气囊(73)内设有用于检测所述环形气囊(73)内部气压的气压传感器，所述气压传感器与所述控制器电连接以将所述气压传感器检测到的气压数据记录在所述控制器内。
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Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN108858158A (zh) * | 2018-09-14 | 2018-11-23 | 程帆 | 一种实现轻量化长续航外骨骼的方法及装置 |
| CN109568089A (zh) * | 2019-01-24 | 2019-04-05 | 中国科学技术大学 | 一种随动式下肢步态训练康复机器人系统 |
| CN112057297A (zh) * | 2020-09-21 | 2020-12-11 | 广东甲子科技有限公司 | 一种轻量化长续航下肢助行外骨骼机器人 |
| CN113043249B (zh) * | 2021-03-16 | 2022-08-12 | 东北大学 | 一种高精度装配的全身可穿戴外骨骼机器人 |
| CN113997277B (zh) * | 2022-01-04 | 2022-04-15 | 广东工业大学 | 一种用于穿戴式下肢外骨骼机器人的光伏供电系统 |
| CN118493427A (zh) * | 2024-07-17 | 2024-08-16 | 京大(北京)技术有限公司 | 一种用于认知症患者的交互的智能机器人以及方法 |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120057081A (ko) * | 2010-11-26 | 2012-06-05 | 주식회사 바이오닉스 | 지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템 및 제어방법 |
| JP2013103079A (ja) * | 2011-11-16 | 2013-05-30 | Univ Of Tsukuba | 歩行訓練装置 |
| CN203060231U (zh) * | 2013-01-29 | 2013-07-17 | 苏州大学 | 一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人 |
| WO2014067015A1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-08 | British Columbia Institute Of Technology | Mobility system including an exoskeleton assembly releasably supported on a wheeled base |
| CN104042428A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-17 | 电子科技大学 | 一种用于下肢外骨骼机器人与人体腰部固定的调节装置 |
| CN204995620U (zh) * | 2015-08-31 | 2016-01-27 | 戴志杰 | 弹性网状膝关节支具 |
| CN105796286A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-07-27 | 东南大学 | 使用气囊传感器的下肢外骨骼机器人控制方法 |
| CN106405500A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-02-15 | 北京光年无限科技有限公司 | 智能机器人跟随方法、跟随系统及用于跟随的发射装置 |
| CN206151794U (zh) * | 2016-06-29 | 2017-05-10 | 张萌 | 基于可变柔性关节的康复外骨骼机器人 |
| TWM549619U (zh) * | 2016-12-09 | 2017-10-01 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | 外骨骼輔助裝置 |
| CN107283391A (zh) * | 2016-03-31 | 2017-10-24 | 深圳光启合众科技有限公司 | 外骨骼机器人 |
| CN107361996A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-11-21 | 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 | 一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置 |
| CN206734379U (zh) * | 2016-12-29 | 2017-12-12 | 好孩子儿童用品有限公司 | 自动跟随儿童推车 |
| CN207953848U (zh) * | 2018-02-13 | 2018-10-12 | 中山市沃倍特智能医疗机器人股份有限公司 | 长续航且轻量化的智能外骨骼机器人 |
| CN208926954U (zh) * | 2018-02-13 | 2019-06-04 | 中山市沃倍特智能医疗机器人股份有限公司 | 轻量化的智能外骨骼机器人 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101043207B1 (ko) * | 2008-10-22 | 2011-06-22 | 서강대학교산학협력단 | 휠체어식 보행 보조용 로봇 |
| ES2575255B1 (es) * | 2014-11-27 | 2017-04-06 | Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) | Exoesqueleto para asistencia al movimiento humano |
| US10245204B2 (en) * | 2015-09-11 | 2019-04-02 | Ekso Bionics, Inc. | Devices and methods for improving the utility of an exoskeleton mobility base |
-
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Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120057081A (ko) * | 2010-11-26 | 2012-06-05 | 주식회사 바이오닉스 | 지능형 외골격 로봇기반의 일상생활 보조 및 재활훈련 시스템 및 제어방법 |
| JP2013103079A (ja) * | 2011-11-16 | 2013-05-30 | Univ Of Tsukuba | 歩行訓練装置 |
| WO2014067015A1 (en) * | 2012-11-01 | 2014-05-08 | British Columbia Institute Of Technology | Mobility system including an exoskeleton assembly releasably supported on a wheeled base |
| CN104936569A (zh) * | 2012-11-01 | 2015-09-23 | 不列颠哥伦比亚理工大学 | 具有可拆卸地装于轮式基座的外骨骼组件的移动系统 |
| CN203060231U (zh) * | 2013-01-29 | 2013-07-17 | 苏州大学 | 一种穿戴式下肢外骨骼助行机器人 |
| CN104042428A (zh) * | 2014-06-27 | 2014-09-17 | 电子科技大学 | 一种用于下肢外骨骼机器人与人体腰部固定的调节装置 |
| CN204995620U (zh) * | 2015-08-31 | 2016-01-27 | 戴志杰 | 弹性网状膝关节支具 |
| CN105796286A (zh) * | 2016-02-23 | 2016-07-27 | 东南大学 | 使用气囊传感器的下肢外骨骼机器人控制方法 |
| CN107283391A (zh) * | 2016-03-31 | 2017-10-24 | 深圳光启合众科技有限公司 | 外骨骼机器人 |
| CN206151794U (zh) * | 2016-06-29 | 2017-05-10 | 张萌 | 基于可变柔性关节的康复外骨骼机器人 |
| CN106405500A (zh) * | 2016-10-09 | 2017-02-15 | 北京光年无限科技有限公司 | 智能机器人跟随方法、跟随系统及用于跟随的发射装置 |
| TWM549619U (zh) * | 2016-12-09 | 2017-10-01 | 財團法人金屬工業研究發展中心 | 外骨骼輔助裝置 |
| CN206734379U (zh) * | 2016-12-29 | 2017-12-12 | 好孩子儿童用品有限公司 | 自动跟随儿童推车 |
| CN107361996A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-11-21 | 哈工大机器人（合肥）国际创新研究院 | 一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置 |
| CN207953848U (zh) * | 2018-02-13 | 2018-10-12 | 中山市沃倍特智能医疗机器人股份有限公司 | 长续航且轻量化的智能外骨骼机器人 |
| CN208926954U (zh) * | 2018-02-13 | 2019-06-04 | 中山市沃倍特智能医疗机器人股份有限公司 | 轻量化的智能外骨骼机器人 |
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