CN109730903A - 一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可穿戴康复医疗领域，特别涉及一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，包括下肢外骨骼机器人，下肢外骨骼机器人包括腰托、机械腿和压力鞋，其特征在于：还包括设置在腰托背部的保护装置，保护装置包括保护壳、头部保护套、控制板、背部棉垫块和旋转板，两个锁紧扣对称设置在旋转板的两侧，两个锁紧扣和压力鞋均与控制板电连接，在控制板上设有无线模块，通过两种方式并行控制都能打开锁紧扣，本发明的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，能够配合外骨骼机器人使用，并且在人摔倒时能够有效降低人体的损伤，同时能够重复利用。

Description

一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置

技术领域

本发明涉及可穿戴康复医疗领域，特别涉及一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置。

背景技术

目前，下肢外骨骼机器人是一种人机并联系统，主要应用于康复医疗、助力行走方向，正常人在行走过程中，人体由于自身身体状况或外界条件也可能发生摔倒的情况，尤其是老年人，其摔倒治病率高、住院率高，带来了严重的经济负担和社会负担，随着中国社会老龄化的突出，摔倒问题也得到业界的高度重视，穿戴外骨骼机器人后，人机整体系统的重量增加，在摔倒时造成的损伤更加严重，摔倒方向对身体的损伤程度也有所差异，当往前摔或侧摔时有拐杖或手臂作为支撑，人体所受的损伤相应减小，当往后摔倒时，更容易对人体造成很大的损伤，现有关于人体摔倒的防护装置大多采用充气气囊方式，申请号为CN202012000552764的专利介绍了一种老人摔倒防护装置，在髋关节的部位安装有感应器、防护套、缓冲气囊等，通过感应器判断摔倒行为，触发气瓶中存储的气体冲入气囊中，保证人体摔倒在地的时候，对后脑和颈椎进行缓冲，但此方法采用的安全气囊的方式可重复性差，每次发生摔倒行为后，需要重新给气囊充气，针对外骨骼康复机器人的摔倒防护措施，现阶段也有采用固定支架，对人体上身进行固定，此种方式能够对人体起到保护作用，但由于设施的固定性，无法应用于日常行走使用，因此，有必要设计一种配合外骨骼机器人使用，并且在人摔倒时能够有效降低人体的损伤，同时能够重复利用的防护装置。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案。

一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，包括下肢外骨骼机器人，下肢外骨骼机器人包括腰托、机械腿和压力鞋，还包括设置在腰托背部的保护装置，保护装置包括保护壳、头部保护棉套、控制板、背部棉垫块和旋转板，保护壳呈竖直状态与腰托固定连接，背部棉垫块固定设置在保护壳靠近人体的一侧，旋转板贴合设置在保护壳远离人体的一侧，旋转板的顶部通过扭簧与保护壳的顶部铰接，头部保护棉套位于旋转板的下方，并且头部保护棉套的顶部能够伸缩的插设于旋转板的底部，控制板位于保护壳的内部，保护壳远离人体的一侧还设置有两个用于固定旋转板的锁紧扣，两个锁紧扣对称设置在旋转板的两侧，两个锁紧扣和压力鞋均与控制板电连接。

优选地，所述旋转板下部设置有条形通道和若干个第一锁孔，头部保护棉套的顶部设置有若干个第二锁孔，头部保护棉套的顶部插设在旋转板的条形通道内贴合，螺栓的一端依次穿过第一锁孔和第二锁孔，并与第一锁孔内的螺纹连接。

优选地，所述旋转板顶部对称设置有两个圆柱孔，两个圆柱孔内均设置有圆柱橡胶垫。

优选地，所述压力鞋内呈阵列分布设置有若干个压力传感器，所有压力传感器均与控制板电连接。

优选地，所述控制板上集成有无线模块。

优选地，所述旋转板的材料为具有一定硬度的塑料，旋转板贴合人体的一侧包括有一层海绵。

优选地，所述螺栓由尼龙塑料材质制成。

有益效果：本发明的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，该装置固定在机器人背部，压力鞋里设置有压力传感器，压力传感器实时传送压力值到控制板上，对脚部压力设置适当阀值，当穿戴者不慎摔倒，压力传感器传送压力低于阀值时，控制板下达打开锁紧扣的指令，旋转板与保护套连有扭簧，扭簧保证在锁紧扣打开的情况下，旋转板弹起，旋转板通过螺栓与头部保护棉套连接，通过第一锁孔和第二锁孔的调节实现适合人体尺寸，并且在旋转板贴合人体一侧包裹有一定厚度的海绵，防止旋转板弹起时旋转速度过大碰伤人体，圆柱橡胶垫降低旋转板与人体的相对速度，在控制板上设有无线模块，在穿戴者发现行走不稳的情况下，通过按动拐杖上的按钮能给予控制板信号，打开锁紧扣，旋转板带动头部保护棉套弹起，通过两种方式并行控制都能打开锁紧扣，本发明的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，能够配合外骨骼机器人使用，并且在人摔倒时能够有效降低人体的损伤，同时能够重复利用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为防护装置与外骨骼机器人的连接示意图；

图2为防护装置关闭时的立体结构示意图；

图3为防护装置启用时的立体结构示意图；

图4为压力鞋的立体结构示意图；

图5 为防护装置的使用效果示意图；

附图标记说明：1-腰托、2-机械腿、3-压力鞋、4-保护壳、5-头部保护棉套、6-圆柱孔、7-背部棉垫块、8-压力传感器、9-旋转板、10-扭簧、11-锁紧扣、12-圆柱橡胶垫、13-条形通道、14-第一锁孔。

具体实施方式

以下将以图式揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

参照图1至图5一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，包括下肢外骨骼机器人，下肢外骨骼机器人包括腰托1、机械腿2和压力鞋3，还包括设置在腰托1背部的保护装置，保护装置包括保护壳4、头部保护棉套5、控制板、背部棉垫块7和旋转板9，保护壳4呈竖直状态与腰托1固定连接，背部棉垫块7固定设置在保护壳4靠近人体的一侧，旋转板9贴合设置在保护壳4远离人体的一侧，旋转板9的顶部通过扭簧10与保护壳4的顶部铰接，头部保护棉套5位于旋转板9的下方，并且头部保护棉套5的顶部能够伸缩的插设于旋转板9的底部，控制板位于保护壳4的内部，保护壳4远离人体的一侧还设置有两个用于固定旋转板9的锁紧扣11，两个锁紧扣11对称设置在旋转板9的两侧，两个锁紧扣11和压力鞋3均与控制板电连接，通过压力鞋3里的压力传感器8来判断摔倒行为，同时通过按动拐杖上的按钮来打开后摔防护装置，两种防护打开方式并行控制，因此能够双重保证安全性，可靠性强，此装置安装于外骨骼机器人上，能适应穿戴者的户外使用，不受外界环境的限制，与类似气囊防护装置相比，此装置重复性简单，操作方便，能够快速进行复位，在下次摔倒时也起到防护作用，鞋底的压力传感器8利用外骨骼机器人已有的传感器，降低使用成本，整个装置安装在外骨骼机器人上，不会给穿戴者造成额外的负担，根据穿戴者的体型，对装置尺寸进行调节，能够使保护位置与穿戴者进行匹配，有效的对穿戴者进行保护，本装置提供二级缓存结构，装置与地面接触提供一级缓冲，人体与装置接触提供二级缓冲能够更好的对人体进行保护。

所述旋转板9下部设置有条形通道13和若干个第一锁孔14，头部保护棉套5的顶部设置有若干个第二锁孔，头部保护棉套5的顶部插设在旋转板9的条形通道13内贴合，螺栓的一端依次穿过第一锁孔14和第二锁孔，并与第一锁孔内的螺纹连接，通过对第一锁孔14和第二锁孔的调节实现头部保护棉套5与人体尺寸相适应，使头部保护棉套5更好的保护头部安全，防止头部受伤。

所述旋转板9顶部对称设置有两个圆柱孔6，两个圆柱孔6内均设置有圆柱橡胶垫12，当人摔倒后，旋转板9迅速翻转，圆柱橡胶垫12防止旋转板9速度过快撞伤人体，降低旋转板9与人体的相对速度，保证人体安全，同时在与地面碰撞过程中也有一定的缓冲作用。

所述压力鞋3内呈阵列分布设置有若干个压力传感器8，所有压力传感器8均与控制板电连接，压力传感器8在鞋底阵列分布，将脚底压力实时传送至控制板，对脚底压力预设一阈值，当脚底压力低于此阈值时，即判定为摔倒，此时，控制板下达打开锁紧扣11命令。

所述控制板上集成有无线模块，使用中可以配套实用外设拐杖，拐杖上配有和无线模块连接的紧急按钮，可供用户手动启动保护功能，紧急情况下，按下紧急按钮，控制板通过无线模块接收到紧急按钮的远程命令，再控制两个锁紧扣11打开，从而旋转板9在扭簧10的弹力下，带动头部保护棉套5向上翻转直至与人体背部接触。

所述旋转板9的材料为具有一定硬度的塑料，旋转板9贴合人体的一侧包裹有一层海绵，旋转板9材料的选取保证摔倒后防护强度的要求，同时满足穿戴轻便舒适的效果，旋转板9的海绵对人体摔倒后起到缓冲作用，同时防止旋转板9弹起时撞伤人体。

所述螺栓由尼龙塑料材质制成，减轻了装置的重量，使穿戴更加便捷，同时维修制造成本低。

工作原理：该装置固定在机器人背部，压力鞋3里设置有压力传感器8，压力传感器8实时传送压力值到控制板上，对脚部压力设置适当阀值，当穿戴者不慎摔倒，压力传感器8传送压力低于阀值时，控制板下达打开锁紧扣11的指令，旋转板9与保护套连有扭簧10，扭簧10保证在锁紧扣11打开的情况下，旋转板9弹起，旋转板9通过螺栓与头部保护棉套5连接，通过第一锁孔14和第二锁孔的调节实现适合人体尺寸，并且在旋转板9贴合人体一侧包裹有一定厚度的海绵，防止旋转板9弹起时旋转速度过大碰伤人体，圆柱橡胶垫12降低旋转板9与人体的相对速度，在控制板上设有无线模块，在穿戴者发现行走不稳的情况下，通过按动拐杖上的按钮能给予控制板信号，打开锁紧扣11，旋转板9带动头部保护棉套5弹起，通过两种方式并行控制都能打开锁紧扣11。

上所述仅为本发明的实施方式而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，包括下肢外骨骼机器人，下肢外骨骼机器人包括腰托（1）、机械腿（2）和压力鞋（3），其特征在于：还包括设置在腰托（1）背部的保护装置，保护装置包括保护壳（4）、头部保护棉套（5）、控制板、背部棉垫块（7）和旋转板（9），保护壳（4）呈竖直状态与腰托（1）固定连接，背部棉垫块（7）固定设置在保护壳（4）靠近人体的一侧，旋转板（9）贴合设置在保护壳（4）远离人体的一侧，旋转板（9）的顶部通过扭簧（10）与保护壳（4）的顶部铰接，头部保护棉套（5）位于旋转板（9）的下方，并且头部保护棉套（5）的顶部能够伸缩的插设于旋转板（9）的底部，控制板位于保护壳（4）的内部，保护壳（4）远离人体的一侧还设置有两个用于固定旋转板（9）的锁紧扣（11），两个锁紧扣（11）对称设置在旋转板（9）的两侧，两个锁紧扣（11）和压力鞋（3）均与控制板电连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，其特征在于：所述旋转板（9）下部设置有条形通道（13）和若干个第一锁孔（14），头部保护棉套（5）的顶部设置有若干个第二锁孔，头部保护棉套（5）的顶部插设在旋转板（9）的条形通道（13）内贴合，螺栓的一端依次穿过第一锁孔（14）和第二锁孔，并与第一锁孔（14）内的螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，其特征在于：所述旋转板（9）顶部对称设置有两个圆柱孔（6），两个圆柱孔（6）内均设置有圆柱橡胶垫（12）。

4.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，其特征在于：所述压力鞋（3）内呈阵列分布设置有若干个压力传感器（8），所有压力传感器（8）均与控制板电连接。

5.根据权利要求4所述的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，其特征在于：所述控制板上集成有无线模块。

6.根据权利要求1所述的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，其特征在于：所述旋转板（9）的材料为具有一定硬度的塑料，旋转板（9）贴合人体的一侧包裹有一层海绵。

7.根据权利要求2所述的一种用于下肢外骨骼机器人后摔防护装置，其特征在于：所述螺栓由尼龙塑料材质制成。