CN110142742A - 一种穿戴式智能外骨骼辅助支架 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种穿戴式智能外骨骼辅助支架，包括转动设置在腰部外骨骼支架上的脊椎外骨骼支架以及臀部外骨骼支架；所述腰部外骨骼支架、脊椎外骨骼支架、肩胛外骨骼支架、肩部活动架、上臂外骨骼支架、小臂外骨骼支架、臀部外骨骼支架、大腿外骨骼支架、小腿外骨骼支架上均固定设置有运动意图感应套袖；所述腰部外骨骼支架上还固定设置有控制器及电源装置。本发明通过设置运动意图探测器，探知人体大脑自身的运动意图以及力度控制，并将信号反馈给控制器，再由控制器控制驱动电机和电磁气缸进行输出，可以在最短时间内响应大脑的运动意图，给使用者带来更好的使用体验。

Description

一种穿戴式智能外骨骼辅助支架

技术领域

本发明涉及外骨骼支架技术领域，具体涉及一种穿戴式智能外骨骼辅助支架。

背景技术

机械外骨骼，又名"外骨骼装甲"或"外骨骼机甲"，其结构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。

老年人由于年纪大、体质差的原因，徒步运动过久或者负重偏大时，很容易出现疲劳；但是现有的交通工具中专门针对人体负重、徒步行走的辅助工具基本没有，而现有的一些助力外骨骼机器人大部分只是具有下肢或上肢简单的支撑功能、局限性大、机械响应时间较长，导致用户体现感差，也不能满足老年人负重和徒步运动的需求。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种穿戴式智能外骨骼辅助支架，通过设置运动意图探测器，探知人体大脑自身的运动意图以及力度控制，并将信号反馈给控制器，再由控制器控制驱动电机和电磁气缸进行输出，可以在最短时间内响应大脑的运动意图，给使用者带来更好的使用体验。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种穿戴式智能外骨骼辅助支架，包括转动设置在腰部外骨骼支架上的脊椎外骨骼支架以及臀部外骨骼支架3以及固定背架；

所述脊椎外骨骼支架的上端两侧对称设置有肩胛外骨骼支架，所述肩胛外骨骼支架上部对称设置有两个固定背架，所述肩胛外骨骼支架外侧设置有肩胛驱动器，所述肩胛驱动器连接肩部活动架，所述肩部活动架上设置有肩顶驱动器，所述肩顶驱动器连接上臂外骨骼支架，所述上臂外骨骼支架通过肘关节驱动器连接小臂外骨骼支架，所述小臂外骨骼支架通过腕关节驱动器连接手掌外骨骼支架；

所述臀部外骨骼支架下端通过胯关节驱动器连接大腿外骨骼支架，所述大腿外骨骼支架通过膝关节驱动器连接小腿外骨骼支架，所述小腿外骨骼支架下端通过踝关节驱动器连接脚部外骨骼支架；

所述腰部外骨骼支架、脊椎外骨骼支架、肩胛外骨骼支架、肩部活动架、上臂外骨骼支架、小臂外骨骼支架、臀部外骨骼支架、大腿外骨骼支架、小腿外骨骼支架上均固定设置有运动意图感应套袖，所述套袖内均匀分布有多个肌电信号探测器及惯性传感器；所述腰部外骨骼支架上还固定设置有控制器及电源装置；所述肩胛外骨骼下端还设置有太阳能发电板。

优选地，所述太阳能发电板与所述电源装置电性连接。

优选地，所述肌电信号探测器以及所述惯性传感器均电性连接在所述控制器上，所述控制器与所述电源装置电性连接。

本发明的有益效果在于：通过设置运动意图探测器，探知人体大脑自身的运动意图以及力度控制，并将信号反馈给控制器，再由控制器控制驱动电机和电磁气缸进行输出，可以在最短时间内响应大脑的运动意图，给使用者带来更好的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明提供的一种穿戴式智能外骨骼辅助支架的结构示意图。

附图标记说明：

1-腰部外骨骼支架，2-脊椎外骨骼支架，3-臀部外骨骼支架，4-固定背架，5-运动意图感应套袖，21-肩胛外骨骼支架，22-肩胛驱动器，23-肩部活动架，24-肩顶驱动器，25-上臂外骨骼支架，26-肘关节驱动器，27-小臂外骨骼支架，28-腕关节驱动器，29-手掌外骨骼支架，31-胯关节驱动器，32-大腿外骨骼支架，33-膝关节驱动器，34-小腿外骨骼支架，35-踝关节驱动器，36-脚部外骨骼支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种穿戴式智能外骨骼辅助支架，包括转动设置在腰部外骨骼支架1上的脊椎外骨骼支架2以及臀部外骨骼支架3以及固定背架4；

脊椎外骨骼支架2的上端两侧对称设置有肩胛外骨骼支架21，肩胛外骨骼支架21上部对称设置有两个固定背架4，肩胛外骨骼支架21外侧设置有肩胛驱动器22，肩胛驱动器22连接肩部活动架23，肩部活动架23上设置有肩顶驱动器24，肩顶驱动器24连接上臂外骨骼支架25，上臂外骨骼支架25通过肘关节驱动器26连接小臂外骨骼支架27，小臂外骨骼支架27通过腕关节驱动器28连接手掌外骨骼支架29；

臀部外骨骼支架3下端通过胯关节驱动器31连接大腿外骨骼支架32，大腿外骨骼支架32通过膝关节驱动器33连接小腿外骨骼支架34，小腿外骨骼支架34下端通过踝关节驱动器35连接脚部外骨骼支架36；

腰部外骨骼支架1、脊椎外骨骼支架2、肩胛外骨骼支架21、肩部活动架23、上臂外骨骼支架25、小臂外骨骼支架27、臀部外骨骼支架3、大腿外骨骼支架32、小腿外骨骼支架34上均固定设置有运动意图感应套袖5，运动意图感应套袖5内均匀分布有多个肌电信号探测器及惯性传感器；腰部外骨骼支架1上还固定设置有控制器及电源装置；肩胛外骨骼支架21下端还设置有太阳能发电板；

太阳能发电板与电源装置电性连接，用于对电源装置进行充电，增加续航能力；肌电信号探测器以及惯性传感器均电性连接在控制器上，控制器与电源装置电性连接，肌电信号探测器和惯性传感器用于感知使用者手臂或者腿部的运动意图，并将运动意图传输给控制器，由控制器向各驱动器发送指令，辅助肢体运动。

使用时，将装置整体通过固定背架4固定在使用者身体上，将手臂和腿部伸进运动意图感应套袖5内，由于运动意图感应套袖5柔性固定在各外骨骼支架上，运动意图感应套袖5内设置的肌电信号传感器和惯性传感器，可以感知上臂、下臂、大腿、小腿的运动意图，当肌电信号传感器和惯性传感器使用者腿部有行走的运动意图时，控制器控制胯关节驱动器31、膝关节驱动器33、踝关节驱动器35同时工作，驱动大腿外骨骼支架32、小腿外骨骼支架34、脚部外骨骼支架36运动，实现辅助行走的目的；同理，当肌电信号传感器和惯性传感器使用者手臂有抬高的运动意图时，控制器控制肩胛驱动器22、肩顶驱动器24、肘关节驱动器26同时工作，辅助使用者将手臂抬高；再如，当使用者需要如厕时，大腿、小腿受大脑控制会产生相应的肌电信号并被运动意图感应套袖5内设置的肌电信号传感器检测到，这时，控制器控制控制器控制胯关节驱动器31、膝关节驱动器33、踝关节驱动器35同时工作，驱动大腿外骨骼支架32、小腿外骨骼支架34、脚部外骨骼支架36运动，实现辅助使用者下蹲如厕，通过外置垃圾袋对排泄物包裹后扔掉即可。

本发明通过设置运动意图探测器，探知人体大脑自身的运动意图以及力度控制，并将信号反馈给控制器，再由控制器控制驱动电机和电磁气缸进行输出，可以在最短时间内响应大脑的运动意图，给使用者带来更好的使用体验。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.一种穿戴式智能外骨骼辅助支架，其特征在于，包括转动设置在腰部外骨骼支架上的脊椎外骨骼支架以及臀部外骨骼支架；

所述脊椎外骨骼支架的上端两侧对称设置有肩胛外骨骼支架，所述肩胛外骨骼支架上部对称设置有两个固定背架，所述肩胛外骨骼支架外侧设置有肩胛驱动器，所述肩胛驱动器连接肩部活动架，所述肩部活动架上设置有肩顶驱动器，所述肩顶驱动器连接上臂外骨骼支架，所述上臂外骨骼支架通过肘关节驱动器连接小臂外骨骼支架，所述小臂外骨骼支架通过腕关节驱动器连接手掌外骨骼支架；

所述臀部外骨骼支架下端通过胯关节驱动器连接大腿外骨骼支架，所述大腿外骨骼支架通过膝关节驱动器连接小腿外骨骼支架，所述小腿外骨骼支架下端通过踝关节驱动器连接脚部外骨骼支架；

所述腰部外骨骼支架、脊椎外骨骼支架、肩胛外骨骼支架、肩部活动架、上臂外骨骼支架、小臂外骨骼支架、臀部外骨骼支架、大腿外骨骼支架、小腿外骨骼支架上均固定设置有运动意图感应套袖，所述套袖内均匀分布有多个肌电信号探测器及惯性传感器；所述腰部外骨骼支架上还固定设置有控制器及电源装置；所述肩胛外骨骼下端还设置有太阳能发电板。

2.如权利要求1所述的一种穿戴式智能外骨骼辅助支架，其特征在于，所述太阳能发电板与所述电源装置电性连接。

3.如权利要求1所述的一种穿戴式智能外骨骼辅助支架，其特征在于，所述肌电信号探测器以及所述惯性传感器均电性连接在所述控制器上，所述控制器与所述电源装置电性连接。