CN112999020B - 一种外骨骼机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种外骨骼机器人，特别涉及外骨骼的技术领域，包括背部支架机构和腿部支架机构，所述背部支架机构设置于腿部支架机构上方，所述腿部支架机构包括腰间盘骨骼、大腿骨骼、小腿骨骼以及脚骨骼，所述腰间盘骨骼和大腿骨骼之间设置有髋关节组件，所述大腿骨骼和小腿骨骼之间设置有膝关节组件，所述小腿骨骼和脚骨骼之间设置有踝关节组件，所述背部支架机构上设置有充电储电设备及控制设备，所述腰间盘骨骼上设置有腰固定组件，所述大腿骨骼上设置有大腿固定组件，所述小腿骨骼上设置有小腿固定组件，本发明具有避免使用者在使用外骨骼机器人的过程中摔倒的技术效果。

Description

一种外骨骼机器人
技术领域
本发明涉及外骨骼的技术领域，尤其是指一种外骨骼机器人。
背景技术
现在人类使用的外骨骼机器人，一般用于三个方面：军事、民用、医疗，在民用领域，外骨骼机器人能够显著提升肢体功能衰退人群的运动能力和生活质量，随着老龄化进程的加快，患有中风、帕金森，脊柱损伤和下肢截瘫的患者数量将不断增长，即使经过专业的康复治疗，这部分的人依然肢体控制能力较低，走路将成为非常困难的任务。结合现在的研究进展和人类生存的需要，提高外骨骼机器人的智能化，能够大幅提升穿戴人员的身体机能，改善生活质量，为我国的助老助残事业添薪。
现有技术中的外骨骼机器人一般多见于欧美，价格动不动到了10万美金，现有技术方案存在以下缺陷：只能够保持普通行走功能，非常容易摔倒。
发明内容
本发明的目的是提供一种外骨骼机器人，其具有避免使用者在使用外骨骼机器人的过程中摔倒的效果。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种外骨骼机器人，包括背部支架机构和腿部支架机构，所述背部支架机构设置于腿部支架机构上方，所述腿部支架机构包括腰间盘骨骼、大腿骨骼、小腿骨骼以及脚骨骼，所述腰间盘骨骼和大腿骨骼之间设置有髋关节组件，所述大腿骨骼和小腿骨骼之间设置有膝关节组件，所述小腿骨骼和脚骨骼之间设置有踝关节组件，所述背部支架机构上设置有充电储电设备及控制设备，所述腰间盘骨骼上设置有腰固定组件，所述大腿骨骼上设置有大腿固定组件，所述小腿骨骼上设置有小腿固定组件；
所述腰固定组件上设置有尾部组件，所述尾部组件包括长尾状的第一气囊和快速充气设备，所述第一气囊外壁设置有耐磨层，所述腰固定组件设置有第一倾角传感器；
所述控制设备内部设置有控制器，所述控制器和充电储电设备连接，所述控制器和快速充气设备连接，所述控制器和第一倾角传感器连接，所述控制器蓝牙连接有移动终端。
优选的，所述腰固定组件包括固定于腰间盘骨骼上的柔性固腰布，所述柔性固腰布正面设置开口，所述开口处采用魔术贴粘合，且开口外设置两排绑带孔，所述柔性固腰布两侧内部对称嵌有左转动杆和右边转动杆，所述左转动杆和右转动杆均为契合人腰部的弧形，所述左转动杆的底端和右转动杆的底端分别采用微型电机驱动，所述微型电机固定于腰间盘骨骼的外侧，所述微型电机的输出端分别和左转动杆的底端或者右转动杆的底端转动连接，所述腰间盘骨骼左右两侧设置有第二倾角传感器，所述控制器和微型电机连接，所述控制器和第二倾角传感器连接。
优选的，所述充电储电设备包括无线充电设备，所述充电储电设备包括无线充电设备，所述背部支架机构包括横截面为U形的卡接板，所述卡接板的底端封口，所述卡接板的内侧设置有滑动槽，所述无线充电设备两侧设置有与滑动槽相适配的连杆，所述连杆的底端和无线充电设备外壳一体成型，所述连杆顶端相对于无线充电设备向外延伸，所述连杆的侧壁上设置有半圆的凸块，所述滑动槽内壁上设有与凸块卡接的凹槽，所述背部支架机构上设置有电接口。
优选的，所述大腿固定组件包括固定于大腿骨骼上的柔性布，所述柔性布正面设置开口，所述开口处采用魔术贴粘合，且开口外设置两排绑带孔；所述小腿固定组件包括固定于小腿骨骼上的柔性布，所述柔性布正面设置开口，所述开口处采用魔术贴粘合，且开口外设置两排绑带孔。
优选的，所述背部支架机构顶端设置有肩部支架，所述肩部支架上设置有摄像设备，所述摄像设备和控制器连接，所述移动终端连接有导航设备。
优选的，所述卡接板上设置有按摩结构，所述按摩结构位于柔性固腰布外侧与卡接板之间，所述按摩结构包括第二气囊，所述第二气囊与快速充气设备连接，所述柔性固腰布内侧设置有多个针对背部不同穴位的按摩橡胶块。
综上所述，本发明的有益效果：
1.当人在后倾时，第一倾角传感器得到感应，控制器控制快速充气设备使得气囊快速膨胀从而能够给使用者一个向后的支撑，当使用者需要坐下时，将气囊内部的气排空从而可以便于坐下，采用这样的结构能够达到防止人后倾摔倒。
2.在人朝向左边倾时，第二倾角传感器得到感应，控制器控制左边的踝关节组件转动使得人踮起脚尖，腰部左侧的微型电机启动，转动左转动杆，从而可以在倾倒的瞬间给人一个腰部的回推力，从而有助于其站直。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明另一个角度的整体结构示意图；
图3是腰固定组件的剖面结构示意图；
图4是图1中原理示意图；
图5是图2中充电储电设备的剖面结构示意图；
图6是按摩结构的剖面结构示意图。
图中标识分别为，1、背部支架机构；11、卡接板；111、滑动槽；1111、凹槽；2、腿部支架机构；21、腰间盘骨骼；211、腰固定组件；2111、柔性固腰布；2112、魔术贴；2113、绑带孔；2114、左转动杆；2115、右转动杆；2116、微型电机；2117、第二倾角传感器；22、大腿骨骼；221、大腿固定组件；23、小腿骨骼；231、小腿固定组件；24、脚骨骼；241、脚固定组件；25、髋关节组件；26、膝关节组件；27、踝关节组件；3、充电储电设备；31、无线充电设备；311、连杆；3111、凸块；4、控制设备；41、控制器；42、移动终端；5、尾部组件；51、第一气囊；52、快速充气设备；53、第一倾角传感器；6、肩部支架；61、摄像设备；62、导航设备；7、按摩结构；71、第二气囊；72、按摩橡胶块。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。以下结合附图对本发明进行详细的描述。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1到图6，一种外骨骼机器人，包括背部支架机构1和腿部支架机构2，所述背部支架机构1设置于腿部支架机构2上方，所述腿部支架机构2包括腰间盘骨骼21、大腿骨骼22、小腿骨骼23以及脚骨骼24，所述腰间盘骨骼21和大腿骨骼22之间设置有髋关节组件25，所述大腿骨骼22和小腿骨骼23之间设置有膝关节组件26，所述小腿骨骼23和脚骨骼24之间设置有踝关节组件27，所述背部支架机构1上设置有充电储电设备3及控制设备4，所述腰间盘骨骼21上设置有腰固定组件211，所述大腿骨骼22上设置有大腿固定组件221，所述小腿骨骼23上设置有小腿固定组件231；
所述腰固定组件211上设置有尾部组件5，所述尾部组件5包括长尾状的第一气囊51和快速充气设备52，所述第一气囊51外壁设置有耐磨层，所述腰固定组件211设置有第一倾角传感器53；
所述控制设备4内部设置有控制器41，所述控制器41和充电储电设备3连接，所述控制器41和快速充气设备52连接，所述控制器41和第一倾角传感器53连接，所述控制器41蓝牙连接有移动终端42。
工作原理：当人在后倾时，第一倾角传感器53得到感应，控制器41控制快速充气设备52使得第一气囊51快速膨胀从而能够给使用者一个向后的支撑，当使用者需要坐下时，将气囊51内部的气排空从而可以便于坐下，采用这样的结构能够达到防止人后倾摔倒。
所述腰固定组件211包括固定于腰间盘骨骼21上的柔性固腰布2111，所述柔性固腰布2111正面设置开口，所述开口处采用魔术贴2112粘合，且开口外设置两排绑带孔2113，所述柔性固腰布2111两侧内部对称嵌有左转动杆2114和右转动杆2115，所述左转动杆2114和右转动杆2115均为契合人腰部的弧形，所述左转动杆2114的底端和右转动杆2115的底端分别采用微型电机2116驱动，所述微型电机2116固定于腰间盘骨骼21的外侧，所述微型电机2116的输出端分别和左转动杆2114的底端或者右转动杆2115的底端转动连接，所述腰间盘骨骼21左右两侧设置有第二倾角传感器2117，所述控制器41和微型电机2116连接，所述控制器41和第二倾角传感器2117连接。
采用上述结构能够帮助人站直，例如在人朝向左边倾时，第二倾角传感器2117得到感应，控制器41控制左边的踝关节组件27转动使得人踮起脚尖，腰部左侧的微型电机2116启动，转动左转动杆2114，从而可以在倾倒的瞬间给人一个腰部的回推力，从而有助于其站直。
所述充电储电设备3包括无线充电设备31，所述背部支架机构1包括横截面为U形的卡接板11，所述卡接板11的底端封口，所述卡接板11的内侧设置有滑动槽111，所述无线充电设备31两侧设置有与滑动槽111相适配的连杆311，所述连杆311的底端和无线充电设备31外壳一体成型，所述连杆311的顶端相对于无线充电设备31向外延伸，所述连杆311侧壁上设置有半圆的凸块3111，所述滑动槽111内壁上设有与凸块3111卡接的凹槽1111，所述背部支架机构1上设置有电接口，采用这样的结构，人能够非常容易取下充电设备对其进行充电。
所述大腿固定组件221包括固定于大腿骨骼22上的柔性布，所述柔性固腰布2111正面设置开口，所述开口处采用魔术贴粘合，且开口外设置两排绑带孔；所述小腿固定组件231包括固定于小腿骨骼23上的柔性布，所述柔性布正面设置开口，所述开口处采用魔术贴粘合，且开口外设置两排绑带孔，采用这样的结构能够使得大腿固定组件221和小腿固定组件231先采用魔术贴进行固定，然后通过绑带的方式进行固定，从而更加牢固。
所述背部支架机构1顶端设置有肩部支架6，所述肩部支架6上设置有摄像设备61，所述摄像设备61和控制器41连接，所述移动终端42连接有导航设备62，采用这样的结构能够使得外骨骼机器人设定程序后，输入目的地，从而可以一边根据导航一般根据路况，例如红绿灯，进而实现进行自动行走。
所述卡接板上11设置有按摩结构7，所述按摩结构7位于柔性固腰布2111外侧与卡接板11之间，所述按摩结构7包括第二气囊71，所述第二气囊71与快速充气设备52连接，所述柔性固腰布2111内侧设置有多个针对背部不同穴位的按摩橡胶块72，采用这样的结构能够在需要按摩时候，使用快速充气设备52对第二气囊71进行充气，从而能够有按摩的效果。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种外骨骼机器人，其特征在于：包括背部支架机构(1)和腿部支架机构(2)，所述背部支架机构(1)设置于腿部支架机构(2)上方，所述腿部支架机构(2)包括腰间盘骨骼(21)、大腿骨骼(22)、小腿骨骼(23)以及脚骨骼(24)，所述腰间盘骨骼(21)和大腿骨骼(22)之间设置有髋关节组件(25)，所述大腿骨骼(22)和小腿骨骼(23)之间设置有膝关节组件(26)，所述小腿骨骼(23)和脚骨骼(24)之间设置有踝关节组件(27)，所述背部支架机构(1)上设置有充电储电设备(3)及控制设备(4)，所述腰间盘骨骼(21)上设置有腰固定组件(211)，所述大腿骨骼(22)上设置有大腿固定组件(221)，所述小腿骨骼(23)上设置有小腿固定组件(231)；
所述腰固定组件(211)上设置有尾部组件(5)，所述尾部组件(5)包括长尾状的第一气囊(51)和快速充气设备(52)，所述第一气囊(51)外壁设置有耐磨层，所述腰固定组件(211)设置有第一倾角传感器(53)；所述腰固定组件(211)包括固定于腰间盘骨骼(21)上的柔性固腰布(2111)，所述柔性固腰布(2111)正面设置开口，所述开口处采用魔术贴(2112)粘合，且开口外设置两排绑带孔(2113)，所述柔性固腰布(2111)两侧内部对称嵌有左转动杆(2114)和右转动杆(2115)，所述左转动杆(2114)和右转动杆(2115)均为契合人腰部的弧形，所述左转动杆(2114)的底端和右转动杆(2115)的底端分别采用微型电机(2116)驱动，所述微型电机(2116)固定于腰间盘骨骼(21)的外侧，所述微型电机(2116)的输出端分别和左转动杆(2114)的底端或者右转动杆(2115)的底端转动连接，所述腰间盘骨骼(21)左右两侧设置有第二倾角传感器(2117)，控制器(41)和微型电机(2116)连接，所述控制器(41)和第二倾角传感器(2117)连接；
所述控制设备(4)内部设置有控制器(41)，所述控制器(41)和充电储电设备(3)连接，所述控制器(41)和快速充气设备(52)连接，所述控制器(41)和第一倾角传感器(53)连接，所述控制器(41)蓝牙连接有移动终端(42)。
2.根据权利要求1所述一种外骨骼机器人，其特征在于：所述充电储电设备(3)包括无线充电设备(31)，所述背部支架机构(1)包括横截面为U形的卡接板(11)，所述卡接板(11)的底端封口，所述卡接板(11)的内侧设置有滑动槽(111)，所述无线充电设备(31)两侧设置有与滑动槽(111)相适配的连杆(311)，所述连杆(311)底端和无线充电设备(31)外壳一体成型，所述连杆(311)顶端相对于无线充电设备(31)向外延伸，所述连杆(311)的侧壁上设置有半圆的凸块(3111)，所述滑动槽(111)内壁上设有与凸块(3111)卡接的凹槽(1111)，所述背部支架机构(1)上设置有电接口；
所述背部支架机构(1)顶端设置有肩部支架(6)，所述肩部支架(6)上设置有摄像设备(61)，所述摄像设备(61)和控制器(41)连接，所述移动终端(42)连接有导航设备(62)。
3.根据权利要求1所述一种外骨骼机器人，其特征在于：所述大腿固定组件(221)包括固定于大腿骨骼(22)上的柔性布，所述柔性布正面设置开口，所述开口处采用魔术贴粘合，且开口外设置两排绑带孔；所述小腿固定组件(231)包括固定于小腿骨骼(23)上的柔性布，所述柔性布正面设置开口，所述开口处采用魔术贴粘合，且开口外设置两排绑带孔。
4.根据权利要求2所述一种外骨骼机器人，其特征在于：所述卡接板(11)上设置有按摩结构(7)，所述按摩结构(7)位于柔性固腰布(2111)外侧与卡接板(11)之间，所述按摩结构(7)包括第二气囊(71)，所述第二气囊(71)与快速充气设备(52)连接，所述柔性固腰布(2111)内侧设置有多个针对背部不同穴位的按摩橡胶块(72)。
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