CN217372339U - 一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，包括动力系统、腰部可调模块、髋关节绕线模块、腿部绑缚模块、大腿伸缩模块、和膝关节绕线模块和小腿可调模块；所述腰部可调模块上安装动力系统，髋关节绕线模块一端连接腰部可调模块，髋关节绕线模块另一端通过大腿伸缩模块连接膝关节绕线模块一端，膝关节绕线模块另一端连接小腿可调模块一端，小腿可调模块另一端为自由端；动力系统中鲍登线组件依次绕过髋关节绕线模块、绕过膝关节绕线模块并最终固定连接在膝关节绕线模块上。本实用新型具有重量轻、驱动柔性、穿戴舒适的有益效果。

Description

一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人

技术领域

本实用新型涉及一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，属于可穿戴机器人的技术领域。

背景技术

外骨骼机器人是一种可穿戴在人体外部，并根据人体运动姿态或人脑意念，采用外部能源或人力蓄能，从而辅助穿戴者助力或承重的一种穿戴类机械设备。在军事领域，下肢外骨骼装置能够增强士兵的负重和运动能力，有效提高单兵作战能力；在应急救援领域，可以广泛应用于消防、救灾等需要背负大量物资，而车辆又无法通行的情况；在医疗领域，外骨骼机器人还可以用于辅助残疾人、老年人行走，也可以帮助暂时丧失运动能力的患者进行机能恢复训练。因此，具有非常广阔的应用前景和重要的研究价值。

现有技术中，大多数下肢外骨骼机器人将动力装置放置在对应的关节处，如膝关节处，动力装置包含的电机、减速器及相关机构会带来较大的额外重量，极大程度上增加穿戴者腿部重量和惯性，增加了下肢外骨骼机器人本身带给穿戴者的机械阻抗；同时，此种将动力装置直接放置在关节处的下肢外骨骼机器人，由于是关节直驱，通常存在柔顺性不足的问题，在外骨骼机器人的对应关节处进行换向运动时，会使穿戴者感受到明显的阻抗，长时间穿戴体验不佳；此外，在行走过程中，人类的膝关节有高达10度的内翻和外翻，而现有的下肢外骨骼通常没有考虑膝关节处外翻内翻的自由度，长时间穿戴此种外骨骼会导致膝关节的不适甚至受伤。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：1、将动力装置直接放置在关节处，增加了穿戴者腿部的机械阻抗，增加了穿戴者腿部运动时的阻力；2、关节处柔顺性不足，在关节处进行换向运动时会给穿戴者带来较为明显的阻力，穿戴效果不佳；3、未考虑穿戴者膝关节处外翻内翻的自由度，长时间穿戴此种外骨骼会导致膝关节的不适甚至受伤。

发明内容

本实用新型提供了一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，通过柔性的驱动方式构建了下肢外骨骼机器人。

本实用新型的技术方案是：一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，包括动力系统1、腰部可调模块3、髋关节绕线模块4、腿部绑缚模块5、大腿伸缩模块6、和膝关节绕线模块7和小腿可调模块8；所述腰部可调模块3上安装动力系统1，髋关节绕线模块4一端连接腰部可调模块3，髋关节绕线模块4另一端通过大腿伸缩模块6连接膝关节绕线模块7一端，膝关节绕线模块7另一端连接小腿可调模块8一端，小腿可调模块8另一端为自由端；动力系统1中鲍登线组件1-5依次绕过髋关节绕线模块4、绕过膝关节绕线模块7并最终固定连接在膝关节绕线模块7上。

所述动力系统1包括电机组件1-2、腰部绕线轮组件1-3、腰部绕线轮挡板1-4、鲍登线组件1-5、腰部鲍登线管1-6、大腿鲍登线管1-7和腰部外壳1-8；其中，腰部外壳1-8与腰部可调模块3中的腰部后板3-1固定连接，电机组件1-2的定子与腰部后板3-1固定连接，电机组件1-2的转子与腰部绕线轮组件1-3同轴固定连接，腰部绕线轮挡板1-4与电机组件1-2的定子固定连接，腰部绕线轮挡板1-4的内环面与腰部绕线轮组件1-3同轴线，腰部绕线轮挡板1-4套在腰部绕线轮组件1-3的线槽外周且腰部绕线轮挡板1-4的内环面与腰部绕线轮组件1-3的外环面存在间隙；腰部鲍登线管1-6的一端与腰部外壳1-8靠近髋关节绕线模块4的一侧固定连接，腰部鲍登线管1-6的另一端与髋关节绕线模块4的输入端固定连接；大腿鲍登线管1-7的一端固定连接在大腿伸缩模块6上，大腿鲍登线管1-7的一端与膝关节绕线模块7的输入端固定连接；鲍登线组件1-5的一端固定连接在腰部绕线轮组件1-3的线槽内且能够跟随腰部绕线轮组件1-3转动；鲍登线组件1-5另一端依次穿过腰部鲍登线管1-6、绕过髋关节绕线模块4、穿过大腿鲍登线管1-7、绕过膝关节绕线模块7并最终固定连接在膝关节绕线模块7的膝关节绳索固定块7-9上。

所述腰部绕线轮组件1-3包括第一腰部绕线轮1-3-1和第一绕线轮挡片1-3-2；其中，第一腰部绕线轮1-3-1与电机组件1-2的转子同轴固定连接，第一腰部绕线轮1-3-1的外环面设置有线槽，第一腰部绕线轮1-3-1的端面上设置有供鲍登线组件1-5的一端固定的第一腰部绕线轮固定槽，第一绕线轮挡片1-3-2与第一腰部绕线轮1-3-1固定连接。

所述髋关节绕线模块4包括髋腰连接板4-2、髋腿连接板4-3、第一髋关节绕线轮4-4、第二髋关节绕线轮4-5、第二髋关节挡板4-7；其中，第一髋关节绕线轮4-4通过轴承与髋腰连接板4-2一侧的第一髋关节旋转轴4-2-1转动连接，髋腿连接板4-3的一侧通过轴承与髋腰连接板4-2另一侧的第二髋关节旋转轴4-2-2转动连接，第二髋关节绕线轮4-5通过轴承与髋腿连接板4-3的第三髋关节旋转轴4-3-1转动连接，第一髋关节旋转轴4-2-1、第三髋关节旋转轴4-3-1位于髋腰连接板4-2的同一侧；第二髋关节挡板4-7与髋腿连接板4-3靠近第二髋关节绕线轮4-5的一侧固定连接；动力系统1中腰部鲍登线管1-6远离腰部外壳1-8的一端与髋腰连接板4-2远离第一髋关节绕线轮4-4的一端固定连接，鲍登线组件1-5穿过动力系统中腰部鲍登线管1-6后通过髋腰连接板4-2上的线管并依次绕过第一髋关节绕线轮4-4和第二髋关节绕线轮4-5，紧接着鲍登线组件1-5从第二髋关节挡板4-7上的线管内穿出。

所述髋关节绕线模块4还包括外摆内摆限位件4-1，外摆内摆限位件4-1的上端通过轴肩螺钉与腰部可调模块3中护板滑块3-3的下端转动连接，外摆内摆限位件4-1靠近护板滑块3-3的一侧设置有外旋内旋限位块4-1-1，护板滑块3-3下端靠近外摆内摆限位件4-1的一侧设置有限制外旋内旋限位块4-1-1转动的外旋内旋限位槽；外摆内摆限位件4-1远离护板滑块3-3的一端与髋腰连接板4-2远离第一髋关节绕线轮4-4的一端转动连接，外摆内摆限位件4-1的旋转轴的轴线方向与第一髋关节绕线轮4-4的旋转轴轴线垂直且水平设置；髋腰连接板4-2靠近外摆内摆限位件4-1的一侧设置有髋关节外摆限位块4-2-3。

所述大腿伸缩模块6包括大腿调节板6-1、大腿导向板6-2、大腿锁紧螺钉6-3；其中，大腿调节板6-1的一端与髋关节绕线模块4中髋腿连接板4-3固定连接，大腿调节板6-1上沿自身的长度方向上等距设置有多个第一调节孔6-1-1，大腿导向板6-2沿自身长度方向设置有供大腿调节板6-1滑动的导向槽6-2-1，大腿导向板6-2的外侧面设置有供大腿锁紧螺钉6-3螺纹连接的第一螺纹孔6-2-2，第一螺纹孔6-2-2的中心线与第一调节孔6-1-1的中心线平行或重合，动力系统1中大腿鲍登线管1-7的一端固定连接在大腿导向板6-2上，通过大腿导向板6-2连接膝关节绕线模块7中大腿连接板7-1。

所述膝关节绕线模块7包括大腿连接板7-1、第一膝关节支撑板7-2、第二膝关节支撑板7-3、膝关节执行轮7-4、执行轮连接板7-5、膝关节挡线板7-6、和膝关节绳索固定块7-9；其中，执行轮连接板7-5一侧与膝关节执行轮7-4的一侧固定连接，膝关节执行轮7-4的外环面设置有膝关节绕线槽7-4-1，膝关节执行轮7-4的两侧分别设置有第一膝关节旋转轴7-4-2和第二膝关节旋转轴7-4-3，膝关节绕线槽7-4-1与第一膝关节旋转轴7-4-2、第二膝关节旋转轴7-4-3同轴设置，第二膝关节旋转轴7-4-3与执行轮连接板7-5位于膝关节执行轮7-4的同一侧，第一膝关节支撑板7-2通过轴承与第一膝关节旋转轴7-4-2转动连接，位于执行轮连接板7-5一侧的第二膝关节支撑板7-3通过轴承与第二膝关节旋转轴7-4-3转动连接，第一膝关节支撑板7-2远离第一膝关节旋转轴7-4-2的一端、第二膝关节支撑板7-3远离第二膝关节旋转轴7-4-3的一端分别与大腿连接板7-1的一端两侧固定连接，大腿连接板7-1的另一端与大腿伸缩模块6中大腿导向板6-2连接，膝关节挡线板7-6固定连接在执行轮连接板7-5的另一侧，膝关节挡线板7-6内环面与膝关节执行轮7-4外环面配合，膝关节执行轮7-4通过大腿连接板7-1与执行轮连接板7-5和/或膝关节挡线板7-6的配合限制转动；动力系统1中大腿鲍登线管1-7远离髋关节绕线模块4的一端与大腿连接板7-1固定连接，穿过大腿鲍登线管1-7的鲍登线组件1-5通过大腿连接板7-1内的线槽绕在膝关节绕线槽7-4-1内，鲍登线组件1-5远离动力系统1的一端通过膝关节绳索固定块7-9固定连接在膝关节执行轮7-4上。

所述腰部可调模块3包括腰部后板3-1、腰部侧护板3-2、护板滑块3-3和调节螺栓3-4；其中，腰部侧护板3-2的一端与腰部后板3-1的侧边转动连接，护板滑块3-3与腰部侧护板3-2的侧面滑动连接，护板滑块3-3通过调节螺栓3-4固定在护板滑块3-3上。

所述小腿可调模块8包括双铰链连接板8-1、小腿连接板8-2；其中双铰链连接板8-1的一端与膝关节绕线模块7中执行轮连接板7-5转动连接，双铰链连接板8-1的另一端与小腿连接板8-2转动连接，双铰链连接板8-1的两个转动副的中心线平行且均与膝关节绕线模块7中膝关节执行轮7-4的中心线垂直。

还包括传感系统9，所述传感系统9包括髋关节编码器9-1、膝关节编码器9-2、膝关节拉力传感器9-3和惯性传感器9-4；其中，髋关节编码器9-1与髋关节绕线模块4中髋关节端盖4-8固定连接，髋关节绕线模块4中髋腿连接板4-3绕髋腰连接板4-2转动的轴线方向与髋关节编码器9-1同轴，髋关节端盖4-8与髋腿连接板4-3远离第一髋关节绕线轮4-4的一侧固定连接，髋腰连接板4-2靠近髋关节编码器9-1的一侧固定连接有髋关节磁铁，髋关节磁铁与髋关节编码器9-1同轴设置；膝关节编码器9-2与膝关节绕线模块7中膝关节外端盖7-8固定连接，膝关节外端盖7-8与膝关节绕线模块7中第一膝关节支撑板7-2固定连接，膝关节磁铁同轴固定连接在安装第一膝关节支撑板7-2的第一膝关节旋转轴7-4-2上，膝关节编码器9-2与膝关节磁铁同轴设置；膝关节拉力传感器9-3固定连接在膝关节绕线模块7中膝关节执行轮7-4上；大腿导向板6-2、小腿连接板8-2上均设置有惯性传感器9-4。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型降低下肢外骨骼本身带给穿戴者下肢的机械阻抗，同时为穿戴者的膝关节和髋关节同时提供柔性助力；

2、本实用新型充分考虑人体下肢在髋关节和膝关节处的自由度需求和限位需求，增加穿戴者的穿戴舒适感并保证穿戴者在髋关节和膝关节处运动范围的安全性；

3、本实用新型降低了整套下肢外骨骼机器人的总体结构重量，进一步提高穿戴者的舒适性以及下肢外骨骼本身的可穿戴性和便携性。

综上，本实用新型具有重量轻、驱动柔性、穿戴舒适的有益效果。

附图说明

图1是本实用新型整体结构正面的示意图；

图2是本实用新型整体结构侧面的示意图；

图3是本实用新型整体结构背面的示意图；

图4是本实用新型的腰部结构的爆炸图；

图5是本实用新型的髋关节结构的正面爆炸图；

图6是本实用新型的髋关节结构的背面爆炸图；

图7是本实用新型的膝关节结构和小腿可调模块的第一爆炸图；

图8是本实用新型的大腿伸缩模块的爆炸图；

图9是本实用新型的膝关节结构和小腿可调模块的第二爆炸图；

图10是本实用新型的膝关节结构的局部剖视图；

图11是本实用新型的腰部结构的局部剖视图；

图12是本实用新型的外摆内摆限位件与髋腰连接板的装配图；

图13是本实用新型的护板滑块的结构示意图；

图中各标号为：1、动力系统；1-1、电源；1-2、电机组件；1-3、腰部绕线轮组件；1-3-1、第一腰部绕线轮；1-3-2、第一绕线轮挡片；1-4、腰部绕线轮挡板；1-5、鲍登线组件；1-6、腰部鲍登线管；1-7、大腿鲍登线管；1-8、腰部外壳；2、控制器；3、腰部可调模块；3-1、腰部后板；3-2、腰部侧后板；3-3、护板滑块；3-4、调节螺栓；4、髋关节绕线模块；4-1、外摆内摆限位件；4-1-1、外旋内旋限位块；4-2、髋腰连接板；4-2-1、第一髋关节旋转轴；4-2-2、第二髋关节旋转轴；4-2-3、髋关节外摆限位块；4-3、髋腿连接板；4-3-1、第三髋关节旋转轴；4-4、第一髋关节绕线轮；4-5、第二髋关节绕线轮；4-6、第一髋关节挡板；4-7、第二髋关节挡板；4-8、髋关节端盖；5、腿部绑缚模块；5-1、大腿挡板；5-2、小腿挡板；6、大腿伸缩模块；6-1、大腿调节板；6-1-1、第一调节孔；6-2、大腿导向板；6-2-1、导向槽；6-2-2、第一螺纹孔；6-3、大腿锁紧螺钉；7、膝关节绕线模块；7-1、大腿连接板；7-2、第一膝关节支撑板；7-3、第二膝关节支撑板；7-4、膝关节执行轮；7-4-1、膝关节绕线槽；7-4-2、第一膝关节旋转轴；7-4-3、第二膝关节旋转轴；7-5、执行轮连接板；7-6膝关节挡线盘；7-7、膝关节内端盖；7-8、膝关节外端盖；7-9、绳索固定块；8、小腿可调模块；8-1、双铰链连接板；8-2、小腿连接板；9、传感系统；9-1、髋关节编码器；9-2、膝关节编码器；9-3、磁铁；9-4、膝关节拉力传感器；9-5、惯性传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对实用新型做进一步的说明，但本实用新型的内容并不限于范围。

实施例1：如图1-13所示，一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，包括动力系统1、腰部可调模块3、髋关节绕线模块4、腿部绑缚模块5、大腿伸缩模块6、和膝关节绕线模块7和小腿可调模块8；所述腰部可调模块3上安装动力系统1，髋关节绕线模块4一端连接腰部可调模块3，髋关节绕线模块4另一端通过大腿伸缩模块6连接膝关节绕线模块7一端，膝关节绕线模块7另一端连接小腿可调模块8一端，小腿可调模块8另一端为自由端；动力系统1中鲍登线组件1-5依次绕过髋关节绕线模块4、绕过膝关节绕线模块7并最终固定连接在膝关节绕线模块7上。

可选地，所述动力系统1包括电机组件1-2、腰部绕线轮组件1-3、腰部绕线轮挡板1-4、鲍登线组件1-5、腰部鲍登线管1-6、大腿鲍登线管1-7和腰部外壳1-8；其中，腰部外壳1-8与腰部可调模块3中的腰部后板3-1固定连接，电机组件1-2的定子与腰部后板3-1固定连接，电机组件1-2的转子与腰部绕线轮组件1-3同轴固定连接，腰部绕线轮挡板1-4与电机组件1-2的定子固定连接，腰部绕线轮挡板1-4的内环面与腰部绕线轮组件1-3同轴线，腰部绕线轮挡板1-4套在腰部绕线轮组件1-3的线槽外周且腰部绕线轮挡板1-4的内环面与腰部绕线轮组件1-3的外环面存在间隙；腰部鲍登线管1-6的一端与腰部外壳1-8靠近髋关节绕线模块4的一侧固定连接，腰部鲍登线管1-6的另一端与髋关节绕线模块4的输入端固定连接；大腿鲍登线管1-7的一端固定连接在大腿伸缩模块6上，大腿鲍登线管1-7的一端与膝关节绕线模块7的输入端固定连接；鲍登线组件1-5的一端固定连接在腰部绕线轮组件1-3的线槽内且能够跟随腰部绕线轮组件1-3转动；鲍登线组件1-5另一端依次穿过腰部鲍登线管1-6、绕过髋关节绕线模块4、穿过大腿鲍登线管1-7、绕过膝关节绕线模块7并最终固定连接在膝关节绕线模块7的膝关节绳索固定块7-9上。

可选地，所述腰部绕线轮组件1-3包括第一腰部绕线轮1-3-1和第一绕线轮挡片1-3-2；其中，第一腰部绕线轮1-3-1与电机组件1-2的转子同轴固定连接，第一腰部绕线轮1-3-1的外环面设置有线槽，第一腰部绕线轮1-3-1的端面上设置有供鲍登线组件1-5的一端固定的第一腰部绕线轮固定槽，第一绕线轮挡片1-3-2与第一腰部绕线轮1-3-1固定连接且用于覆盖第一腰部绕线轮固定槽。

具体而言，腰部绕线轮组件1-3包括第一腰部绕线轮1-3-1和第一绕线轮挡片1-3-2，鲍登线组件1-5包括鲍登绳主体和连接鲍登绳主体两端的绳索端子(端子可以为圆柱挡块)，绳索端子与鲍登绳主体固定连接，将鲍登绳主体一端的端子放置在第一腰部绕线轮1-3-1上的第一腰部绕线轮固定凹槽内，然后将第一绕线轮挡片1-3-2通过螺栓固定连接在第一腰部绕线轮1-3-1上并覆盖住第一腰部绕线轮1-3-1上，即将鲍登线组件1-5的一端固定在腰部绕线轮组件1-3上。电机组件1-2的定子通过螺栓固定连接在腰部后板3-1上，腰部绕线轮组件1-3中的第一腰部绕线轮1-3-1通过螺栓同轴固定连接在电机组件1-2的转子上，腰部绕线挡板1-4通过螺栓同轴固定连接在电机组件1-2的定子上，腰部绕线轮挡板1-4的内环面包裹住第一腰部绕线轮1-3-1的线槽，腰部绕线轮挡板1-4的内环面与第一腰部绕线轮1-3-1的外环面之间留有间隙，该间隙的距离值应小于鲍登线组件1-5的鲍登绳主体的直径。腰部外壳1-8通过螺栓螺母固定连接在腰部后板3-1上。腰部鲍登线管1-6一端通过线管端子与腰部外壳1-8的侧面固定连接，腰部鲍登线管1-6的另一端通过线管端子与髋腰连接板4-2的上端固定连接，大腿鲍登线管1-7的上端通过线管端子与大腿导向板6-2的上端固定连接，大腿鲍登线管1-7的下端通过线管端子与大腿连接板7-1的上端固定连接。鲍登线组件1-5的一端固定连接在腰部绕线轮组件1-3上，然后穿过腰部鲍登线管1-6至髋腰连接板4-2的线管内，并在绕过第一髋关节绕线轮4-4和第二髋关节绕线轮4-5穿过第二髋关节挡板4-7下端的线孔，紧接着穿过大腿鲍登线管1-7并绕在膝关节执行轮7-4上，鲍登线组件1-5的另一端固定连接在膝关节绳索固定块7-9上，膝关节绳索固定块7-9固定在膝关节拉力传感器9-3上，膝关节拉力传感器9-3固定连接在膝关节执行轮7-4上。

通过采用上述技术方案，借助于鲍登线组件和鲍登线管远程传动的特点，将动力系统放置在腰部，大大减少下肢外骨骼腿部的重量和惯性，在给穿戴者提供助力的同时，不会给穿戴者带来较大的机械阻抗；同时，将鲍登线组件的一端固定在腰部绕线组件的第一腰部绕线轮上，实现动力系统在腰部输出端的绳驱，输出、传递更加柔性的力，由于拉索驱动方式更加柔性，当穿戴者腿部在做换向运动时，能够提供更加柔性的力；另一方面，由于鲍登线组件同时绕过髋关节和膝关节，动力系统能够同时给穿戴者的髋关节和膝关节提供助力。

可选地，所述髋关节绕线模块4包括髋腰连接板4-2、髋腿连接板4-3、第一髋关节绕线轮4-4、第二髋关节绕线轮4-5、第二髋关节挡板4-7；其中，第一髋关节绕线轮4-4通过轴承与髋腰连接板4-2一侧的第一髋关节旋转轴4-2-1转动连接，髋腿连接板4-3的一侧通过轴承与髋腰连接板4-2另一侧的第二髋关节旋转轴4-2-2转动连接，第二髋关节绕线轮4-5通过轴承与髋腿连接板4-3的第三髋关节旋转轴4-3-1转动连接，第一髋关节绕线轮4-4和第二髋关节绕线轮4-5位于髋腰连接板4-2的同一侧，第一髋关节旋转轴4-2-1、第三髋关节旋转轴4-3-1位于髋腰连接板4-2的同一侧；第二髋关节挡板4-7与髋腿连接板4-3靠近第二髋关节绕线轮4-5的一侧固定连接；动力系统1中腰部鲍登线管1-6远离腰部外壳1-8的一端与髋腰连接板4-2远离第一髋关节绕线轮4-4的一端固定连接，动力系统1中鲍登线组件1-5穿过腰部鲍登线管1-6后通过髋腰连接板4-2上的线管并依次绕过第一髋关节绕线轮4-4和第二髋关节绕线轮4-5，紧接着鲍登线组件1-5从第二髋关节挡板4-7上的线管内穿出。当不包括外摆内摆限位件4-1时，髋关节绕线模块4通过髋腰连接板4-2与腰部可调模块3中护板滑块3-3连接。

通过采用上述技术方案，可以实现下肢外骨骼在髋关节处弯曲/伸展的自由度，符合人体髋关节弯曲/伸展的自由度需求；同时，鲍登线组件可以同时穿过髋关节绕线模块的两个绕线轮，通过髋关节的两个绕线轮的相对位置关系，在穿戴者的腿部运动过程中，给穿戴者的髋关节提供一定的助力。

可选地，所述髋关节绕线模块4还包括外摆内摆限位件4-1，外摆内摆限位件4-1的上端通过轴肩螺钉与腰部可调模块3中护板滑块3-3的下端转动连接，外摆内摆限位件4-1靠近护板滑块3-3的一侧设置有外旋内旋限位块4-1-1，护板滑块3-3下端靠近外摆内摆限位件4-1的一侧设置有限制外旋内旋限位块4-1-1转动的外旋内旋限位槽；外摆内摆限位件4-1远离护板滑块3-3的一端与髋腰连接板4-2远离第一髋关节绕线轮4-4的一端转动连接，外摆内摆限位件4-1的旋转轴的轴线方向与第一髋关节绕线轮4-4的旋转轴轴线垂直且水平设置(异面垂直)；髋腰连接板4-2靠近外摆内摆限位件4-1的一侧设置有髋关节外摆限位块4-2-3，当髋腰连接板4-2绕外摆内摆限位件4-1转动时，髋关节外摆限位块4-2-3能够与外摆内摆限位件4-1发生接触并能够阻碍髋腰连接板4-2的转动。

通过采用上述技术方案，实现下肢外骨骼在髋关节处外旋/内旋的自由度和外摆/内摆的自由度，同时实现下肢外骨骼在髋关节外旋/内旋转动角度的限位以及外摆转动角度的限位，既满足人体髋关节外旋/内旋自由度以及外摆/内摆自由度的需求，也能限制下肢外骨骼髋关节处这两个自由度的运动范围，防止穿戴者髋关节处对应自由度的过度运动而受伤。

可选地，还可以包括第一髋关节挡板4-6、髋关节端盖4-8，第一髋关节挡板4-6与髋腰连接板4-2靠近第一髋关节绕线轮4-4的一侧固定连接，髋关节端盖4-8与髋腿连接板4-3远离第三髋关节旋转轴4-3-1的一侧固定连接。

具体而言，髋关节绕线模块4包括外摆内摆限位件4-1、髋腰连接板4-2、髋腿连接板4-3、第一髋关节绕线轮4-4、第二髋关节绕线轮4-5、第一髋关节挡板4-6、第二髋关节挡板4-7和髋关节端盖4-8；外摆内摆限位件4-1的上端通过轴肩螺钉和螺母与护板滑块3-3的下端转动连接，外摆内摆限位件4-1靠近护板滑块3-3的一侧设置有外旋内旋限位块4-1-1，护板滑块3-3下端靠近外摆内摆限位件4-1的一侧设置有限制外旋内旋限位块4-1-1转动的外旋内旋限位槽，将外摆内摆限位件4-1相对于护板滑块3-3的转动角度限制在一定范围内。外摆内摆限位件4-1远离外旋内旋限位块4-1-1的一端通过轴肩螺钉和螺母与髋腰连接板4-2的上端转动连接，髋腰连接板4-2的上端一体成型有髋关节外摆限位块4-2-3，当髋腰连接板4-2绕外摆内摆限位件4-1转动至一定角度时，髋关节外摆限位块4-2-3与外摆内摆限位件4-1靠近髋腰连接板4-2的一面接触，从而阻止髋腰连接板4-2继续与外摆内摆限位件4-1发生向外的转动；髋腰连接板4-2远离外摆内摆限位件4-1的一端的左右两侧分别设置有第一髋关节旋转轴4-2-1和第二髋关节旋转轴4-2-2，第一髋关节绕线轮4-4通过轴承和弹簧挡圈与第一髋关节旋转轴4-2-1转动连接，髋腿连接板4-3的一侧通过轴承和弹簧挡圈与第二髋关节旋转轴4-2-2转动连接，髋关节编码器9-1通过铜柱和螺钉固定连接在髋关节端盖4-8上，髋关节端盖4-8通过螺栓固定连接在髋腿连接板4-3上，第二髋关节旋转轴4-2-2靠近髋关节端盖4-8的一端同轴粘接固定有圆形磁铁，髋关节编码器9-1与第二髋关节旋转轴4-2-2同轴设置，从而可通过髋关节编码器9-1测量髋腿连接板4-3相对于髋腰连接板4-2的转动角度。髋腿连接板4-3远离髋关节端盖4-8的一端的侧面上一体成型有第三髋关节旋转轴4-3-1，第一髋关节旋转轴4-2-1与第三髋关节旋转轴4-3-1位于髋腿连接板4-3的同一侧，第二髋关节绕线轮4-5通过轴承和弹簧挡圈与第三髋关节旋转轴4-3-1转动连接。第一髋关节挡板4-6通过螺栓与髋腰连接板4-2固定连接，第一髋关节挡板4-6与第一髋关节旋转轴4-2-1位于髋腰连接板4-2的同一侧，第二髋关节挡板4-7通过螺栓与髋腿连接板4-3固定连接，第二髋关节挡板4-7与第三髋关节旋转轴4-3-1位于髋腿连接板4-3的同一侧。

可选地，所述大腿伸缩模块6包括大腿调节板6-1、大腿导向板6-2、大腿锁紧螺钉6-3；其中，大腿调节板6-1的一端与髋关节绕线模块4中髋腿连接板4-3固定连接，大腿调节板6-1上沿自身的长度方向上等距设置有多个第一调节孔6-1-1，大腿导向板6-2沿自身长度方向设置有供大腿调节板6-1滑动的导向槽6-2-1，大腿导向板6-2的外侧面设置有供大腿锁紧螺钉6-3螺纹连接的第一螺纹孔6-2-2，第一螺纹孔6-2-2的中心线与第一调节孔6-1-1的中心线平行或重合，动力系统1中大腿鲍登线管1-7的一端固定连接在大腿导向板6-2上，大腿鲍登线管1-7的另一端固定连接在膝关节绕线模块7中大腿连接板7-1上，通过大腿导向板6-2连接膝关节绕线模块7中大腿连接板7-1。

具体而言，大腿伸缩模块6包括大腿调节板6-1、大腿导向板6-2和大腿锁紧螺钉6-3，大腿调节板6-1的上端通过螺栓固定连接在髋腿连接板4-3上，大腿调节板6-1上沿自身的长度方向上等距设置有多个第一调节孔6-1-1，大腿导向板6-2沿自身长度方向设置有供所述大腿调节板6-1滑动的导向槽6-2-1，大腿导向板6-2的外侧面设置有供大腿锁紧螺钉6-3螺纹连接的第一螺纹孔6-2-2，第一螺纹孔6-2-2的中心线与第一调节孔6-1-1的中心线平行且能够重合。通过转动大腿锁紧螺钉6-3可以使大腿调节板6-1和大腿导向板6-2保持相对固定或相对滑动的关系，从而达到伸缩的目的。

上述技术方案，通过手动旋转大腿锁紧螺钉，可调整大腿调节板与大腿导向板之间的相对位置关系并将两者松开或锁紧，从而实现大腿伸缩模块的伸缩功能以适应不同穿戴者的腿长。

可选地，所述膝关节绕线模块7包括大腿连接板7-1、第一膝关节支撑板7-2、第二膝关节支撑板7-3、膝关节执行轮7-4、执行轮连接板7-5、膝关节挡线板7-6、和膝关节绳索固定块7-9；其中，执行轮连接板7-5一侧与膝关节执行轮7-4的一侧固定连接，膝关节执行轮7-4的外环面设置有膝关节绕线槽7-4-1，膝关节执行轮7-4的两侧分别设置有第一膝关节旋转轴7-4-2和第二膝关节旋转轴7-4-3，膝关节绕线槽7-4-1与第一膝关节旋转轴7-4-2、第二膝关节旋转轴7-4-3同轴设置，第二膝关节旋转轴7-4-3与执行轮连接板7-5位于膝关节执行轮7-4的同一侧，第一膝关节支撑板7-2通过轴承与第一膝关节旋转轴7-4-2转动连接，位于执行轮连接板7-5一侧的第二膝关节支撑板7-3通过轴承与第二膝关节旋转轴7-4-3转动连接，第一膝关节支撑板7-2远离第一膝关节旋转轴7-4-2的一端、第二膝关节支撑板7-3远离第二膝关节旋转轴7-4-3的一端分别与大腿连接板7-1的一端两侧固定连接，大腿连接板7-1的另一端与大腿伸缩模块6中大腿导向板6-2连接，膝关节挡线板7-6固定连接在执行轮连接板7-5的另一侧，膝关节挡线板7-6内环面与膝关节执行轮7-4外环面配合且用于防止膝关节绕线槽7-4-1内的鲍登线组件1-5脱离膝关节绕线槽7-4-1，膝关节执行轮7-4通过大腿连接板7-1与执行轮连接板7-5和/或膝关节挡线板7-6的配合限制转动(即膝关节执行轮7-4通过大腿连接板7-1与执行轮连接板7-5的配合限制转动；或者，膝关节执行轮7-4通过大腿连接板7-1与膝关节挡线板7-6的配合限制转动；再或者，膝关节执行轮7-4通过大腿连接板7-1与执行轮连接板7-5和膝关节挡线板7-6的共同配合限制转动)；动力系统1中大腿鲍登线管1-7远离髋关节绕线模块4的一端与大腿连接板7-1固定连接，穿过大腿鲍登线管1-7的鲍登线组件1-5通过大腿连接板7-1内的线槽绕在膝关节绕线槽7-4-1内，动力系统1中鲍登线组件1-5远离动力系统1的一端通过膝关节绳索固定块7-9固定连接在膝关节执行轮7-4上。当安装了膝关节拉力传感器9-3，则可以将膝关节绳索固定块7-9固定在膝关节拉力传感器9-3上，膝关节拉力传感器9-3固定连接在膝关节执行轮7-4上。

可选地，所述膝关节执行轮7-4通过大腿连接板7-1与执行轮连接板7-5和/或膝关节挡线板7-6的配合限制转动具体为：大腿连接板7-1一端设有插舌，执行轮连接板7-5和/或膝关节挡线板7-6上设有与插舌配合的卡槽实现膝关节执行轮7-4逆时针方向的限位；通过执行轮连接板7-5和/或膝关节挡线板7-6上设有延伸结构与大腿连接板7-1接触实现膝关节执行轮7-4顺时针方向的限位(即当膝关节执行轮7-4顺时针旋转至执行轮连接板7-5和/或膝关节挡线板7-6的延伸结构与大腿连接板7-1接触，抵住膝关节执行轮7-4实现顺时针方向的限位，如图中的执行轮连接板7-5展示的结构带延伸结构，即执行轮连接板7-5与膝关节执行轮7-4安装在一起后，伸出膝关节执行轮7-4端面的结构)。

可选地，还可以包括膝关节内端盖7-7、膝关节外端盖7-8；膝关节内端盖7-7通过螺栓固定连接在第二膝关节支撑板7-3上，膝关节外端盖7-8通过螺栓固定连接在第一膝关节支撑板7-2上。

具体而言，膝关节绕线模块7包括大腿连接板7-1、第一膝关节支撑板7-2、第二膝关节支撑板7-3、膝关节执行轮7-4、执行轮连接板7-5、膝关节挡线板7-6、膝关节内端盖7-7、膝关节外端盖7-8和膝关节绳索固定块7-9；膝关节执行轮7-4的左右两侧一体成型有第一膝关节旋转轴7-4-2和第二膝关节旋转轴7-4-3，膝关节执行轮7-4的外环面上同轴设置有膝关节绕线槽7-4-1，膝关节绕线槽7-4-1、第一膝关节旋转轴7-4-2、第二膝关节旋转轴7-4-3同轴设置，执行轮连接板7-5通过螺栓固定连接在膝关节执行轮7-4的右侧，第二膝关节旋转轴7-4-3与执行轮连接板7-5位于膝关节执行轮7-4的同一侧，膝关节挡线板7-6通过螺栓固定连接在执行轮连接板7-5的左侧，膝关节挡线板7-6呈弧形，其内环面能够遮住部分膝关节绕线槽7-4-1从而防止膝关节绕线槽7-4-1内的鲍登线组件1-5脱离膝关节绕线槽7-4-1。第一膝关节支撑板7-2通过轴承和弹簧挡圈与第一膝关节旋转轴7-4-2转动连接，第二膝关节支撑板7-3通过轴承和弹簧挡圈与第二膝关节旋转轴7-4-3转动连接，膝关节内端盖7-7通过螺栓固定连接在第二膝关节支撑板7-3上，第一膝关节支撑板7-2远离第一膝关节旋转轴7-4-2的一端和第二膝关节支撑板7-3远离第二膝关节旋转轴7-4-3的一端分别与大腿连接板7-1的两侧通过螺栓固定连接。膝关节编码器9-2通过铜柱和螺钉固定连接在膝关节外端盖7-8上，膝关节外端盖7-8通过螺栓固定连接在第一膝关节支撑板7-2上，第一膝关节旋转轴7-4-2靠近膝关节编码器9-2的端面同轴粘接有圆形磁铁，圆形磁铁与膝关节编码器9-2同轴设置，从而可通过膝关节编码器9-2测量膝关节执行轮7-4相对于第一膝关节支撑板7-2的转动角度。膝关节拉力传感器9-3通过螺栓固定连接在膝关节执行轮7-4上，膝关节绳索固定块7-9通过螺纹连接与膝关节拉力传感器9-3的输出端固定连接，鲍登线组件1-5靠近膝关节执行轮7-4的一端通过螺钉固定连接在膝关节绳索固定块7-9上，从而通过膝关节拉力传感器9-3可以测量鲍登线组件1-5传递至膝关节执行轮7-4上的拉力。

通过采用上述技术方案，实现下肢外骨骼在膝关节处弯曲/伸展的自由度，符合人体膝关节处弯曲/伸展的自由度需求；同时，采用绳驱的形式驱动膝关节，所提供的驱动力更加柔性，在给穿戴者的膝关节提供助力时也不会使穿戴者感觉到不舒适。

可选地，所述腰部可调模块3包括腰部后板3-1、腰部侧护板3-2、护板滑块3-3和调节螺栓3-4；其中，腰部侧护板3-2的一端与腰部后板3-1的侧边转动连接，护板滑块3-3与腰部侧护板3-2的侧面滑动连接，护板滑块3-3通过调节螺栓3-4和螺母固定在护板滑块3-3的某一位置上。便于调节安装在护板滑块3-3上的各部件的位置。

具体而言，通过手动调节腰部侧护板3-2的转动位置可改变两个腰部侧护板3-2之间的相对距离适应使用者的腰部尺寸，通过转动调节螺栓3-4可以改变护板滑块3-3与腰部侧护板3-2之间的松紧状态，进而可以调整护板滑块3-3与腰部侧护板3-2的相对位置。通过调整腰部侧护板3-2和护板滑块3-3的位置，不同腰围的穿戴者都可以穿戴此款外骨骼，且腰部调节非常方便，满足不同腰围穿戴者的穿戴需求。

通过采用上述技术方案，不同腰围的穿戴者都可以穿戴此款外骨骼，且腰部调节非常方便，满足不同腰围穿戴者的穿戴需求。

可选地，所述小腿可调模块8包括双铰链连接板8-1、小腿连接板8-2；其中双铰链连接板8-1的一端与膝关节绕线模块7中执行轮连接板7-5转动连接，双铰链连接板8-1的另一端与小腿连接板8-2转动连接，双铰链连接板8-1的两个转动副的中心线平行且均与膝关节绕线模块7中膝关节执行轮7-4的中心线垂直。

具体而言，小腿可调模块8包括双铰链连接板8-1和小腿连接板8-2，双铰链连接板8-1的一端通过轴肩螺钉和螺母与执行轮连接板7-5的下端转动连接，双铰链连接板8-1的另一端通过轴肩螺钉和螺母与小腿连接板8-2转动连接，从而符合人体膝关节外翻内翻自由度的需求。

通过采用上述技术方案，实现下肢外骨骼在膝关节处外翻/内翻的自由度，符合人体膝关节处外翻/内翻自由度的需求，避免出现因没有这个自由度而导致穿戴者在运动过程中的不舒适感或受伤。

可选地，还包括传感系统9，所述传感系统9包括髋关节编码器9-1、膝关节编码器9-2、膝关节拉力传感器9-3和惯性传感器9-4；其中，髋关节编码器9-1与髋关节绕线模块4中髋关节端盖4-8固定连接，髋关节绕线模块4中髋腿连接板4-3绕髋腰连接板4-2转动的轴线方向与髋关节编码器9-1同轴，髋关节端盖4-8与髋腿连接板4-3远离第一髋关节绕线轮4-4的一侧固定连接，髋腰连接板4-2靠近髋关节编码器9-1的一侧固定连接有髋关节磁铁，髋关节磁铁与髋关节编码器9-1同轴设置；膝关节编码器9-2与膝关节绕线模块7中膝关节外端盖7-8固定连接，膝关节外端盖7-8与膝关节绕线模块7中第一膝关节支撑板7-2固定连接，膝关节磁铁同轴固定连接在安装第一膝关节支撑板7-2的第一膝关节旋转轴7-4-2上，膝关节编码器9-2与膝关节磁铁同轴设置；膝关节拉力传感器9-3固定连接在膝关节绕线模块7中膝关节执行轮7-4上；大腿导向板6-2、小腿连接板8-2上均设置有惯性传感器9-4。

具体而言，大腿导向板6-2和小腿连接板8-2上均可通过螺栓或胶水固定连接有惯性传感器9-4，分别用于测量穿戴者大腿和小腿的姿态及其它运动信息；还可以包括控制器2，髋关节编码器9-1、膝关节编码器9-2、膝关节拉力传感器9-3和惯性传感器9-4均与控制器2电性连接，控制器2通过接收这些传感器的信息获得穿戴者的运动意图，进而驱动动力系统1中的电机组件1-2，通过电机组件1-2驱动鲍登线组件1-5将力传至髋关节绕线模块4、膝关节绕线模块7，进而给穿戴者提供合适的助力。还可以包括电源1-1，电源1-1用于供电(可以用于给电机组件1-2、传感系统9供电)。

通过采用上述技术方案，髋关节编码器能够测量大腿伸缩模块相对于髋腰连接板的转动角度，膝关节编码器能够测量小腿可调模块相对于大腿伸缩模块的转动角度，膝关节拉力传感器能够测量鲍登线组件施加给膝关节执行轮的拉力，惯性传感器能够测量大腿伸缩模块和小腿可调模块相对于地面的姿态以及运动角速度和加速度；控制器通过髋关节编码器、膝关节编码器、膝关节拉力传感器和惯性传感器共同来获取穿戴者的运动状态和运动意图，为下肢外骨骼的控制做好准备。

可选地，所述腿部绑缚模块5包括大腿挡板5-1和小腿挡板5-2，大腿挡板5-1通过螺栓固定连接在大腿导向板6-2上，小腿挡板5-2通过螺栓固定连接在小腿连接板8-2上，大腿挡板5-1和小腿挡板5-2通过魔术贴绑带将下肢外骨骼的腿部结构与穿戴者的腿部结构固定连接。当动力系统1中的电机组件1-2带动腰部绕线轮组件1-3转动时，腰部绕线轮组件1-3就可以通过鲍登线组件1-5同时对第一髋关节绕线轮4-4、第二髋关节绕线轮4-5、膝关节执行轮7-4施加力，既能够同时对穿戴者的髋关节和膝关节提供助力。

本实施例的实施原理为：穿戴者首先通过调整腰部可调模块3、大腿伸缩模块6和小腿可调模块8以适应于穿戴者自身的腰围和腿长，并通过绑带或其它绑缚机构与穿戴者的腰部和腿部固定，保证第二髋关节旋转轴4-2-2的高度与穿戴者的髋关节大致对齐，保证第一膝关节旋转轴7-4-2的高度大致与穿戴者的膝关节对齐。当穿戴者穿戴此款外骨骼进行运动时，控制器同时接受传感系统9中各个传感器的信息获得穿戴者的运动意图，通过控制器控制电机组件1-2按照转动速度、转动角度输出动力，进而带动腰部绕线轮组件1-3，腰部绕线轮组件1-3通过鲍登线组件1-5同时给髋关节绕线模块4和膝关节绕线模块7施加合适的力，进而通过腿部绑缚模块5将力传递给穿戴者的大腿和小腿，即根据穿戴者的运动意图在合适的时机给穿戴者提供合适的助力。

上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：包括动力系统(1)、腰部可调模块(3)、髋关节绕线模块(4)、腿部绑缚模块(5)、大腿伸缩模块(6)、和膝关节绕线模块(7)和小腿可调模块(8)；所述腰部可调模块(3)上安装动力系统(1)，髋关节绕线模块(4)一端连接腰部可调模块(3)，髋关节绕线模块(4)另一端通过大腿伸缩模块(6)连接膝关节绕线模块(7)一端，膝关节绕线模块(7)另一端连接小腿可调模块(8)一端，小腿可调模块(8)另一端为自由端；动力系统(1)中鲍登线组件(1-5)依次绕过髋关节绕线模块(4)、绕过膝关节绕线模块(7)并最终固定连接在膝关节绕线模块(7)上。

2.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述动力系统(1)包括电机组件(1-2)、腰部绕线轮组件(1-3)、腰部绕线轮挡板(1-4)、鲍登线组件(1-5)、腰部鲍登线管(1-6)、大腿鲍登线管(1-7)和腰部外壳(1-8)；其中，腰部外壳(1-8)与腰部可调模块(3)中的腰部后板(3-1)固定连接，电机组件(1-2)的定子与腰部后板(3-1)固定连接，电机组件(1-2)的转子与腰部绕线轮组件(1-3)同轴固定连接，腰部绕线轮挡板(1-4)与电机组件(1-2)的定子固定连接，腰部绕线轮挡板(1-4)的内环面与腰部绕线轮组件(1-3)同轴线，腰部绕线轮挡板(1-4)套在腰部绕线轮组件(1-3)的线槽外周且腰部绕线轮挡板(1-4)的内环面与腰部绕线轮组件(1-3)的外环面存在间隙；腰部鲍登线管(1-6)的一端与腰部外壳(1-8)靠近髋关节绕线模块(4)的一侧固定连接，腰部鲍登线管(1-6)的另一端与髋关节绕线模块(4)的输入端固定连接；大腿鲍登线管(1-7)的一端固定连接在大腿伸缩模块(6)上，大腿鲍登线管(1-7)的一端与膝关节绕线模块(7)的输入端固定连接；鲍登线组件(1-5)的一端固定连接在腰部绕线轮组件(1-3)的线槽内且能够跟随腰部绕线轮组件(1-3)转动；鲍登线组件(1-5)另一端依次穿过腰部鲍登线管(1-6)、绕过髋关节绕线模块(4)、穿过大腿鲍登线管(1-7)、绕过膝关节绕线模块(7)并最终固定连接在膝关节绕线模块(7)的膝关节绳索固定块(7-9)上。

3.根据权利要求2所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述腰部绕线轮组件(1-3)包括第一腰部绕线轮(1-3-1)和第一绕线轮挡片(1-3-2)；其中，第一腰部绕线轮(1-3-1)与电机组件(1-2)的转子同轴固定连接，第一腰部绕线轮(1-3-1)的外环面设置有线槽，第一腰部绕线轮(1-3-1)的端面上设置有供鲍登线组件(1-5)的一端固定的第一腰部绕线轮固定槽，第一绕线轮挡片(1-3-2)与第一腰部绕线轮(1-3-1)固定连接。

4.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述髋关节绕线模块(4)包括髋腰连接板(4-2)、髋腿连接板(4-3)、第一髋关节绕线轮(4-4)、第二髋关节绕线轮(4-5)、第二髋关节挡板(4-7)；其中，第一髋关节绕线轮(4-4)通过轴承与髋腰连接板(4-2)一侧的第一髋关节旋转轴(4-2-1)转动连接，髋腿连接板(4-3)的一侧通过轴承与髋腰连接板(4-2)另一侧的第二髋关节旋转轴(4-2-2)转动连接，第二髋关节绕线轮(4-5)通过轴承与髋腿连接板(4-3)的第三髋关节旋转轴(4-3-1)转动连接，第一髋关节旋转轴(4-2-1)、第三髋关节旋转轴(4-3-1)位于髋腰连接板(4-2)的同一侧；第二髋关节挡板(4-7)与髋腿连接板(4-3)靠近第二髋关节绕线轮(4-5)的一侧固定连接；动力系统(1)中腰部鲍登线管(1-6)远离腰部外壳(1-8)的一端与髋腰连接板(4-2)远离第一髋关节绕线轮(4-4)的一端固定连接，鲍登线组件(1-5)穿过动力系统中腰部鲍登线管(1-6)后通过髋腰连接板(4-2)上的线管并依次绕过第一髋关节绕线轮(4-4)和第二髋关节绕线轮(4-5)，紧接着鲍登线组件(1-5)从第二髋关节挡板(4-7)上的线管内穿出。

5.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述髋关节绕线模块(4)还包括外摆内摆限位件(4-1)，外摆内摆限位件(4-1)的上端通过轴肩螺钉与腰部可调模块(3)中护板滑块(3-3)的下端转动连接，外摆内摆限位件(4-1)靠近护板滑块(3-3)的一侧设置有外旋内旋限位块(4-1-1)，护板滑块(3-3)下端靠近外摆内摆限位件(4-1)的一侧设置有限制外旋内旋限位块(4-1-1)转动的外旋内旋限位槽；外摆内摆限位件(4-1)远离护板滑块(3-3)的一端与髋腰连接板(4-2)远离第一髋关节绕线轮(4-4)的一端转动连接，外摆内摆限位件(4-1)的旋转轴的轴线方向与第一髋关节绕线轮(4-4)的旋转轴轴线垂直且水平设置；髋腰连接板(4-2)靠近外摆内摆限位件(4-1)的一侧设置有髋关节外摆限位块(4-2-3)。

6.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述大腿伸缩模块(6)包括大腿调节板(6-1)、大腿导向板(6-2)、大腿锁紧螺钉(6-3)；其中，大腿调节板(6-1)的一端与髋关节绕线模块(4)中髋腿连接板(4-3)固定连接，大腿调节板(6-1)上沿自身的长度方向上等距设置有多个第一调节孔(6-1-1)，大腿导向板(6-2)沿自身长度方向设置有供大腿调节板(6-1)滑动的导向槽(6-2-1)，大腿导向板(6-2)的外侧面设置有供大腿锁紧螺钉(6-3)螺纹连接的第一螺纹孔(6-2-2)，第一螺纹孔(6-2-2)的中心线与第一调节孔(6-1-1)的中心线平行或重合，动力系统(1)中大腿鲍登线管(1-7)的一端固定连接在大腿导向板(6-2)上，通过大腿导向板(6-2)连接膝关节绕线模块(7)中大腿连接板(7-1)。

7.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述膝关节绕线模块(7)包括大腿连接板(7-1)、第一膝关节支撑板(7-2)、第二膝关节支撑板(7-3)、膝关节执行轮(7-4)、执行轮连接板(7-5)、膝关节挡线板(7-6)、和膝关节绳索固定块(7-9)；其中，执行轮连接板(7-5)一侧与膝关节执行轮(7-4)的一侧固定连接，膝关节执行轮(7-4)的外环面设置有膝关节绕线槽(7-4-1)，膝关节执行轮(7-4)的两侧分别设置有第一膝关节旋转轴(7-4-2)和第二膝关节旋转轴(7-4-3)，膝关节绕线槽(7-4-1)与第一膝关节旋转轴(7-4-2)、第二膝关节旋转轴(7-4-3)同轴设置，第二膝关节旋转轴(7-4-3)与执行轮连接板(7-5)位于膝关节执行轮(7-4)的同一侧，第一膝关节支撑板(7-2)通过轴承与第一膝关节旋转轴(7-4-2)转动连接，位于执行轮连接板(7-5)一侧的第二膝关节支撑板(7-3)通过轴承与第二膝关节旋转轴(7-4-3)转动连接，第一膝关节支撑板(7-2)远离第一膝关节旋转轴(7-4-2)的一端、第二膝关节支撑板(7-3)远离第二膝关节旋转轴(7-4-3)的一端分别与大腿连接板(7-1)的一端两侧固定连接，大腿连接板(7-1)的另一端与大腿伸缩模块(6)中大腿导向板(6-2)连接，膝关节挡线板(7-6)固定连接在执行轮连接板(7-5)的另一侧，膝关节挡线板(7-6)内环面与膝关节执行轮(7-4)外环面配合，膝关节执行轮(7-4)通过大腿连接板(7-1)与执行轮连接板(7-5)和/或膝关节挡线板(7-6)的配合限制转动；动力系统(1)中大腿鲍登线管(1-7)远离髋关节绕线模块(4)的一端与大腿连接板(7-1)固定连接，穿过大腿鲍登线管(1-7)的鲍登线组件(1-5)通过大腿连接板(7-1)内的线槽绕在膝关节绕线槽(7-4-1)内，鲍登线组件(1-5)远离动力系统(1)的一端通过膝关节绳索固定块(7-9)固定连接在膝关节执行轮(7-4)上。

8.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述腰部可调模块(3)包括腰部后板(3-1)、腰部侧护板(3-2)、护板滑块(3-3)和调节螺栓(3-4)；其中，腰部侧护板(3-2)的一端与腰部后板(3-1)的侧边转动连接，护板滑块(3-3)与腰部侧护板(3-2)的侧面滑动连接，护板滑块(3-3)通过调节螺栓(3-4)固定在护板滑块(3-3)上。

9.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述小腿可调模块(8)包括双铰链连接板(8-1)、小腿连接板(8-2)；其中双铰链连接板(8-1)的一端与膝关节绕线模块(7)中执行轮连接板(7-5)转动连接，双铰链连接板(8-1)的另一端与小腿连接板(8-2)转动连接，双铰链连接板(8-1)的两个转动副的中心线平行且均与膝关节绕线模块(7)中膝关节执行轮(7-4)的中心线垂直。

10.根据权利要求1所述的基于绳轮驱动的下肢外骨骼机器人，其特征在于：还包括传感系统(9)，所述传感系统(9)包括髋关节编码器(9-1)、膝关节编码器(9-2)、膝关节拉力传感器(9-3)和惯性传感器(9-4)；其中，髋关节编码器(9-1)与髋关节绕线模块(4)中髋关节端盖(4-8)固定连接，髋关节绕线模块(4)中髋腿连接板(4-3)绕髋腰连接板(4-2)转动的轴线方向与髋关节编码器(9-1)同轴，髋关节端盖(4-8)与髋腿连接板(4-3)远离第一髋关节绕线轮(4-4)的一侧固定连接，髋腰连接板(4-2)靠近髋关节编码器(9-1)的一侧固定连接有髋关节磁铁，髋关节磁铁与髋关节编码器(9-1)同轴设置；膝关节编码器(9-2)与膝关节绕线模块(7)中膝关节外端盖(7-8)固定连接，膝关节外端盖(7-8)与膝关节绕线模块(7)中第一膝关节支撑板(7-2)固定连接，膝关节磁铁同轴固定连接在安装第一膝关节支撑板(7-2)的第一膝关节旋转轴(7-4-2)上，膝关节编码器(9-2)与膝关节磁铁同轴设置；膝关节拉力传感器(9-3)固定连接在膝关节绕线模块(7)中膝关节执行轮(7-4)上；大腿导向板(6-2)、小腿连接板(8-2)上均设置有惯性传感器(9-4)。

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