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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710598415.7 (22)申请日 2017.07.21 (71)申请人 安徽新华学院 地址 230000 安徽省合肥市高新技术产业 开发区望江西路539号 (72)发明人 张帆 计勇 杨昊 叶盛勇 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212 代理人 沈尚林 (51)Int.Cl. A61H 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种下肢外骨骼机器人 (57)摘要 本发明公开了一种下肢外骨骼机器人， 至上 而下依次包括背部支架、 髋关节执行。
2、机构、 大腿 连杆、 膝关节执行机构、 小腿连杆和带有足底的 踝关节部件， 所述髋关节执行机构、 大腿连杆、 膝 关节执行机构、 小腿连杆和踝关节部件均设为两 组、 且对称设置在背部支架两侧， 所述大腿连杆、 背部支架、 髋关节执行机构、 小腿连杆上均设置 有柔性绑缚带， 分别用于绑缚大腿、 绑缚胸部、 绑 缚腰部和绑缚小腿， 所述背部支架上设置有支架 和柔性绑缚带， 支架铰接在背部支架两侧， 柔性 绑缚带连接在支架上， 绑缚上肢， 所述大腿连杆 和所述背部支架是通过髋关节执行机构铰连接 的， 所述大腿连杆和所述小腿连杆是通过膝关节 执行机构转动连接的， 使用方便， 能更快帮助人 们康复。 权。
3、利要求书1页 说明书3页 附图7页 CN 107456360 A 2017.12.12 CN 107456360 A 1.一种下肢外骨骼机器人， 其特征在于， 至上而下依次包括背部支架、 髋关节执行机 构、 大腿连杆、 膝关节执行机构、 小腿连杆和带有足底的踝关节部件， 所述髋关节执行机构、 大腿连杆、 膝关节执行机构、 小腿连杆和踝关节部件均设为两组、 且对称设置在背部支架两 侧， 所述大腿连杆、 背部支架、 髋关节执行机构、 小腿连杆上均设置有柔性绑缚带， 分别用于 绑缚大腿、 绑缚胸部、 绑缚腰部和绑缚小腿， 所述背部支架上设置有支架和柔性绑缚带， 支 架铰接在背部支架两侧， 柔性绑缚带。
4、连接在支架上， 绑缚上肢， 所述大腿连杆和所述背部支 架是通过髋关节执行机构铰连接的， 所述大腿连杆和所述小腿连杆是通过膝关节执行机构 转动连接的； 所述髋关节执行机构包括L型横杆、 髋关节A杆、 髋关节B杆、 髋液压缸和髋下连接杆， 所 述L型横杆的短边部与髋关节A杆一端相连， L型横杆的长边部与背部支架之间设置有缓冲 连接部件， L型横杆的长边部与缓冲连接部件活动连接， 所述髋关节A杆另一端与髋关节B杆 铰链， 所述髋关节B杆下端通过髋下连接杆与大腿连杆相连， 所述髋液压缸设置在髋关节A 杆与髋下连接杆之间； 所述踝关节部件包括支撑组件和足底， 所述支撑组件上端与小腿连杆上端连接， 下端 。
5、与足底转动连接， 支撑组件包括支撑杆、 环形弹簧挡块、 圆弧形弹簧导杆、 足底转动轴孔、 支 撑杆转动轴、 下挡块和环形弹簧， 所述支撑杆下端侧面设有竖向卡槽， 所述环形弹簧挡块在 圆弧形弹簧导杆上， 圆弧形弹簧导杆下端套装在支撑杆转动轴上， 支撑杆转动轴固定设置 在支撑杆上， 所述足底通过支撑杆转动轴与足底转动孔配合， 所述环形弹簧挡块设置在圆 弧形弹簧导杆圆弧顶部、 且固定在支撑杆外壁， 下挡块设置在圆弧形弹簧导杆前端、 且对应 足底的前端； 所述膝关节执行机构是由依次安装的盘式电机、 谐波减速器连接箱、 关节连接支架、 执 行机构输出轴、 上关节连接件和下关节连接件组成， 其中所述上关节。
6、连接件和下关节连接 件安装后的两侧设有关节轴承， 其中执行机构输出轴是穿过上关节连接件后和下关节连接 件通过花键同步连接。 2.根据权利要求1所述一种下肢外骨骼机器人， 其特征在于， 足底上设置有柔性绑缚 带。 3.根据权利要求1所述一种下肢外骨骼机器人， 其特征在于， 所述膝关节执行机构上设 置有角度传动器， 该角度传感器检测小腿连杆转动的角度。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 107456360 A 2 一种下肢外骨骼机器人 技术领域 0001 本发明属于机器人的技术领域， 具体为一种下肢外骨骼机器人。 背景技术 0002 机器人是自动执行工作的机器装置。 它既可以接受人类指挥，。
7、 又可以运行预先编 排的程序， 也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。 它的任务是协助或取代人类 工作的工作， 例如生产业、 建筑业， 或是危险的工作,现在机器人可以帮助人们行走， 患者康 复治疗。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种下肢外骨骼机器人， 帮助人们行走,帮助人们康复。 0004 为了解决上述技术问题， 本发明采用的技术方案是： 0005 一种下肢外骨骼机器人， 至上而下依次包括背部支架、 髋关节执行机构、 大腿连 杆、 膝关节执行机构、 小腿连杆和带有足底的踝关节部件， 所述髋关节执行机构、 大腿连杆、 膝关节执行机构、 小腿连杆和踝关节部件均设为两组、 且对称设。
8、置在背部支架两侧， 所述大 腿连杆、 背部支架、 髋关节执行机构、 小腿连杆上均设置有柔性绑缚带， 分别用于绑缚大腿、 绑缚胸部、 绑缚腰部和绑缚小腿， 所述背部支架上设置有支架和柔性绑缚带， 支架铰接在背 部支架两侧， 柔性绑缚带连接在支架上， 绑缚上肢， 所述大腿连杆和所述背部支架是通过髋 关节执行机构铰连接的， 所述大腿连杆和所述小腿连杆是通过膝关节执行机构转动连接 的； 0006 所述髋关节执行机构包括L型横杆、 髋关节A杆、 髋关节B杆、 髋液压缸和髋下连接 杆， 所述L型横杆的短边部与髋关节A杆一端相连， L型横杆的长边部与背部支架之间设置有 缓冲连接部件， L型横杆的长边部与缓冲。
9、连接部件活动连接， 所述髋关节A杆另一端与髋关 节B杆铰链， 所述髋关节B杆下端通过髋下连接杆与大腿连杆相连， 所述髋液压缸设置在髋 关节A杆与髋下连接杆之间； 0007 所述踝关节部件包括支撑组件和足底， 所述支撑组件上端与小腿连杆上端连接， 下端与足底转动连接， 支撑组件包括支撑杆、 环形弹簧挡块、 圆弧形弹簧导杆、 足底转动轴 孔、 支撑杆转动轴、 下挡块和环形弹簧， 所述支撑杆下端侧面设有竖向卡槽， 所述环形弹簧 挡块在圆弧形弹簧导杆上， 圆弧形弹簧导杆下端套装在支撑杆转动轴上， 支撑杆转动轴固 定设置在支撑杆上， 所述足底通过支撑杆转动轴与足底转动孔配合， 所述环形弹簧挡块设 置在圆。
10、弧形弹簧导杆圆弧顶部、 且固定在支撑杆外壁， 下挡块设置在圆弧形弹簧导杆前端、 且对应足底的前端； 0008 所述膝关节执行机构是由依次安装的盘式电机、 谐波减速器连接箱、 关节连接支 架、 执行机构输出轴、 上关节连接件和下关节连接件组成， 其中所述上关节连接件和下关节 连接件安装后的两侧设有关节轴承， 其中执行机构输出轴是穿过上关节连接件后和下关节 连接件通过花键同步连接。 说 明 书 1/3 页 3 CN 107456360 A 3 0009 进一步的， 足底上设置有柔性绑缚带。 0010 进一步的， 所述膝关节执行机构上设置有角度传动器， 该角度传感器检测小腿连 杆转动的角度。 001。
11、1 本发明的有益效果是： 0012 使用方便， 能更快帮助人们康复。 附图说明 0013 图1为本发明正视图。 0014 图2为本发明侧视图。 0015 图3为本发明中背部支架示意图。 0016 图4为本发明中缓冲连接部件示意图。 0017 图5为本发明中髋关节执行机构示意图。 0018 图6为本发明中膝关节执行机构示意图。 0019 图7为本发明中踝关节部件示意图。 0020 图8为本发明中踝关节部件局部示意图。 0021 图9为本发明中踝关节部件局部示意图。 具体实施方式 0022 以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明， 但是本发明可以由权利要求限定 和覆盖的多种不同方式实施。 002。
12、3 如附图所示， 一种下肢外骨骼机器人， 至上而下依次包括背部支架1、 髋关节执行 机构2、 大腿连杆3、 膝关节执行机构4、 小腿连杆5和带有足底7的踝关节部件6， 髋关节执行 机构2、 大腿连杆3、 膝关节执行机构4、 小腿连杆5和踝关节部件6均设为两组、 且对称设置在 背部支架1两侧， 大腿连杆3、 背部支架1、 髋关节执行机构4、 小腿连杆5、 足底6上均设置有柔 性绑缚带8， 分别用于绑缚大腿、 绑缚胸部、 绑缚腰部和绑缚小腿， 背部支架1上设置有支架9 和柔性绑缚带8， 支架9铰接在背部支架1两侧， 柔性绑缚带8连接在支架9上， 绑缚上肢， 大腿 连杆3和背部支架1是通过髋关节执行。
13、机构2铰连接的， 大腿连杆3和小腿连杆5是通过膝关 节执行机构4转动连接的； 0024 髋关节执行机构2包括L型横杆20、 髋关节A杆21、 髋关节B杆22、 髋液压缸23和髋下 连接杆24， L型横杆20的短边部与髋关节A杆21一端相连， L型横杆20的长边部与背部支架1 之间设置有缓冲连接部件25， L型横杆20的长边部与缓冲连接部件25活动连接， 髋关节A杆 21另一端与髋关节B杆22铰链， 髋关节B杆22下端通过髋下连接杆24与大腿连杆3相连， 髋液 压缸23设置在髋关节A杆21与髋下连接杆24之间； 0025 踝关节部件6包括支撑组件60和足底7， 支撑组件60上端与小腿连杆5上端连。
14、接， 下 端与足底7转动连接， 支撑组件60包括支撑杆62、 环形弹簧挡块63、 圆弧形弹簧导杆64、 足底 转动轴孔65、 支撑杆转动轴66、 下挡块67和环形弹簧68， 支撑杆62下端侧面设有竖向卡槽 69， 环形弹簧挡块63在圆弧形弹簧导杆64上， 圆弧形弹簧导杆64下端套装在支撑杆转动轴 66上， 支撑杆转动轴66固定设置在支撑杆62上， 足底7通过支撑杆转动轴66与足底转动孔65 配合， 环形弹簧挡块63设置在圆弧形弹簧导杆64圆弧顶部、 且固定在支撑杆62外壁， 下挡块 说 明 书 2/3 页 4 CN 107456360 A 4 67设置在圆弧形弹簧导杆64前端、 且对应足底7的。
15、前端。 0026 膝关节执行机构4是由依次安装的盘式电机40、 谐波减速器连接箱41、 关节连接支 架42、 执行机构输出轴43、 上关节连接件44和下关节连接件45组成， 其中上关节连接件44和 下关节连接件45安装后的两侧设有关节轴承46， 其中执行机构输出轴43是穿过上关节连接 件44后和下关节连接件45通过花键同步连接。 0027 膝关节执行机构4上设置有角度传动器， 该角度传感器检测小腿连杆5转动的角 度， 当转动角度超过阀值， 膝关节执行机构4停止转动。 0028 人体行走原理如下： 0029 1.人体行走分为支撑相和摆动相， 支撑相就是腿部着地支撑身体的时间段； 摆动 相就是腿部。
16、在空中摆动的时间段。 0030 2.外骨骼穿在人体外面， 所以外骨骼行走也遵循支撑相和摆动相。 其中支撑相又 可以分为支撑相初期(腿部刚接触地面阶段)， 支撑相中期(腿部弯曲接触地面阶段)， 支撑 相末期(腿部马上进入摆动相阶段)。 0031 3.外骨骼在支撑相初期时， 外骨骼腿部与地面开始接触， 为了避免突然触地振动 过大， 需要关节刚度最小； 0032 外骨骼在支撑相中期时， 外骨骼腿部正式与地面接触， 需要起到支撑重量的作用， 需要关节刚度较大； 0033 外骨骼在支撑相末期时外骨骼腿部开始于与地面分离， 需要运动灵活， 需要关节 刚度中较小。 0034 以上所述的本发明实施方式， 并不。
17、构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明 的精神和原则之内所作的修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的权利要求保护范 围之内。 说 明 书 3/3 页 5 CN 107456360 A 5 图1 说 明 书 附 图 1/7 页 6 CN 107456360 A 6 图2 说 明 书 附 图 2/7 页 7 CN 107456360 A 7 图3 图4 说 明 书 附 图 3/7 页 8 CN 107456360 A 8 图5 图6 说 明 书 附 图 4/7 页 9 CN 107456360 A 9 图7 说 明 书 附 图 5/7 页 10 CN 107456360 A 10 图8 说 明 书 附 图 6/7 页 11 CN 107456360 A 11 图9 说 明 书 附 图 7/7 页 12 CN 107456360 A 12 。