基于人体仿生学的走步装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020853775.4 (22)申请日 2020.05.20 (73)专利权人 于洋 地址 730050 甘肃省兰州市七里河区兰州 理工大学西校区 (72)发明人 于洋杜玲石欣雨杜晓燕 张喜飞陈宣孙火金 (51)Int.Cl. B25J 9/00(2006.01) (54)实用新型名称 基于人体仿生学的走步装置 (57)摘要 本实用新型提供了基于人体仿生学的走步 装置， 包括： 护腰带、 左侧控制单元、 右侧控制单 元； 所述左侧控制单元、 右侧控制单元、 左侧驱动 单元、。

2、 右侧驱动单元安装在护腰带上， 且左侧控 制单元、 右侧控制单元、 左侧驱动单元、 右侧驱动 单元与护腰带穿接连接； 所述左侧控制单元安装 在护腰带的左后方， 右侧控制单元安装在护腰带 的右后方； 所述左侧驱动单元安装在护腰带的左 前方； 本实用新型通过对基于人体仿生学的走步 装置的改进， 具有结构简单、 设计合理， 容易穿戴 和拆卸， 体积小巧， 舒适度高， 采用左右两侧分离 控制， 避免两条腿控制系统互相干扰， 降低人体 能量消耗， 机构安全性和可靠性强的优点， 从而 有效的解决了本实用新型提出的问题和不足。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 212241034 U 2020.1。

3、2.29 CN 212241034 U 1.基于人体仿生学的走步装置， 包括： 护腰带(1)、 左侧控制单元(2)、 右侧控制单元 (3)、 左侧驱动单元(4)、 右侧驱动单元(5)、 传动带(6)、 张力传感器(7)、 插扣(8)、 绑带(9)、 护膝带(10)、 控制器(11)、 电动机控制器(12)、 电动机(13)、 上齿轮(14)、 卷筒(15)、 下齿轮 (16)； 其特征在于： 所述左侧控制单元(2)、 右侧控制单元(3)、 左侧驱动单元(4)、 右侧驱动 单元(5)安装在护腰带(1)上， 且左侧控制单元(2)、 右侧控制单元(3)、 左侧驱动单元(4)、 右 侧驱动单元(5)与。

4、护腰带(1)穿接连接； 所述左侧控制单元(2)安装在护腰带(1)的左后方， 右侧控制单元(3)安装在护腰带(1)的右后方； 所述左侧驱动单元(4)安装在护腰带(1)的左 前方， 右侧驱动单元(5)安装在护腰带(1)的右前方； 所述左侧控制单元(2)、 右侧控制单元 (3)的内部均安装有控制器(11)、 电动机控制器(12)， 且控制器(11)与电动机控制器(12)电 连接； 所述左侧驱动单元(4)、 右侧驱动单元(5)的内部均安装有电动机(13)、 上齿轮(14)、 卷筒(15)、 下齿轮(16)； 所述上齿轮(14)套入安装在电动机(13)的输出轴上， 且上齿轮(14) 与电动机(13)的输。

5、出轴键连接； 所述下齿轮(16)套入安装在卷筒(15)的端部， 且下齿轮 (16)与卷筒(15)键连接； 所述上齿轮(14)与下齿轮(16)啮合； 所述传动带(6)的顶端贯穿左 侧驱动单元(4)、 右侧驱动单元(5)缠绕在卷筒(15)上， 且张力传感器(7)安装在传动带(6) 的底部； 所述张力传感器(7)与绑带(9)通过插扣(8)连接； 所述绑带(9)缠绕在护膝带(10) 上， 且绑带(9)与护膝带(10)通过缝合方式固定。 2.根据权利要求1所述的基于人体仿生学的走步装置， 其特征在于： 所述左侧控制单元 (2)内的控制器(11)与左侧驱动单元(4)内的电动机(13)电连接。 3.根据权利。

6、要求1所述的基于人体仿生学的走步装置， 其特征在于： 所述右侧控制单元 (3)内的控制器(11)与右侧驱动单元(5)内的电动机(13)电连接。 4.根据权利要求1所述的基于人体仿生学的走步装置， 其特征在于： 所述侧控制单元 (2)、 左侧驱动单元(4)、 右侧控制单元(3)、 右侧驱动单元(5)在护腰带(1)的两侧呈对称状 分布。 5.根据权利要求1所述的基于人体仿生学的走步装置， 其特征在于： 所述绑带(9)为柔 软弹性带， 且绑带(9)呈倒Y形， 并且绑带(9)的两端缝合固定在护膝带(10)的两侧。 6.根据权利要求1所述的基于人体仿生学的走步装置， 其特征在于： 所述卷筒(15)通过 。

7、下齿轮(16)与电动机(13)的上齿轮(14)连接设置为旋转装置。 权利要求书 1/1 页 2 CN 212241034 U 2 基于人体仿生学的走步装置 技术领域 0001 本实用新型涉及走步装置技术领域， 更具体的说， 尤其涉及基于人体仿生学的走 步装置。 背景技术 0002 针对老年人体能下降和机能衰减造成的出行不便和步行困难的现象， 现有的刚性 外骨骼走步助力装置， 辅助力较大， 难以达到抑制肌力下降效果刚性外骨骼框架与关节间 的轴错位， 框架限制下肢的可动域， 来自横向的外力容易导致跌倒并造成损伤需要较大较 重的大容量电池， 穿脱过程较为复杂。 0003 有鉴于此， 针对现有的问题予。

8、以研究改良， 提供基于人体仿生学的走步装置， 旨在 通过该技术， 达到解决问题与提高实用价值性的目的。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的在于提供基于人体仿生学的走步装置， 以解决上述背景技术中 提出的现有的刚性外骨骼走步助力装置， 辅助力较大， 难以达到抑制肌力下降效果刚性外 骨骼框架与关节间的轴错位， 框架限制下肢的可动域， 来自横向的外力容易导致跌倒并造 成损伤需要较大较重的大容量电池， 穿脱过程较为复杂的问题和不足。 0005 为实现上述目的， 本实用新型提供了基于人体仿生学的走步装置， 由以下具体技 术手段所达成： 0006 基于人体仿生学的走步装置， 包括： 护腰带、 左侧控。

9、制单元、 右侧控制单元、 左侧驱 动单元、 右侧驱动单元、 传动带、 张力传感器、 插扣、 绑带、 护膝带、 控制器、 电动机控制器、 电 动机、 上齿轮、 卷筒、 下齿轮； 所述左侧控制单元、 右侧控制单元、 左侧驱动单元、 右侧驱动单 元安装在护腰带上， 且左侧控制单元、 右侧控制单元、 左侧驱动单元、 右侧驱动单元与护腰 带穿接连接； 所述左侧控制单元安装在护腰带的左后方， 右侧控制单元安装在护腰带的右 后方； 所述左侧驱动单元安装在护腰带的左前方， 右侧驱动单元安装在护腰带的右前方； 所 述左侧控制单元、 右侧控制单元的内部均安装有控制器、 电动机控制器， 且控制器与电动机 控制器电连。

10、接； 所述左侧驱动单元、 右侧驱动单元的内部均安装有电动机、 上齿轮、 卷筒、 下 齿轮； 所述上齿轮套入安装在电动机的输出轴上， 且上齿轮与电动机的输出轴键连接； 所述 下齿轮套入安装在卷筒的端部， 且下齿轮与卷筒键连接； 所述上齿轮与下齿轮啮合； 所述传 动带的顶端贯穿左侧驱动单元、 右侧驱动单元缠绕在卷筒上， 且张力传感器安装在传动带 的底部； 所述张力传感器与绑带通过插扣连接； 所述绑带缠绕在护膝带上， 且绑带与护膝带 通过缝合方式固定。 0007 作为本技术方案的进一步优化， 本实用新型基于人体仿生学的走步装置所述左侧 控制单元内的控制器与左侧驱动单元内的电动机电连接。 0008 作。

11、为本技术方案的进一步优化， 本实用新型基于人体仿生学的走步装置所述右侧 控制单元内的控制器与右侧驱动单元内的电动机电连接。 说明书 1/4 页 3 CN 212241034 U 3 0009 作为本技术方案的进一步优化， 本实用新型基于人体仿生学的走步装置所述侧控 制单元、 左侧驱动单元、 右侧控制单元、 右侧驱动单元在护腰带的两侧呈对称状分布。 0010 作为本技术方案的进一步优化， 本实用新型基于人体仿生学的走步装置所述绑带 为柔软弹性带， 且绑带呈倒Y形， 并且绑带的两端缝合固定在护膝带的两侧。 0011 作为本技术方案的进一步优化， 本实用新型基于人体仿生学的走步装置所述卷筒 通过下齿。

12、轮与电动机的上齿轮连接设置为旋转装置。 0012 由于上述技术方案的运用， 本实用新型与现有技术相比具有下列优点： 0013 1、 本实用新型左侧控制单元内的控制器与左侧驱动单元内的电动机电连接， 右侧 控制单元内的控制器与右侧驱动单元内的电动机电连接的设置， 采用左右两侧分离控制， 可以避免两条腿控制系统的干扰， 增加机构的安全性和可靠性。 0014 2、 本实用新型绑带为柔软弹性带， 且绑带呈倒Y形， 并且绑带的两端缝合固定在护 膝带的两侧的设置， 采用弹性带卷曲产生小而高效辅助牵引力， 能在减少老年人体能消耗 的基础上有效改善其步态运动特征， 并且使用柔软弹性带， 不会限制使用者的下肢可。

13、动范 围， 穿戴者可以在遇到紧急情况时自行做出改变运动轨迹， 规避危险的反应， 具有很强的安 全性和应急性。 0015 3、 本实用新型卷筒通过下齿轮与电动机的上齿轮连接设置为旋转装置的设置， 由 卷筒旋转产生相应的张力来协助臀部弯曲， 降低人体能量消耗。 0016 4、 本实用新型通过对基于人体仿生学的走步装置的改进， 具有结构简单、 设计合 理， 容易穿戴和拆卸， 体积小巧， 舒适度高， 采用左右两侧分离控制， 避免两条腿控制系统互 相干扰， 降低人体能量消耗， 机构安全性和可靠性强的优点， 从而有效的解决了本实用新型 提出的问题和不足。 附图说明 0017 构成本申请的一部分的附图用来提。

14、供对本实用新型的进一步理解， 本实用新型的 示意性实施例及其说明用于解释本实用新型， 并不构成对本实用新型的不当限定。 在附图 中： 0018 图1为本实用新型的结构示意图； 0019 图2为本实用新型的内部结构示意图。 0020 图中： 护腰带1、 左侧控制单元2、 右侧控制单元3、 左侧驱动单元4、 右侧驱动单元5、 传动带6、 张力传感器7、 插扣8、 绑带9、 护膝带10、 控制器11、 电动机控制器12、 电动机13、 上 齿轮14、 卷筒15、 下齿轮16。 具体实施方式 0021 下面将结合本实用新型实施例中的附图， 对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、 完整地描述， 显然。

15、， 所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例， 而不是全部的 实施例。 0022 需要说明的是， 在本实用新型的描述中， 除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两 个以上； 术语 “上” 、“下” 、“左” 、“右” 、“内” 、“外” 、“前端” 、“后端” 、“头部” 、“尾部” 等指示的 方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系， 仅是为了便于描述本实用新型和简化 说明书 2/4 页 4 CN 212241034 U 4 描述， 而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操 作， 因此不能理解为对本实用新型的限制。 0023 此外， 术语 “第一” 、。

16、“第二” 、“第三” 等仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示 相对重要性。 0024 同时， 在本实用新型的描述中， 除非另有明确的规定和限定， 术语 “相连” 、“连接” 应做广义理解， 例如， 可以是固定连接， 也可以是可拆卸连接， 或一体地连接； 可以是机械连 接， 也可以是电性连接； 可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连。 对于本领域的普 通技术人员而言， 可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。 0025 请参见图1至图2， 本实用新型提供基于人体仿生学的走步装置的具体技术实施方 案： 0026 基于人体仿生学的走步装置， 包括： 护腰带1、 左侧控制单元2、 。

17、右侧控制单元3、 左 侧驱动单元4、 右侧驱动单元5、 传动带6、 张力传感器7、 插扣8、 绑带9、 护膝带10、 控制器11、 电动机控制器12、 电动机13、 上齿轮14、 卷筒15、 下齿轮16； 左侧控制单元2、 右侧控制单元3、 左侧驱动单元4、 右侧驱动单元5安装在护腰带1上， 且左侧控制单元2、 右侧控制单元3、 左侧 驱动单元4、 右侧驱动单元5与护腰带1穿接连接； 左侧控制单元2安装在护腰带1的左后方， 右侧控制单元3安装在护腰带1的右后方； 左侧驱动单元4安装在护腰带1的左前方， 右侧驱 动单元5安装在护腰带1的右前方； 左侧控制单元2、 右侧控制单元3的内部均安装有控制。

18、器 11、 电动机控制器12， 且控制器11与电动机控制器12电连接； 左侧驱动单元4、 右侧驱动单元 5的内部均安装有电动机13、 上齿轮14、 卷筒15、 下齿轮16； 上齿轮14套入安装在电动机13的 输出轴上， 且上齿轮14与电动机13的输出轴键连接； 下齿轮16套入安装在卷筒15的端部， 且 下齿轮16与卷筒15键连接； 上齿轮14与下齿轮16啮合； 传动带6的顶端贯穿左侧驱动单元4、 右侧驱动单元5缠绕在卷筒15上， 且张力传感器7安装在传动带6的底部； 张力传感器7与绑 带9通过插扣8连接； 绑带9缠绕在护膝带10上， 且绑带9与护膝带10通过缝合方式固定。 0027 具体的， 。

19、左侧控制单元2内的控制器11与左侧驱动单元4内的电动机13电连接。 0028 具体的， 右侧控制单元3内的控制器11与右侧驱动单元5内的电动机13电连接。 0029 具体的， 侧控制单元2、 左侧驱动单元4、 右侧控制单元3、 右侧驱动单元5在护腰带1 的两侧呈对称状分布。 0030 具体的， 绑带9为柔软弹性带， 且绑带9呈倒Y形， 并且绑带9的两端缝合固定在护膝 带10的两侧。 0031 具体的， 卷筒15通过下齿轮16与电动机13的上齿轮14连接设置为旋转装置。 0032 具体实施步骤： 0033 首先将两个护膝带10穿戴到膝部， 再将护腰带1穿戴到腰部， 最后将护腰带1上的 传动带6与。

20、护膝带10上的绑带9通过插扣8连接， 陀螺仪(图中未涉及)安装到大腿后部， 完成 穿戴， 通过陀螺仪实时监测步态特征， 反馈辅助力偏差； 使用时， 电动机13通过卷筒15的旋 转收卷传动带6， 同时驱动绑带9的卷起产生的牵引力， 协助摆动腿的骨关节的屈曲及膝关 节的伸展， 完成步行辅助。 0034 综上所述： 该基于人体仿生学的走步装置， 通过左侧控制单元内的控制器与左侧 驱动单元内的电动机电连接， 右侧控制单元内的控制器与右侧驱动单元内的电动机电连接 的设置， 采用左右两侧分离控制， 可以避免两条腿控制系统的干扰， 增加机构的安全性和可 说明书 3/4 页 5 CN 212241034 U 。

21、5 靠性； 通过绑带为柔软弹性带， 且绑带呈倒Y形， 并且绑带的两端缝合固定在护膝带的两侧 的设置， 采用弹性带卷曲产生小而高效辅助牵引力， 能在减少老年人体能消耗的基础上有 效改善其步态运动特征， 并且使用柔软弹性带， 不会限制使用者的下肢可动范围， 穿戴者可 以在遇到紧急情况时自行做出改变运动轨迹， 规避危险的反应， 具有很强的安全性和应急 性； 通过卷筒通过下齿轮与电动机的上齿轮连接设置为旋转装置的设置， 由卷筒旋转产生 相应的张力来协助臀部弯曲， 降低人体能量消耗； 通过对基于人体仿生学的走步装置的改 进， 具有结构简单、 设计合理， 容易穿戴和拆卸， 体积小巧， 舒适度高， 采用左右两侧分离控 制， 避免两条腿控制系统互相干扰， 降低人体能量消耗， 机构安全性和可靠性强的优点， 从 而有效的解决了本实用新型提出的问题和不足。 0035 尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例， 对于本领域的普通技术人员而言， 可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、 修 改、 替换和变型， 本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。 说明书 4/4 页 6 CN 212241034 U 6 图1 说明书附图 1/2 页 7 CN 212241034 U 7 图2 说明书附图 2/2 页 8 CN 212241034 U 8 。