一种可穿戴式人体行走辅助装置的制作方法

1.本发明属于行走辅助技术领域，特别是涉及一种可穿戴式人体行走辅助装置。


背景技术：

2.人体辅助行走装置是一套直接装备在人体上的机械装置，通常包含上肢机构和下肢结构，使用者将其穿戴在身上后，准备在人体上的机械装置可以起到支撑人体和辅助人体运动的作用。近年来，穿戴式的人体辅助行走装置逐渐兴起，典型的如穿戴式外骨骼装置及系统，工业机械行走支架等，其主要应用于医疗康复、工业生产、单兵武装等领域。
3.现有技术下的人体辅助行走装置有着与人体运动状态适应较差、调节上较为复杂以及续航能力差等缺点，为此我们提出了一种可穿戴式人体行走辅助装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种可穿戴式人体行走辅助装置，解决现有的与人体运动状态适应较差、调节上较为复杂以及续航能力差的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
6.本发明为一种可穿戴式人体行走辅助装置，包括
7.支撑机构，包括液压柱，两个所述液压柱通过双头螺栓连接，所述液压柱一端固设有安装座；
8.驱动机构，包括第一安装架以及设置在液压柱上的第二安装架以及驱动肢体运动的驱动组件，所述第一安装架以及第二安装架上均通过插销安装有旋转座，所述旋转座通过螺栓固定驱动组件；
9.固定机构，其通过固定架和安装扣分别安装于第一安装架以及液压柱上，用于固定肢体；
10.回收机构，包括与液压柱连接的连接扣以及安装在连接扣上的回收组件，所述回收组件底部安装有底座。
11.其中液压柱有六个，用于在人体运动中与肢体屈伸配合，双头螺栓有两个，便于工作人员安装，第一安装架以及第二安装架将驱动组件固定在液压柱上。
12.优选地，所述液压柱一侧通过螺栓安装有旋转轮，两个所述旋转轮另一侧与安装座连接，另外两个所述旋转轮一端与固定架连接，旋转轮帮助使用人员在使用时大腿与小腿以及腰肢的弯曲配合。
13.优选地，所述支撑机构还包括用于支撑脚部关节的脚支撑板，底部两个所述旋转轮与驱动组件连接，所述脚支撑板安装于底座上，所述脚支撑板安装有片式足底压力分布传感器，用于检测在穿戴外骨骼时人体足底的压力分布情况，辨识人体运动相位，通过运动相位来控制气缸的输出功率防止发生危险。
14.优选地，所述驱动组件包括气缸、顶杆以及辅助杆，所述气缸安装于旋转座上，所述气缸一侧设有输出端，所述输出端与顶杆连接，所述辅助杆通过螺栓安装于液压柱上,所
述顶杆一侧固设有旋转轴，所述旋转轴安装于辅助杆一侧，气缸启动时，输出端驱动顶杆以及辅助杆使液压柱运动，完成助力工作。
15.优选地，所述气缸安装有多维力矩传感器，多维力矩传感器用于测量人与外骨骼交互作用力或者外骨骼与地面间的力矩等信息，多维力矩传感器同时检测肢体运动情况，判断运动过程以及运动步伐，从而辅助控制气缸的输出功率。
16.优选地，所述固定机构还包括背板、夹具以及连接杆，所述背板通过螺栓安装于固定架上，所述连接杆一侧设有旋转轴，所述安装扣与旋转轴连接，若干所述夹具分别固设于连接杆一侧，背板在人体运动时提供一定的辅助支撑力。
17.优选地，所述夹具为可调整半径圆形钢制扣板，所述夹具内部粘贴有海绵,两个所述夹具分别位于旋转轮上下两端，且夹具一侧安装有压力传感器，用于测量肢体受力情况，可以根据肢体半径调整夹具夹持半径，简单方便，海绵增加舒适度，防止使用人员疲劳，夹具分别夹持大腿以及小腿，在气缸输出时推动肢体运动，压力传感器在人员改变运动状态时，辅助控制气缸做出输出功率改变，增加装置安全性。
18.优选地，所述回收组件包括回收发电机、齿轮组以及机壳，所述齿轮组安装于机壳内部一侧且回收发电机输出端与齿轮组连接，在人体运动时，机壳会不断压缩减震弹簧，使机壳上的齿轮组驱动回收发电机进行发电工作，通过充分利用人体动能，大大增加了装置的续航。
19.优选地，所述机壳一侧安装有减震弹簧，所述减震弹簧底部与底座连接，所述减震弹簧设有伸缩轴，所述伸缩轴与机壳上的滑孔连接。
20.本发明具有以下有益效果：
21.1、本发明通过设置足底压力分布传感器、多维力矩传感器和压力传感器，同时用于检测在穿戴外骨骼时人体足底的压力分布情况，辨识人体运动相位，检测肢体运动情况，判断运动过程以及运动步伐，在人员改变运动状态时，辅助控制气缸做出输出功率改变，增加装置安全性。
22.2、本发明通过设置液压柱以及双头螺栓，液压柱用于在人体运动中与肢体屈伸配合，双头螺栓便于工作人员安装。
23.3、本发明通过设置回收发电机以及减震弹簧，在增加装置舒适度的同时，对减震弹簧运动过程产生的活动能量进行回收，大大提高了能源利用率以及装置续航。
24.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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。
26.图1为本发明一种可穿戴式人体行走辅助装置的第一视角外部整体结构示意图；
27.图2为本发明一种可穿戴式人体行走辅助装置的外部正视结构示意图；
28.图3为本发明一种可穿戴式人体行走辅助装置的外部侧视结构示意图；
29.图4为本发明一种可穿戴式人体行走辅助装置的第二视角外部整体结构示意图；
30.图5为本发明一种可穿戴式人体行走辅助装置的图1中a处局部放大图；
31.图6为本发明一种可穿戴式人体行走辅助装置的图4中b处局部放大图。
32.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
33.100、支撑机构；101、液压柱；102、双头螺栓；103、脚支撑板；104、旋转轮；105、安装座；200、驱动机构；201、气缸；202、旋转座；203、第一安装架；204、顶杆；205、辅助杆；206、第二安装架；300、固定机构；301、背板；302、安装扣；303、夹具；304、连接杆；305、固定架；400、回收机构；401、连接扣；402、回收发电机；403、齿轮组；404、减震弹簧；405、机壳；406、底座。
具体实施方式
34.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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”、“下”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件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发明的限制。
36.请参阅图1
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6所示，本发明为一种可穿戴式人体行走辅助装置，包括
37.支撑机构100，包括液压柱101，两个液压柱101通过双头螺栓102连接，液压柱101一端固设有安装座105；
38.驱动机构200，包括第一安装架203以及设置在液压柱101上的第二安装架206以及驱动肢体运动的驱动组件，第一安装架203以及第二安装架206上均通过插销安装有旋转座202，旋转座202通过螺栓固定驱动组件；
39.固定机构300，其通过固定架305和安装扣302分别安装于第一安装架203以及液压柱101上，用于固定肢体；
40.回收机构400，包括与液压柱101连接的连接扣401以及安装在连接扣401上的回收组件，回收组件底部安装有底座406。
41.其中液压柱101有六个，用于在人体运动中与肢体屈伸配合，双头螺栓102有两个，便于工作人员安装，第一安装架203以及第二安装架206将驱动组件固定在液压柱101上。
42.进一步地，液压柱101一侧通过螺栓安装有旋转轮104，两个旋转轮104另一侧与安装座105连接，另外两个旋转轮104一端与固定架305连接，旋转轮104帮助使用人员在使用时大腿与小腿以及腰肢的弯曲配合。
43.进一步地，支撑机构100还包括用于支撑脚部关节的脚支撑板103，底部两个旋转轮104与驱动组件连接，脚支撑板103安装于底座406上，脚支撑板103安装有片式足底压力分布传感器，用于检测在穿戴外骨骼时人体足底的压力分布情况，辨识人体运动相位，通过运动相位来控制气缸201的输出功率防止发生危险。
44.进一步地，驱动组件包括气缸201、顶杆204以及辅助杆205，气缸201安装于旋转座202上，气缸201一侧设有输出端，输出端与顶杆204连接，辅助杆205通过螺栓安装于液压柱101上,顶杆204一侧固设有旋转轴，旋转轴安装于辅助杆205一侧，气缸201启动时，输出端驱动顶杆204以及辅助杆205使液压柱101运动，完成助力工作。
45.进一步地，气缸201安装有多维力矩传感器，多维力矩传感器用于测量人与外骨骼交互作用力或者外骨骼与地面间的力矩等信息，多维力矩传感器同时检测肢体运动情况，判断运动过程以及运动步伐，从而辅助控制气缸201的输出功率。
46.进一步地，固定机构300还包括背板301、夹具303以及连接杆304，背板301通过螺栓安装于固定架305上，连接杆304一侧设有旋转轴，安装扣302与旋转轴连接，若干夹具303分别固设于连接杆304一侧，背板301在人体运动时提供一定的辅助支撑力。
47.进一步地，夹具303为可调整半径圆形钢制扣板，夹具303内部粘贴有海绵,两个夹具303分别位于旋转轮104上下两端，且夹具303一侧安装有压力传感器，用于测量肢体受力情况，可以根据肢体半径调整夹具303夹持半径，简单方便，海绵增加舒适度，防止使用人员疲劳，夹具303分别夹持大腿以及小腿，在气缸201输出时推动肢体运动，压力传感器在人员改变运动状态时，辅助控制气缸201做出输出功率改变，增加装置安全性。
48.进一步地，回收组件包括回收发电机402、齿轮组403以及机壳405，齿轮组403安装于机壳405内部一侧且回收发电机402输出端与齿轮组403连接，在人体运动时，机壳405会不断压缩减震弹簧404，使机壳405上的齿轮组403驱动回收发电机402进行发电工作，通过充分利用人体动能，大大增加了装置的续航。
49.进一步地，机壳405一侧安装有减震弹簧404，减震弹簧404底部与底座406连接，减震弹簧404设有伸缩轴，伸缩轴与机壳405上的滑孔连接。
50.下面为本发明的工作原理：
51.请参阅图1
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6所示，本发明为一种可穿戴式人体行走辅助装置，其使用方法为：人员在使用时，根据肢体半径调整夹具303夹持半径，背板301安装于人体腰肢一侧，夹具303分别夹持大腿以及小腿，穿戴完成，行走时，脚支撑板103安装有片式足底压力分布传感器，用于检测在穿戴外骨骼时人体足底的压力分布情况，辨识人体运动相位，通过运动相位来控制气缸201的输出，气缸201安装有多维力矩传感器，多维力矩传感器用于测量人与外骨骼交互作用力或者外骨骼与地面间的力矩等信息，多维力矩传感器同时检测肢体运动情况，判断运动过程以及运动步伐，夹具303一侧安装有压力传感器，用于测量肢体受力情况，多个传感器同时运行控制气缸201的输出功率，从而帮助使用人员助力行走，在人体运动时，机壳405会不断压缩减震弹簧404，使机壳405上的齿轮组403驱动回收发电机402进行发电工作，通过充分利用人体动能，大大增加了装置的续航，维护简单，提高了人员的物资携行能力及运动机动能力，保存了人员体力。
52.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
53.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。