一种外骨骼自适应下肢髋部助力飞轮系统辅助平衡装置

技术领域

本发明涉及人体穿戴姿态主动平衡设备，尤其是外骨骼自适应下肢平衡助力装置。

背景技术

人体步行运动带动人体重心移动，实现人体双腿行走，在此过程中，为了保持身体运动并且平衡，髋部为主要的动能消耗，髋部中心稳定运动平衡人体行走运动姿态。

当前外骨骼装置中大部分只考虑了外骨骼和人体的结构可穿戴性以及装置的运动自由度，未考虑人体行走过程中运动助力和保持姿态平衡的主动自适应性。

发明内容

本发明的目的是提供设计一种下肢髋部关节助力平衡稳定装置，实现人体行走助力，并保持重心移动的稳定性。

本发明技术方案为：一种外骨骼自适应下肢髋部助力飞轮系统辅助平衡装置，该装置包括：髋部、左肢和右肢穿戴机构；左肢和右肢结构完全对称，左肢和右肢上部都与髋部束带连接；所述左肢和右肢都包括：底板(10)、脚踝调节板、膝关节板、髋关节(5)、大腿束带(7)，底板(10)位于底部，用于人脚踩在上面；所述脚踝调节板包括脚踝关节(8)和小腿杆，所述膝关节板包膝关节(9)和大腿杆(17)，所述底板连接脚踝调节板的脚踝关节(8)，脚踝调节板的杆部连接膝关节板的膝关节(9)，所述膝关节板的杆部连接髋关节(5)，髋关节连接髋部束带(4)；所述膝关节板上设置有大腿束带(7)；其特征在于，所述髋部束带上设置有三个飞轮，分别位于正后方、左前方、右前方，通过控制飞轮的转动，实现整个装置的运动平衡。

进一步的，所述飞轮包括：电机(12)、轮轴(13)、轮环(14)、轮毂(15)，电机(12)连接轮轴(13)，轮轴(13)与轮毂(15)之间通过轮环(14)连接。

本发明外骨骼自适应下肢平衡助力装置实现了足部行走助力，同时装置与踝关节运动自适应耦合，不干涉足部的灵活运动，实现人体行走稳定性。

附图说明

图1为本发明飞轮平衡行走姿态控制装置结构示意图。

图2为本发明单体飞轮结构示意图

图3为下肢外骨骼自适应助力装置的结构示意图。

图中，1、2、3.飞轮，4.髋部束带，5.髋关节，6.髋关节与腰带连接件，7.大腿束带，8.脚踝关节，9.膝关节，10.底板，11.髋部，12.电机，13.轮轴，14.轮环，15.轮毂，16.膝关节，17.大腿杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法做进一步的详述。

本发明包括髋部飞轮平衡机构，外骨骼下肢固定连接机构，自适应外骨骼助力机构；髋部飞轮平衡机构由三面飞轮(1,2,3)，髋部飞轮固定支撑装置，外骨骼助力机构构成；下肢外骨骼助力机构包括：大腿束带(7)，自适应下肢外骨骼助力装置，底板(10)。髋部助力装置左右对称地联接两处弹性助力架，两根弹性助力条的另一端分别与置于髋关节助力架的调节轴联接；下肢外骨骼助力机构采用刚性大腿固定环，小腿固定环与脚踝调节板采用蝶形螺母固定连接。所述飞轮调节轴与髋部调节板采用螺母联接。

本发明飞轮自适应平衡机构，自适应髋部中心姿态调节机构，小腿固定机构，底板(10)，其特征在于：前足固定机构由膝关节板和铆接其上的粘带环扣构成；髋关节板尾端左右对称地联接两根弹性助力条，两根弹性助力条的另一端分别与置于膝关节调节板调节联接；小腿固定机构采用两条刚性小腿固定环，小腿固定环与脚踝调节板采用蝶形螺母固定连接。

髋部固定机构由髋关节板和铆接其上的固定环构成；膝关节机构由绑腿固定环和膝关节调节机构构成；小腿固定机构采用两条刚性小腿固定架固定，小腿固定环与脚踝调节板采用蝶形螺母固定连接。

所述调节轴与髋关节调节板采用螺母联接，在调节好穿行的适当高度后，用螺母与调节轴中部的螺纹将调节轴固定在滑槽相应部位。