一种多用途智能助步装置的制作方法

技术领域：

本实用新型涉及一种穿戴式机械腿智能助步装置。

背景技术：
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我国已进入老龄化社会，老龄化问题逐渐得到整个社会的关注，一般老龄人的出行较为困难，尤其由于各类疾病导致的偏瘫等症状，使得出行基本成为奢望。同时，各类交通工具的保有量迅速增长，因交通事故造成身体损伤的人群增多，同样造成了出行的困难，降低了生活质量。

为解决上述人群的步行及康复问题，各类助步器材得到深入的研发和推广应用，并取得一定的成效，提高了该类人群的步行能力。但目前在服务机械人领域，能帮助人行走的机械腿(即外骨骼机械)的普及与应用还很不够；究其原因一是在这方面研究和做试验人员多，而从事实际应用开发的人员少，使得外骨骼机械应用于助步的产品少且效果并不理想；二是制作成本高，性价比低，限制了外骨骼机械在助步领域的推广应用。

技术实现要素：
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本实用新型所要解决的技术问题是提供一种穿戴式机械腿智能助步装置，本助步装置克服传统助步器材的缺陷，有效提高助步能力，并具有单腿站立不倒的特点，且结构简单，制作成本低，提高了性价比，具有良好的推广应用前景。

为解决上述技术问题，本实用新型穿戴式机械腿智能助步装置，其特征在于：本装置包括护腰和臀部托架(1)、伺服舵机(2)、大腿关节伺服电机(3)、大腿支架(4)、小腿关节伺服电机(5)、小腿支架(6)、万向踝关节(7)、脚掌托板(8)和控制器(9)，所述大腿支架(4)顶端通过所述大腿关节伺服电机(3)设于所述护腰和臀部托架(1)两侧，所述小腿支架(6)顶端与大腿支架(4)底端通过所述小腿关节伺服电机(5)连接，所述小腿支架(6)底端通过所述万向踝关节(7)连接所述脚掌托板(8)；

所述伺服舵机(2)包括平衡伺服电机(21)、连杆(22)和舵锤(23)，所述平衡伺服舵机(2)设于所述护腰和臀部托架(1)背部，所述连杆(22)两端分别连接所述平衡伺服电机(21)转轴和舵锤(23)；

所述控制器(9)包括工作电源(91)、微处理器(92)、扩展电路(93)、左甩手传感器(94)和右甩手传感器(95)，所述控制器(9)设于所述护腰和臀部托架(1)背部，所述左甩手传感器(94)和右甩手传感器(95)分别设于所述护腰和臀部托架(1)两侧并且信号输出端连接所述微处理器(92)，所述工作电源(91)输出端分别连接所述微处理器(92)和扩展电路(93)电源输入端，所述微处理器(92)经扩展电路(93)分别驱动所述大腿关节伺服电机(3)、小腿关节伺服电机(5)和平衡伺服电机(21)运行。

进一步，所述左甩手传感器(94)和右甩手传感器(95)是加速度传感器。

进一步，所述大腿支架(4)和小腿支架(6)设有穿戴于人体大腿和小腿的松紧绑带。

进一步，本装置还包括柔性护垫(11)，所述柔性护垫(11)设于所述护腰和臀部托架(1)的内表面。

进一步，本装置还包括安全绑带(12)，所述安全绑带(12)系于所述护腰和臀部托架(1)的开口侧。

由于本实用新型穿戴式机械腿智能助步装置采用了上述技术方案，即本装置的大腿支架(4)顶端通过大腿关节伺服电机(3)设于护腰和臀部托架(1)两侧，小腿支架(6)与大腿支架(4)通过小腿关节伺服电机(5)连接，小腿支架(6)底端通过万向踝关节(7)连接脚掌托板(8)；平衡伺服舵机(2)设于护腰和臀部托架(1)背部，连杆(22)两端连接平衡伺服电机(21)转轴和舵锤(23)；控制器(9)设于护腰和臀部托架(1)背部，左、右甩手传感器(95)设于护腰和臀部托架(1)两侧并且信号输出端连接微处理器(92)，工作电源(91)输出端连接微处理器(92)和扩展电路(93)电源输入端，微处理器(92)经扩展电路(93)驱动大腿关节伺服电机(3)、小腿关节伺服电机(5)和平衡伺服电机(21)运行。本助步装置克服传统助步器材的缺陷，有效提高助步能力，并具有单腿站立不倒的特点，且结构简单，制作成本低，提高了性价比，具有良好的推广应用前景。

附图说明：

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型一种多用途智能助步装置机械结构示意图；

图2为本一种多用途智能助步装置中控制器(9)的原理框图。

具体实施方式：

实施例如图1和图2所示，本实用新型穿戴式机械腿智能助步装置，其特征在于：本装置包括护腰和臀部托架(1)、伺服舵机(2)、大腿关节伺服电机(3)、大腿支架(4)、小腿关节伺服电机(5)、小腿支架(6)、万向踝关节(7)、脚掌托板(8)和控制器(9)，所述大腿支架(4)顶端通过所述大腿关节伺服电机(3)设于所述护腰和臀部托架(1)两侧，所述小腿支架(6)顶端与大腿支架(4)底端通过所述小腿关节伺服电机(5)连接，所述小腿支架(6)底端通过所述万向踝关节(7)连接所述脚掌托板(8)；

所述伺服舵机(2)包括平衡伺服电机(21)、连杆(22)和舵锤(23)，所述平衡伺服舵机(2)1设于所述护腰和臀部托架(1)背部，所述连杆(22)两端分别连接所述平衡伺服电机(21)转轴和舵锤(23)；

所述控制器(9)包括工作电源(91)、微处理器(92)、扩展电路(93)、左甩手传感器(94)和右甩手传感器(95)，所述控制器(9)设于所述护腰和臀部托架(1)背部，所述左甩手传感器(94)和右甩手传感器(95)分别设于所述护腰和臀部托架(1)两侧并且信号输出端连接所述微处理器(92)，所述工作电源(91)输出端分别连接所述微处理器(92)和扩展电路(93)91电源输入端，所述微处理器(92)经扩展电路(93)分别驱动所述大腿关节伺服电机(3)、小腿关节伺服电机(5)和平衡伺服电机(21)运行。

优选的，所述左甩手传感器(94)和右甩手传感器(95)是加速度传感器。

优选的，所述大腿支架(4)和小腿支架(6)设有穿戴于人体大腿和小腿的松紧绑带(41)、(51)。

优选的，本装置还包括柔性护垫(11)，所述柔性护垫(11)设于所述护腰和臀部托架(1)的内表面。

优选的，本装置还包括安全绑带(12)，所述安全绑带(12)系于所述护腰和臀部托架(1)的开口侧。

本助步装置中护腰和臀部托架(1)是采用具有刚度材料制作的支架用于支承人的体重，托架内衬柔性护垫(11)，用于承托人的臀部，穿戴时对腰部具有保护作用，同时通过安全绑带(12)环绕人的腰部实现绑定作用以确保安全性；平衡伺服电机(21)、连杆(22)和舵锤(23)构成伺服舵机(2)，其作用是控制人体的平衡，当机械腿单腿站立时不会倾斜倒下；大腿关节伺服电机(3)驱动大腿关节动作，大腿支架(4)绑定并支撑人的大腿，小腿关节伺服电机(5)驱动小腿关节动作，小腿支架(6)绑定并支撑人的小腿，小腿支架(6)下端与万向踝关节(7)连接，方便脚掌托板(8)的活动，脚掌托板(8)承托人的脚掌帮助人提步。整个助步装置由控制器(9)实现控制，左甩手传感器(94)和右甩手传感器(95)感应检测人的甩手状态、信号经微处理器(92)处理后通过扩展电路(93)分别驱动大腿关节伺服电机(3)、小腿关节伺服电机(5)和平衡伺服电机(21)运行，协调机械腿的行走动作，实现助步的功能。