一种助行机器人装置的制作方法

本发明属于外骨骼机器人技术领域，具体的说，涉及一种助行机器人装置。

背景技术：

目前很多徒步爱好者不仅仅局限于徒步锻炼，他们越来越多的会通过徒步到偏远难行的地方去观赏不一样的风景，这样的徒步会对人体造成很大的负担，降低徒步速率。虽然目前出现了许多的外骨骼助行机器人，主要结构为两侧使用无刷电机+齿轮或谐波减速器，包含控制电路和各种运动传感器，腰部结构包含提供能量的锂电池，整体构架结实，牢固。但是主要有以下缺点：整体结构很重，不方便携带；电池容量小，续航能力差；成本高，主要应用于在军事领域，普及大众非常困难，也不能适用于徒步爱好者，因此，急需一种针对大众徒步爱好者的、辅助步行的交通工具。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种助行机器人装置，无电机、减速器、电控板、电池等，更轻便，方便携带，采用机械助力，充分利用人体步行时，大腿下落时的剩余能量压缩弹簧，为下次迈步储能，不使用电池，绿色环保，解决了结构复杂程度导致的成本太高的问题。

本发明目的是这样实现的：

一种助行机器人装置，其关键在于：包括一对对称设置的摆臂机构、连接在两摆臂机构之间并位于上部的腰带、设于摆臂机构下部的绑带，每个所述摆臂机构均包括挂架、安装板、盘形的凸轮、从动件和摇杆，所述挂架通过腰带夹与所述腰带固定连接，所述安装板固定安装于挂架上，所述安装板上设有凸轮旋转轴，所述凸轮通过凸轮旋转轴转动地设置在所述安装板上，所述从动件安装于所述安装板上，并通过弹性机构与所述凸轮的边缘抵接，所述凸轮推动从动件在垂直于凸轮转轴的平面内做往复运动，所述弹性机构在压缩储能和伸展释放之间切换；所述凸轮上固定所述摇杆，所述摇杆的下端均设置所述绑带，该摇杆与凸轮保持同步转动。

采用上述结构，安装板连同挂架一起通过腰带与人体腰部锁紧固定，摇杆则向下延伸至大腿部，并通过绑带束缚在大腿上，休走时，大腿自然落下，摇杆推动凸轮转动，凸轮推动从动件运动并压缩弹性机构，弹性机构储能，当大腿抬起时，弹性机构伸展并释放能量，通过弹力释放至从动件并辅助推动凸轮，使大腿受到向上抬起的助力，降低大腿抬起受力，从而起到省力的作用。

优选地，上述摇杆向下转动时，所述凸轮推动从动件并压缩弹性机构进行储能；所述摇杆向上转动时，所述弹性机构伸展释放，为从动件返程提供辅助动力。采用上述结构，更方便适用于腿部的助行。

进一步地，上述从动件包括摆杆和抵接头，所述摆杆沿所述凸轮的切线方向设置，该摆杆一端与所述安装板铰接，该摆杆的另一端安装所述抵接头，该抵接头一侧与凸轮边缘抵接，另一侧连接所述弹性机构。采用上述结构，抵接头通过摆杆连接并摆动，通过弹性机构将抵接头与凸轮压紧抵接，始终与凸轮保持抵接状态。

进一步地，上述弹性机构为压簧，该压簧的中部套设有导向环，该导向环固定设于所述安装板上，所述压簧的一端与抵接头抵接，该压簧的另一端抵接压力调整机构。

采用上述结构，压簧使用寿命长，而且更换方便，成本低，能够根据不同的使用对象，选择不同弹性的弹簧，安装好的压簧，还能够通过压力调整机构调整压簧的压缩量，进一步调整弹性，能够随时控制弹力。

更进一步，上述压力调整机构包括设有外螺纹的转动帽、设有内螺纹螺帽，所述转动帽与所述螺帽螺纹连接，该转动帽转动伸出所述螺帽后与所述压簧抵接，所述压簧与转动帽的抵接端设有套环，该压簧通过套环限位套设在转动帽的限位槽内。

采用上述结构，转动帽与螺母相对转动，转动帽向内推动压簧压紧，提高压缩量，增大弹力，转动帽向外拉动压簧伸展，减小压缩量，降低弹力。

优选地，上述抵接头为滚轮或轴承，该抵接头部罩有连接罩，所述弹性机构与连接罩抵接。

采用上述结构，滚轮或轴承能够转动，减小抵接头与凸轮之间的摩擦力，而连接罩则能够保护抵接头，而且方便弹性机构与其抵接。

优选地，上述安装板的边缘设有加强框，该加强框在摇杆转动的范围内设有让开摇杆的缺口，该缺口的作为摇杆的限位区。

采用上述结构，加强框能够提高安装板的强度，从而降低安装板的厚度，缺口部分能够为摇杆的摆动提供空间并对其进行限位。

优选地，上述安装板和凸轮上均开有减重孔。降低整体摆臂机构的重量，降低人体负重。

优选地，上述安装板设于所述挂架的外侧面，所述凸轮、弹性机构和摇杆均设于安装板的外侧面。采用该结构，内侧面用于佩戴，安装于外侧面则不会对肢体运动造成干涉，活动更加流畅。

有益效果：

1、无电机、减速器、电控板、电池等，更轻便，方便携带，采用机械助力，充分利用人体步行时，大腿下落时的剩余能量压缩弹簧，为下次迈步储能，不使用电池，绿色环保。

2、适用于缓解长距离途步旅游、出行出现的腿部疲劳，提高行走乐趣，减少大腿肌肉行走强度，保护膝关节。

3、设计新的简单、有效的结构，重量轻便于携带，极大降低制造成本和购买成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1中摆臂机构的放大图；

附图标记说明：

21为腰带、22为绑带、23为腰带夹、1为挂架、2为安装板、3为凸轮、4为从动件、4a为摆杆、4b为抵接头、5为凸轮旋转轴、6为弹性机构、7为摇杆、8为导向环、9a为转动帽、9b为螺帽、10为连接罩、11为加强框、11a为缺口、12为减重孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、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发明和简化描述，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发明的限制。

实施例

如图1和2所示：一种助行机器人装置，由一对对称设置的摆臂机构、连接在两摆臂机构之间并位于上部的腰带21、设于摆臂机构下部的绑带22组成，如图1和2和3所示：每个所述摆臂机构均由挂架1、安装板2、盘形的凸轮3、从动件4和摇杆7组成，所述挂架1通过腰带夹23与所述腰带21固定连接，所述安装板2设于所述挂架1的外侧面，所述安装板2固定安装于挂架1上，所述安装板2上设有凸轮旋转轴5，所述凸轮3通过凸轮旋转轴5转动地设置在所述安装板2上。所述安装板2和凸轮3上均开有减重孔12。

如图1和3所示：所述从动件4安装于所述安装板2上，并通过弹性机构6与所述凸轮3的边缘抵接，所述从动件4由摆杆4a和抵接头4b组成，所述摆杆4a沿所述凸轮3的切线方向设置，该摆杆4a一端与所述安装板2铰接，该摆杆4a的另一端安装所述抵接头4b，该抵接头4b一侧与凸轮3边缘抵接，另一侧通过连接罩与所述弹性机构6抵接。所述凸轮3推动从动件4在垂直于凸轮3转轴的平面内做往复运动，所述弹性机构6在压缩储能和伸展释放之间切换。所述弹性机构6为压簧，该压簧的中部套设有导向环8，该导向环8固定设于所述安装板2上，所述压簧的一端与抵接头4b抵接，该压簧的另一端抵接压力调整机构。所述压力调整机构由设有外螺纹的转动帽9a、设有内螺纹螺帽9b组成，所述转动帽9a与所述螺帽9b螺纹连接，该转动帽9a转动伸出所述螺帽9b后与所述压簧抵接，所述压簧与转动帽9a的抵接端设有套环，该压簧通过套环限位套设在转动帽9a的限位槽内。

如图1和2和3所示：所述凸轮3上固定设置所述摇杆7，所述摇杆7的下端均设置所述绑带22，该摇杆7与凸轮3保持同步转动。所述安装板2的边缘设有加强框11，该加强框11在摇杆7转动的范围内设有让开摇杆7的缺口11a，该缺口11a的作为摇杆7的限位区。所述摇杆7向下转动时，所述凸轮3推动从动件4并压缩弹性机构6进行储能；所述摇杆7向上转动时，所述弹性机构6伸展释放，为从动件4返程提供辅助动力。所述凸轮3、弹性机构6和摇杆7均设于安装板2的外侧面。

工作原理：

安装板连同挂架一起通过腰带21与人体腰部锁紧固定，摇杆则向下延伸至大腿部，并通过绑带22束缚在大腿上，休走时，大腿自然落下，摇杆推动凸轮转动，凸轮推动从动件运动并压缩弹性机构，弹性机构储能，当大腿抬起时，弹性机构伸展并释放能量，通过弹力释放至从动件并辅助推动凸轮，使大腿受到向上抬起的助力，降低大腿抬起受力，从而起到省力的作用。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。