本發明專利技術公開了一種人體外骨骼仿生助行下肢及其控制方法，包括支撐架，支撐架兩邊固定有一支撐件，一支撐件下端與二支撐件上端轉動連接，二支撐件下端與三支撐件上端轉動連接，三支撐件下端與右腳踏轉動連接，一支撐件外側安裝有一電機，一電機通過一齒輪組驅動二支撐件轉動，二支撐件外側安裝有二電機，二電機通過二齒輪組驅動三支撐件轉動，三支撐件外側安裝有三電機，三電機通過三齒輪組驅動腳踏轉動。本發明專利技術以穿戴方式固定在兩條腿上，通過對正常行走一側腿上的三組編碼器，采集對應的三個電機的數據，再經過PLC控制器來驅動另一只腿上的三個電機工作。腿上的三個電機工作。腿上的三個電機工作。
【技術實現步驟摘要】
一種人體外骨骼仿生助行下肢及控制方法
[0001]本專利技術涉及人體外骨骼相關
，具體為一種人體外骨骼仿生助行下肢及控制方法。
技術介紹
[0002]目前腦梗死是導致人體半身或全身梗死喪失對身體的控制，形成偏癱或扭曲。又因為現在生活日趨安逸、飲食結構不合理、人體運動量降低，腦梗發生率從高齡向中齡轉向，40歲的年齡也可能因為出現因為腦梗導致行動不便，生活不能自理。
[0003]對于下肢肢體不便目前輔助行動工具有：輪椅：此工具只能解決身體的位置移動，乘用人不能自已行走，且不能按照自己的意愿坐、臥、行（電動輪椅是同樣的效果，只是解決了行動的動力問題）。
[0004]拐杖：對于上肢健全的人可以正常使用，而腦梗人員同時半腦梗死，同步上肢也受損傷，所以拐杖也不能完全使用的。
[0005]彈簧輔助：只是單一的回力裝置，對肢體的控制和行走沒有更多的自主控制。
[0006]高級機械肢體（人體外骨骼）：由微電腦控制電機，針對雙腿殘疾人員配合平衡輔助工具使用，行動較為方便，但成本過高，一般家庭經濟無法承受。
[0007]而目前還沒有針對單腿不便的人設計人體外骨骼來幫助人民日常生活。
技術實現思路
[0008]（一）解決的技術問題本專利技術要解決的技術問題是：通過采集一只腿的正常動作數據，來指導另外一只腿的行動動作。
[0009]（二）技術方案為了解決上述問題，本專利技術提供如下技術方案：一種人體外骨骼仿生助行下肢，包括支撐架，支撐架右邊固定有右一支撐件，右一支撐件下端與右二支撐件上端轉動連接，右二支撐件下端與右三支撐件上端轉動連接，右三支撐件下端與右腳踏轉動連接，所述右一支撐件外側安裝有右一電機，右一電機通過右一齒輪組驅動右二支撐件轉動，右二支撐件外側安裝有右二電機，右二電機通過右二齒輪組驅動右三支撐件轉動，右三支撐件外側安裝有右三電機，右三電機通過右三齒輪組驅動右腳踏轉動；支撐架左邊固定有左一支撐件，左一支撐件下端與左二支撐件上端轉動連接，左二支撐件下端與左三支撐件上端轉動連接，左三支撐件下端與左腳踏轉動連接，所述左一支撐件外側安裝有左一編碼器，左一編碼器通過左一齒輪組驅動來采集左二支撐件的擺動信號，左二支撐件外側安裝有左二編碼器，左二編碼器通過左二齒輪組驅動來采集左三支撐件的擺動信號，左三支撐件外側安裝有左三編碼器，左三編碼器通過左三齒輪組驅動來采集左腳踏的擺動信號。
[0010]左一編碼器、左二編碼器、左三編碼器分別安裝有與左一齒輪組、左二齒輪組、左三齒輪組匹配的圓錐齒輪，以便采集左一齒輪組、左二齒輪組、左三齒輪組的轉動信息。為了便于算法統一，左右兩側腿上的三個圓錐齒輪對應規格相同。
[0011]作為上一步優選方案，所述右二支撐件內側安裝有右大腿固定板，左二支撐件內側安裝有左大腿固定板，所述右三支撐件內側安裝有右小腿固定板，左三支撐件內側安裝有左小腿固定板。
[0012]作為上一步優選方案，所述右大腿固定板、左大腿固定板、右小腿固定板和左小腿固定板上均設置有一個透氣孔和四個固定孔。
[0013]作為上一步優選方案，所述右一支撐件、右二支撐件、右三支撐件、左一支撐件、左二支撐件、左三支撐件結構相同，所述左二支撐件包括支撐框，支撐框兩端內部分別固定有第一支撐板和第二支撐板，第一支撐板和第二支撐板上均設置有限位柱，所述第一支撐板和第二支撐板之間還設置有阻尼氣缸或氣彈簧。
[0014]作為上一步優選方案，所述左腳踏、右腳踏上均安裝有雷達或紅外傳感器。
[0015]作為上一步優選方案，所述支撐架還設置有收納槽和安裝孔，安裝孔內安裝有轉動的轉管，轉管兩端均突出于支撐架且和第一連接板一端固定連接，第一連接板另一端和第二連接板一端連接，第二連接板另一端和右一支撐件2固定連接。
[0016]一種人體外骨骼仿生助行控制方法，包括如下步驟：1）、通過編碼器讀取一側齒輪組轉動的運動信號，包括實時的轉動速度、時間、角度的數據，將數據合并為輸入信號；2）、將上述輸入信號輸送給PLC，通過PLC的時間處理差，感應一組動作的完成，將信號編輯成同等的數據指令并指示驅動另一側的電機，讓其按照一側肢體的形態進行動作，并完成一個動作組合；3）、PLC感應到上述動作組合完成后，繼續讀取一側肢體的三個編碼器信號數據，形成循環操作，達到正常動作的目的；4）、直至主體不在進行動作切斷數據讀取，動作結束。
[0017]作為上一步優選方案，所述步驟2）、步驟3）、步驟4）中動作包括：行走、蹲立、起臥和橫向側跨移步。
[0018]作為上一步優選方案，所述行走動作包括如下過程：a、打開行走開關PLC聯通編碼器，b、起步信號讀取，如沒有信號則電機待機，如有信號則c、調用起步程序驅動電機，調用起步程序驅動電機則起步動作開啟且d、進行行走信號讀取，行走信號讀取如無信號則調用結束程序電機待機，如有信號則e、循環調用編碼器信號驅動電機，循環調用編碼器信號驅動電機進行行走動作開啟且進行f、傳感器信號讀取，傳感器信號讀取如有信號則進行e如無信號則進行g調用結束程序電機待機，h、行走動作停止。
[0019]作為上一步優選方案，所述蹲立動作包括如下過程：a）、打開運行開關PLC聯通編碼器，b）、蹲立信號讀取，如沒有信號則電機待機，如有信號則c）、即時驅動電機隨動，即時驅動電機隨動進行蹲立動作開啟且進行d）、角度信號讀取，角度信號讀取進行調用結束程序電機待機，角度信號讀取無信號則進行c），角度信號讀取有信號進行e）、即時驅動電機達到限定角度停機，f）、保持蹲立姿態。
[0020]作為上一步優選方案，所述起臥動作包括如下過程：A、打開運行開關PLC聯通編碼
器，B、監測關節角度，不符合電機不動作然后進行調整肢體狀態，監測關節角度符合條件進行C、調用起臥程序電機運行，D、起臥動作開啟或運行結束。
[0021]作為上一步優選方案，所述橫向側跨動作包括如下過程：A）、打開運行開關PLC聯通編碼器，B）、監測橫跨信號指令，無信號電機不動作，有信號進行C）、調用橫跨程序電機運行，橫跨動作開啟或循環步驟C）和步驟B）或運行結束。
[0022]（三）有益效果本專利技術的有益效果在于：（1）本專利技術以穿戴方式固定在兩條腿上，通過對正常行走一側腿上的三組編碼器，采集對應的三個電機的數據，再經過PLC控制器來驅動另一只腿上的三個電機工作。正常肢體的行走為自由狀態，殘疾肢體為跟隨運動，保持步伐的速度和角度與正常肢體的速度和角度一致，從而達到兩條腿均正常行走的目的；（2）本專利技術六個支撐件的長短均可以調節，能適用不同腿長的人使用，而且都設置有限位柱，防止電機驅動角度過大給使用者帶來危險；（3）本專利技術左右腿支撐架為對稱結構，左右支撐架上均預留電機和編碼器的安裝位置，根據患者實際左右腿情況，在需要輔助行走的下肢側安裝對應電機裝置。
[0023]（4）本專利技術在支撐架上設置安裝孔，安裝孔內安裝有轉管結構，能夠使使用者的左右腿側可向兩側跨步移動。
[0024]（5）本專利技術結構簡單，使用方便，功能比較本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
1.一種人體外骨骼仿生助行下肢，包括支撐架(1)，支撐架(1)右邊固定有右一支撐件(2)，右一支撐件(2)下端與右二支撐件(5)上端轉動連接，右二支撐件(5)下端與右三支撐件(9)上端轉動連接，右三支撐件(9)下端與右腳踏(10)轉動連接，所述右一支撐件(2)外側安裝有右一電機(3)，右一電機(3)通過右一齒輪組(4)驅動右二支撐件(5)轉動，右二支撐件(5)外側安裝有右二電機(7)，右二電機(7)通過右二齒輪組(8)驅動右三支撐件(9)轉動，右三支撐件(9)外側安裝有右三電機(12)，右三電機(12)通過右三齒輪組(13)驅動右腳踏(10)轉動；支撐架(1)左邊固定有左一支撐件(14)，左一支撐件(14)下端與左二支撐件(17)上端轉動連接，左二支撐件(17)下端與左三支撐件(21)上端轉動連接，左三支撐件(21)下端與左腳踏(25)轉動連接，所述左一支撐件(14)外側安裝有左一編碼器(15)，左一編碼器(15)通過左一齒輪組(16)驅動來采集左二支撐件(17)的擺動信號，左二支撐件(17)外側安裝有左二編碼器(19)，左二編碼器(19)通過左二齒輪組(20)驅動來采集左三支撐件(21)的擺動信號，左三支撐件(21)外側安裝有左三編碼器(23)，左三編碼器(23)通過左三齒輪組(24)驅動來采集左腳踏(25)的擺動信號；所述左腳踏(25)、右腳踏(10)上均安裝有雷達或紅外傳感器(26)。2.根據權利要求1所述的一種人體外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述右二支撐件(5)內側安裝有右大腿固定板(6)，左二支撐件(17)內側安裝有左大腿固定板(18)，所述右三支撐件(9)內側安裝有右小腿固定板(11)，左三支撐件(21)內側安裝有左小腿固定板(22)。3.根據權利要求1所述的一種人體外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述右大腿固定板(6)、左大腿固定板(18)、右小腿固定板(11)和左小腿固定板(22)上均設置有一個透氣孔(18a)和四個固定孔(18b)。4.根據權利要求1所述的一種人體外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述右一支撐件(2)、右二支撐件(5)、右三支撐件(9)、左一支撐件(14)、左二支撐件(17)、左三支撐件(21)結構相同，所述左二支撐件(17)包括支撐框(17e)，支撐框(17e)兩端內部分別固定有第一支撐板(17a)和第二支撐板(17b)，第一支撐板(17a)和第二支撐板(17b)上均設置有限位柱(17c)，所述第一支撐板(17a)和第二支撐板(17b)之間還設置有阻尼氣缸(17f)或氣彈簧。5.根據權利要求1所述的一種人體外骨骼仿生助行下肢，其特征在于：所述支撐架(1)還設置有收納槽(1a)和安裝孔(1b)，安裝孔(1b)內安裝有轉動的轉管...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊波，
申請(專利權)人：宿遷市玉合軒科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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