(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210846884.7 (22)申请日 2022.07.19 (71)申请人 宿迁市玉合轩科技有限公司 地址 223800 江苏省 宿迁市宿城区文体馆 东侧5楼5 03室 (72)发明人 杨波　 (74)专利代理 机构 南京天华专利代理有限责任 公司 32218 专利代理师 李程 (51)Int.Cl. A61H 3/00(2006.01) B25J 9/00(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种人体 外骨骼仿生助行 下肢及控制方法 (57)摘要 本发明公开了一种人体外骨骼仿生助行下 肢及其控制方法， 包括支撑架， 支撑架两边固定 有一支撑件， 一支撑件下端与二支撑件上端转动 连接， 二支撑件下端与三支撑件上端转动连接， 三支撑件下端与右脚踏转动连接， 一支撑件外侧 安装有一电机， 一电机通过一齿轮组驱动二支撑 件转动， 二支撑件外侧安装有二电机， 二电机通 过二齿轮组驱动三支撑件转动， 三支撑件外侧安 装有三电机， 三电机通过三齿轮组驱动脚踏转 动。 本发明以穿戴方式固定在两条腿上， 通过对 正常行走一侧腿 上的三组编码器， 采集对应的三 个电机的数据， 再经过PLC控制器来驱动另一只 腿上的三个电机 工作。 权利要求书2页 说明书7页 附图8页 CN 115227553 A 2022.10.25 CN 115227553 A 1.一种人体外骨骼仿生助行下肢， 包括支撑架(1)， 支撑架(1)右边固定有右一支撑件 (2)， 右一支撑件(2)下端与右二支撑件(5)上端转动连接， 右二支撑件(5)下端与右三支撑 件(9)上端转动连接， 右三支撑件(9)下端与右脚踏(10)转动连接， 所述右一支撑件(2)外侧 安装有右一电机(3)， 右一电机(3)通过右一齿轮组(4)驱动右二支撑件(5)转动， 右二支撑 件(5)外侧安装有右二电机(7)， 右二电机(7)通过右二齿轮组(8)驱动右三支撑件(9)转动， 右三支撑件(9)外侧安装有右三电机(12)， 右三电机(12)通过右三齿轮组(13)驱动右脚踏 (10)转动； 支撑架(1)左边固定有左一支撑件(14)， 左一支撑件(14)下端与左二支撑件(17)上端 转动连接， 左二支撑件(17)下端与左三支撑件(21)上端转动连接， 左三支撑件(21)下端与 左脚踏(25)转动 连接， 所述左 一支撑件(14)外侧安装有左 一编码器(15)， 左 一编码器(15) 通过左一齿轮组(16)驱动来采集左二支撑件(17)的摆动信号， 左二支撑件(17)外侧安装有 左二编码器(19)， 左二编码器(19)通过左二齿轮组(20)驱动来采集左三支撑件(21)的摆动 信号， 左三支撑件(21)外侧安装有左 三编码器(23)， 左 三编码器(23)通过左 三齿轮组(24) 驱动来采集左脚踏(25)的摆动信号； 所述左脚踏(25)、 右脚踏(10)上均安装有雷达或红外传感器(26)。 2.根据权利要求1所述的一种人体外骨骼仿生助行下肢， 其特征在于： 所述右二支撑件 (5)内侧安装有右大腿固定板(6)， 左 二支撑件(17)内侧安装有左大腿固定板(18)， 所述右 三支撑件(9)内侧安装有右小腿固定板(11)， 左三支撑件(21)内侧安装有左小腿固定板 (22)。 3.根据权利要求1所述的一种人体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)上均设置有一个透气孔 (18a)和四个固定孔(18b)。 4.根据权利要求1所述的一种人体外骨骼仿生助行下肢， 其特征在于： 所述右一支撑件 (2)、 右二支撑件(5)、 右三支撑件(9)、 左一支撑件(14)、 左二支撑件(17)、 左三支撑件(21) 结构相同， 所述左 二支撑件(17)包括支撑框(17e)， 支撑框(17e)两端 内部分别固定有第一 支撑板(17a)和第二支撑板(17b)， 第一支撑板(17a)和第二支撑板(17b)上均设置有限位柱 (17c)， 所述第一支撑 板(17a)和第二支撑 板(17b)之间还设置有阻尼气缸(17f)或气弹簧。 5.根据权利要求1所述的一种人体外骨骼仿生助行下肢， 其特征在于： 所述支撑架(1) 还设置有收纳槽(1a)和安装孔(1b)， 安装孔(1b)内安装有转动的转管(27b)， 转管(27b)两 端均突出于支撑架(1)且和第一连接板(27a)一端固定连接， 第一连接板(27a)另一端和第 二连接板(27)一端连接， 第二连接 板(27)另一端和右一支撑件(2)固定连接 。 6.一种人体外骨骼仿生助行控制方法， 包括如下步骤： 1） 、 通过编码器读取一侧齿轮组转动的运动信号， 包括实时的转动速度、 时间、 角度的 数据， 将数据合并为输入信号； 2） 、 将上述输入信号输送给PLC， 通过PLC的时间处理差， 感应一组动作的完成， 将信号 编辑成同等的数据指令并指示驱动另一侧的电机， 让其按照一侧肢体的形态进行动作， 并 完成一个动作组合； 3） 、 PLC感应到上述动作组合完成后， 继续读取一侧肢体的三个编码器信号数据， 形成 循环操作， 达 到正常动作的目的；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115227553 A 24） 、 直至主体不在进行动作切断数据读取， 动作结束。 7.根据权利要求6所述的一种人体外骨骼仿生助行控制方法， 其特征在于： 所述步骤 2） 、 步骤3） 、 步骤4） 中动作包括： 行 走、 蹲立、 起卧和横向侧跨移步。 8.根据权利要求7所述的一种人体外骨骼仿生助行控制方法， 其特征在于： 所述行走动 作包括如下过程： a、 打开行走开关PLC联通编码器， b、 起步信号读取， 如没有信号则电机待 机， 如有信号则c、 调用起步程序驱动电机， 调用起步程序驱动电机则起步动作开启且d、 进 行行走信号读取， 行走信号读取如无信号则调用结束程序电机待机， 如有信号则e、 循环调 用编码器信号驱动电机， 循环调用编码器信号 驱动电机进行行走动作开启且进 行f、 传感器 信号读取， 传感器信号读取如有信号则进行e如无信号则进行g调用结束程序电机待机， h、 行走动作停止 。 9.根据权利要求7所述的一种人体外骨骼仿生助行控制方法， 其特征在于： 所述蹲立动 作包括如下过程： a） 、 打开运行开关PLC联通编码器， b） 、 蹲立信号读取， 如没有信号则电机 待机， 如有信号则c） 、 即时驱动电机随动， 即时驱动电机随动进行蹲立动作开启且进行d） 、 角度信号读取， 角度信号读取进 行调用结束程序电机待机， 角度信号读取无信号则进 行c） ， 角度信号读取有信号进行 e） 、 即时驱动电机 达到限定角度停机， f） 、 保持蹲立姿态。 10.根据权利要求7所述的一种人体外骨骼仿生助行控制方法， 其特征在于： 所述起卧 动作包括如下过程： A、 打开运行开关PLC联通编码器， B、 监测关节角度， 不符合电机不动作 然后进行调整肢体状态， 监测关节角度符合条件进行C、 调用起卧程序电机运行， D、 起卧动 作开启或运行 结束。 11.根据权利要求7所述的一种人体外骨骼仿生助行控制方法， 其特征在于： 所述横向 侧跨动作包括如下过程： A） 、 打开运行开关PLC联通编码器， B） 、 监测横跨信号指令， 无信号 电机不动作， 有信号进行C） 、 调用横跨程序电机运行， 横跨动作开启或循环步骤C） 和步骤B） 或运行结束。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115227553 A 3