一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的製造方法與工藝

2023-05-01 06:51:02 3

本發明涉及仿生助力機械領域，尤其是涉及一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿。

背景技術：
在現在的社會中，隨著科學技術的進步，全國有很多下肢癱瘓或是下肢行動不便的人，針對此類問題市場上出現了很多種康復裝置，但是結構都很複雜或是沒有單一針對腿部進行康復治療的康復產品。而針對腿部康復治療，需要一種結構簡單且能滿足夠引導腿部進行步態訓練和步態運動的機械裝置；此外對於需要長時間步行的人而言，如果能有一種根據腿部的運動特點,通過檢測使用者小腿肌肉的神經電信號為腿部行走提供一定的助力，將大大降低其身體的疲勞度。

技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：為了克服上述中存在的問題，提供了一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿，其結構合理，具有結構簡單、使用方便、安全可靠、智能化程度高等優點，有效解決現在腿部助力機械太少的問題。本發明解決其技術問題所採用的技術方案是：一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿，包括腿部束帶、支撐機構、動力機構、施力柱以及助力板，所述的腿部束帶是設置在小腿部，腿部束帶內側設置有若干肌電傳感器，腿部束帶的外側設置有加速傳感器以及微控制器；所述的支撐機構是固定於腿部束帶上；支撐機構包括支撐板以及固定設置在支撐板上的環形板；所述的支撐板上設置有支撐軸；所述的環形板上對稱設置有擋板、滑槽；所述的動力機構包括對稱設置在環形板上的電機、絲槓、緩衝彈簧以及弧形板；所述電機的主軸穿過擋板與絲槓相互傳動連接，電機主軸上套設有緩衝彈簧，且緩衝彈簧的兩端是分別與擋板、電機相互抵接；所述弧形板的兩端是分別與兩根絲槓相互螺紋連接；所述的施力柱上端是與弧形板相互鉸接，施力柱中端是與支撐軸相互鉸接；所述的助力板是與支撐板相互鉸接；所述的助力板包括相互鉸接的前板以及後板；所述的後板上設置有第一凹槽、第二凹槽，第一凹槽、第二凹槽內分別設置有踏板，踏板的一端是與助力板相互鉸接，踏板另一端的下方設置有第一助力彈簧；所述助力板的一端固定設置有第二助力彈簧，所述的支撐板上設置有連接凸塊，所述的連接凸塊與第二助力彈簧之間通過拉索相互連接；所述的連接凸塊上設置有螺紋孔，螺紋孔內螺紋連接有套筒，套筒是與拉索相互固定連接，所述的套筒上設置有調節螺母。進一步的，所述的腿部束帶開口上設置有卡扣。進一步的，所述的前板、後板上分別設置有用於固定腳部的卡環。進一步的，所述的擋板與環形板是一體式結構。進一步的，所述的電機上設置有滑塊，滑塊是與滑槽相互滑動連接。進一步的，所述的後板上設置有第一壓力傳感器，所述的後板上設置有第二壓力傳感器。進一步的，所述的微控制器是分別與肌電傳感器、加速傳感器、電機、第一壓力傳感器、第二壓力傳感器相互電性連接。進一步的，本發明所需的電力能源由外部可穿戴式電池組供給。本發明的有益效果是：一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿，包括腿部束帶、支撐機構、動力機構、施力柱以及助力板，腿部束帶將支撐機構固定於小腿部，腿部束帶內側設置的若干肌電傳感器通過檢測小腿的皮表電信號判斷小腿的運動狀態，動力機構帶動施力柱運動為腿部添加行走助力，而動力機構的電機是與支撐機構中的支撐板相互滑動連接，避免在施力柱突然受到外力導致使用人員重心不穩而摔倒；第二助力彈簧和拉索的配合，在使用人員前進時往前邁的腿將拉伸第二助力彈簧蓄能，當同一條腿著地將身體往前推時第二助力彈簧內的勢能轉化成向前的動力；助力板通過設置在腳底的第一助力彈簧為使用人員抬腿時提供助力；其結構合理，具有結構簡單、使用方便、安全可靠、智能化程度高等優點，有效解決現在腿部助力機械太少的問題。附圖說明下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的整體結構示意圖；圖2是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的腿部束帶與支撐機構連接結構示意圖；圖3是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的支撐板結構示意圖；圖4是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的連接凸塊結構示意圖；圖5是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的動力機構結構示意圖；圖6是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的助力板俯視結構示意圖；圖7是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的助力板剖面結構示意圖；圖8是本發明所述一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿的電子元器件連接結構示意圖。附圖中標記分述如下：1、腿部束帶，11、肌電傳感器，12、加速傳感器，13、微控制器，14、卡扣，2、支撐機構，21、支撐軸，22、環形板，23、支撐板，24、擋板，25、滑槽，26、連接凸塊，261、套筒，262、調節螺母，27、拉索，28、第二助力彈簧，3、動力機構，31、電機，32、絲槓，33、緩衝彈簧，34、弧形板，4、施力柱，5、助力板，51、卡環，52、後板，521、第一凹槽，522、第二凹槽，523、第一壓力傳感器，524、第一助力彈簧，525、踏板，53、前板，531、第二壓力傳感器。具體實施方式現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。如圖1所示的一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿，包括腿部束帶1、支撐機構2、動力機構3、施力柱4以及助力板5，所述的腿部束帶1是設置在小腿部，腿部束帶1內側根據小腿肌肉位置設置有若干肌電傳感器11，腿部束帶1的外側設置有用於檢測腿部運動狀態的加速傳感器12以及微控制器13；在一種實施例中，所述的腿部束帶1開口上設置有卡扣14。在另一種實施例中，所述的腿部束帶1開口上設置有子母扣或者魔術貼用於閉合腿部束帶1上的開口。如圖2、圖3所示，所述的支撐機構2是固定於腿部束帶1上；支撐機構2包括支撐板23以及固定設置在支撐板23上的環形板22；所述的支撐板23上設置有支撐軸21；所述的擋板24與環形板22是一體式結構。所述的環形板22上對稱設置有擋板24、滑槽25；所述的支撐板23與小腿後側貼合，且與小腿後側貼合面為弧面結構。在一種實施例中，支撐板23可由橡膠等柔性材料製成，在另一種實施例中，支撐板23由鋼板等非柔性材料製成。如圖1、圖5所示，所述的動力機構3包括對稱設置在環形板22上的電機31、絲槓32、緩衝彈簧33以及弧形板34；所述電機31的主軸穿過擋板24與絲槓32相互傳動連接，電機31主軸上套設有緩衝彈簧33，且緩衝彈簧33的兩端是分別與擋板24、電機31相互抵接；所述弧形板34的兩端是分別與兩根絲槓32相互螺紋連接；所述的環形板22上設置有滑槽25，所述的電機31上設置有滑塊，滑塊是與滑槽25相互滑動連接。在一種可能的實施例中，電機31、絲槓32由電動缸代替，電動缸與滑槽25相互滑動連接，電動缸的主軸依次穿過緩衝彈簧33、擋板24與弧形板34螺紋連接。在一種可能的實施例中，電機31、絲槓32由液壓缸或者氣缸代替，液壓缸或者氣缸與滑槽25相互滑動連接，液壓缸或者氣缸的主軸依次穿過緩衝彈簧33、擋板24與弧形板34固定連接。如圖1所示，所述的施力柱4上端是與支撐板23相互鉸接，施力柱4中端是與支撐軸21相互鉸接；施力柱4為「<」形結構，當弧形板34帶動施力柱4前後運動時施力柱4下端頂起腳後跟，為抬腳提供助力，當施力柱4不足以抬起腳後跟或者突然受力(如使用人員突然後退)時，施力柱4向前回縮，施力柱4上的力反作用於電機31，電機31在緩衝彈簧33和滑槽25的作用下做緩衝運動，避免對動力機構2和使用人員造成損傷。如圖6、圖7所示，所述的助力板5是與支撐板23相互鉸接；所述的助力板5包括相互鉸接的前板53以及後板52；所述的後板52上設置有第一凹槽521、第二凹槽522，第一凹槽521、第二凹槽522內分別設置有踏板525，踏板525的一端是與助力板5相互鉸接，踏板525另一端的下方設置有第一助力彈簧524；第一助力彈簧524推動踏板525，為抬腳提供助力。所述的後板52上設置有第一壓力傳感器523，所述的前板53上設置有第二壓力傳感器531。第一壓力傳感器523、第二壓力傳感器531分別用於檢測前腳掌、後腳掌的受力情況，結合兩個壓力傳感器受力情況以及受力情況發生變化的時間長短，以此判斷腿部處於前進還是後退狀態，進而控制動力機構2提供助力。如先檢測到第二壓力傳感器531受力，隨後檢測到第一壓力傳感器523，則動力機構2不動作；又例如先檢測到第一壓力傳感器523受力，隨後檢測到第二壓力傳感器531受力，則判斷處於前進狀態，當第一壓力傳感器523失去受力時控制動力機構2動作為抬腿提供助力。如圖1所示，所述助力板5的一端固定設置有第二助力彈簧28，所述的支撐板23上設置有連接凸塊26，所述的連接凸塊26與第二助力彈簧28之間通過拉索27相互連接；所述的連接凸塊26上設置有螺紋孔，螺紋孔內螺紋連接有套筒261，套筒261是與拉索27相互固定連接，所述的套筒261上設置有調節螺母262。第二助力彈簧28和拉索27的配合，在使用人員前進時往前邁的腿將拉伸第二助力彈簧28蓄能，當同一條腿著地將身體往前推時第二助力彈簧28內的勢能轉化成向前的動力，調節螺母262則用於調節拉索27的長度。所述的前板53、後板52上分別設置有用於固定腳部的卡環51。在一種可能的實施例中，前板53、後板52上設置有用於固定腳部的綁帶。如圖9所示，所述的微控制器13是分別與肌電傳感器11、加速傳感器12、電機31、第一壓力傳感器523、第二壓力傳感器531相互電性連接。傳感器為微控制器13檢測腿部運動數據，微控制器13經過分析目前所處的運動狀態，並以此控制電機31的動作，而本發明所需的電源則有外部供給。本發明所需的電力能源由外部可穿戴式電池組供給，可穿戴式電池組可以是設置於外部的移動電源，或者本發明所需的電力能源是由可穿戴的發電裝置供給。本發明所述的一種模擬神經電信號的增強型智能仿生助力機械腿，包括腿部束帶、支撐機構、動力機構、施力柱以及助力板，腿部束帶將支撐機構固定於小腿部，腿部束帶內側設置的若干肌電傳感器通過檢測小腿的皮表電信號判斷小腿的運動狀態，動力機構帶動施力柱運動為腿部添加行走助力，而動力機構的電機是與支撐機構中的支撐板相互滑動連接，避免在施力柱突然受到外力導致使用人員重心不穩而摔倒；第二助力彈簧和拉索的配合，在使用人員前進時往前邁的腿將拉伸第二助力彈簧蓄能，當同一條腿著地將身體往前推時第二助力彈簧內的勢能轉化成向前的動力；助力板通過設置在腳底的第一助力彈簧為使用人員抬腿時提供助力；其結構合理，具有結構簡單、使用方便、安全可靠、智能化程度高等優點，有效解決現在腿部助力機械太少的問題。以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的範圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性範圍並不局限於說明書上的內容，必須要根據權利要求範圍來確定其技術性範圍。