一種可飛行外骨骼的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可飛行外骨骼，包括帶翼背架、下肢外骨骼基體，能量儲蓄裝置和控制電路板，下肢外骨骼基體包括髖部件，以及兩條結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置于髖部件兩側(cè)的支撐腿，支撐腿包括由上至下依次連接的大腿模塊、小腿模塊和鞋模塊，大腿模塊和小腿模塊上均設(shè)有固連懸槳的飛行驅(qū)動裝置，帶翼背架上設(shè)有螺旋槳組件和控制手柄組件，能量儲蓄裝置和控制電路板安裝于背板下部，背板安裝于髖部件上。該可飛行外骨骼，可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動模式，既能實(shí)現(xiàn)垂直起降和飛行，又能實(shí)現(xiàn)地面助力助行，使人體能夠快速行動。實(shí)用價值大，值得在業(yè)內(nèi)推廣。
【專利說明】
一種可飛行外骨骼
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可飛行外骨骼。
【背景技術(shù)】
[0002]目前外骨骼普遍用于負(fù)重助力和康復(fù)助力，是穿戴在操縱者身上的一種典型的生-機(jī)-電一體化智能裝置，可以顯著地提高操縱者的運(yùn)動性能，增強(qiáng)了激動能力。由于外骨骼在各個領(lǐng)域發(fā)揮的作用十分巨大，使得其發(fā)展前景十分廣闊。
[0003]現(xiàn)有的外骨骼按照仿生部位分為下肢外骨骼、上肢外骨骼、手掌/手指外骨骼和全身外骨骼;按照機(jī)器人運(yùn)動方式分為作動型機(jī)器人和助力型機(jī)器人。但是，它們的共同功能都是在地面用于協(xié)同輔助人體的基本運(yùn)動、提高基本運(yùn)動的性能。
[0004]隨著外骨骼智能化、多樣化的發(fā)展，外骨骼除了能輔助人體完成基本的地面動作外，還需要能幫助人類進(jìn)行飛行，實(shí)現(xiàn)能夠翱翔藍(lán)天的愿望，從而拓展人類的交通方式，大大提高了便利性和機(jī)動性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種可實(shí)現(xiàn)垂直起降和飛行，同時具備地面助力助行功能的可飛行外骨骼。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種可飛行外骨骼，包括帶翼背架、下肢外骨骼基體，能量儲蓄裝置和控制電路板，其中，
[0007]所述下肢外骨骼基體包括髖部件，以及兩條結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置于髖部件兩側(cè)的支撐腿，所述支撐腿包括由上至下依次連接的大腿模塊、小腿模塊和鞋模塊，所述大腿模塊和小腿模塊上分別設(shè)置有飛行驅(qū)動裝置一和飛行驅(qū)動驅(qū)動裝置二，所述飛行驅(qū)動裝置一和飛行驅(qū)動驅(qū)動裝置二的輸出軸分別固定連接有旋槳一和旋槳二；
[0008]所述帶翼背架包括背板和垂直設(shè)置于背板上部外側(cè)的翼板，所述翼板上設(shè)置有螺旋槳組件，所述背板上部相對于翼板的另一側(cè)設(shè)置有控制手柄組件，所述能量儲蓄裝置和控制電路板安裝于背板下部，所述背板的下端安裝于髖部件上；
[0009]所述能量儲蓄裝置、螺旋槳組件、飛行驅(qū)動裝置一和飛行驅(qū)動裝置二、大腿模塊、小腿模塊、控制手柄組件均與控制電路板電連接，所述能量儲蓄裝置用于為所述可飛行外骨骼提供運(yùn)動能量。
[0010]優(yōu)選地，所述螺旋槳組件包括涵道風(fēng)扇、基座、電機(jī)，以及安裝于翼板下側(cè)的變速控制箱，所述翼板上設(shè)有通孔，所述基座安裝于通孔內(nèi)，所述涵道風(fēng)扇安裝于基座內(nèi)，所述電機(jī)安裝于基座上且其輸出軸與涵道風(fēng)扇固定連接，所述變速控制箱一端與基座機(jī)械連接，另一端與控制電路板電連接。
[0011]優(yōu)選地，所述基座與所述通孔轉(zhuǎn)動連接，使所述涵道風(fēng)扇和電機(jī)可隨基座繞所述通孔的連心線轉(zhuǎn)動。
[0012]優(yōu)選地，所述大腿模塊包括關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一、大腿桿件，關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一的外殼和輸出軸分別固定連接于所述髖部件的端部和所述大腿桿件的上端，所述飛行驅(qū)動裝置一設(shè)置于大腿桿件上，位于關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一的下方處，飛行驅(qū)動裝置一和關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一均與控制電路板電連接。
[0013]優(yōu)選地，所述小腿模塊包括關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二、小腿桿件，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二的外殼和輸出軸分別固定連接于所述大腿桿件的下端和所述小腿桿件的上端，所述飛行驅(qū)動裝置二設(shè)置于小腿桿件上，位于關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一的下方處，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二和飛行驅(qū)動裝置二均與控制電路板電連接。
[0014]優(yōu)選地，所述鞋模塊包括外骨骼鞋，所述外骨骼鞋的鞋底設(shè)有凹槽和滑輪，所述滑輪放置于凹槽內(nèi)。
[0015]優(yōu)選地，所述能量儲蓄裝置設(shè)有外接充能插頭。
[0016]優(yōu)選地，所述控制手柄組件包括手柄和連接桿，所述連接桿一端轉(zhuǎn)動連接于背板上部，另一端與手柄轉(zhuǎn)動連接，所述手柄上設(shè)有按鍵且控制電路板電連接。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的可飛行外骨骼，在傳統(tǒng)助力助行的外骨骼上設(shè)置了飛行裝置，可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動模式。在帶翼背架上設(shè)置于螺旋槳組件，同時在大腿模塊和小腿模塊處設(shè)置飛行驅(qū)動裝置和旋槳，使人體能夠借助螺旋槳組件和懸槳產(chǎn)生的風(fēng)力，實(shí)現(xiàn)垂直起降和飛行，起飛條件靈活自由。進(jìn)一步的，當(dāng)在地面行走時，螺旋槳組件也可提供助行風(fēng)力，實(shí)現(xiàn)地面助力助行，使人體能夠快速行動。該可飛行外骨骼，實(shí)用價值大，值得在業(yè)內(nèi)推廣。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明可飛行外骨骼結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本發(fā)明可飛行外骨骼飛行模式示意圖；
[0020]圖3是本發(fā)明外骨骼鞋結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖4是本發(fā)明可飛行外骨骼疾行模式示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記說明:1、帶翼背架；2、基座；3、涵道風(fēng)扇、4、電機(jī);5、飛行驅(qū)動裝置一;6、旋槳一;7、變速控制箱;8、手柄;9、能量儲存裝置;1、控制電路板;11、關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一 ；12、滑輪；13、連接桿；14、關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 ； 15、飛行驅(qū)動裝置二 ； 16、旋槳二 ； 100、髖部件;200、大腿桿件;300、小腿桿件;400、外骨骼鞋。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
[0024]如圖1-4所示，本發(fā)明的可飛行外骨骼機(jī)構(gòu)示意圖，包括帶翼背架1、下肢外骨骼基體，能量儲蓄裝置9和控制電路板10。下肢外骨骼基體包括髖部件100，以及兩條結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置于髖部件兩側(cè)的支撐腿。支撐腿包括由上至下依次連接的大腿模塊、小腿模塊和鞋模塊，大腿模塊和小腿模塊上分別設(shè)置有飛行驅(qū)動裝置一 5和飛行驅(qū)動驅(qū)動裝置二15，飛行驅(qū)動裝置一 5和飛行驅(qū)動驅(qū)動裝置二 15的輸出軸分別固定連接有旋槳一 6和旋槳二 16。帶翼背架I包括背板和垂直設(shè)置于背板上部外側(cè)的翼板，翼板上設(shè)置有螺旋槳組件，背板上部相對于翼板的另一側(cè)設(shè)置有控制手柄組件，能量儲蓄裝置9和控制電路板10安裝于背板下部，背板下端安裝在髖部件100上。
[0025]能量儲蓄裝置9、螺旋槳組件，飛行驅(qū)動裝置一5和飛行驅(qū)動裝置二 15、大腿模塊、小腿模塊、控制手柄組件均與控制電路板9電連接。
[0026]以下通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以進(jìn)一步展示本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0027]螺旋槳組件包括涵道風(fēng)扇2、基座3、電機(jī)4，變速控制箱7。涵道風(fēng)扇2、基座3、電機(jī)4的數(shù)量均為兩個。顯然，通孔、涵道風(fēng)扇2、基座3、電機(jī)4的數(shù)量不限于兩個，可根據(jù)飛行實(shí)際需求增加或減少相應(yīng)部件的數(shù)量。當(dāng)采用雙旋翼橫列式的涵道布局可使得飛行時的平衡性好。基座3包括環(huán)形側(cè)壁和中心支架，以及連接于環(huán)形側(cè)壁和中心支架之間的條幅，涵道風(fēng)扇2安裝于基座內(nèi)，電機(jī)4安裝于中心支架處，電機(jī)4的輸出軸與涵道風(fēng)扇2固定連接。翼板上設(shè)有兩個通孔，兩個通孔相對背板平行分布于翼板上。基座3安裝于通孔內(nèi)，基座3與通孔轉(zhuǎn)動連接，使涵道風(fēng)扇2和電機(jī)4可隨基座3繞通孔的連心線轉(zhuǎn)動。變速控制箱7安裝于翼板下側(cè)，位于兩個通孔之間，其一端與基座3機(jī)械連接，另一端與控制電路板10電連接。能量儲蓄裝置9和控制電路板10安裝于背板下部，能量儲蓄裝置9位于翼板和控制電路板10之間。能量儲蓄裝置9于控制電路板電連接，且其上設(shè)置有外接充能插頭。
[0028]控制手柄組件包括手柄和連接桿。連接桿為豎直桿狀，手柄8和連接桿13的數(shù)量均為兩個。背板上部兩邊同一高度處設(shè)置有兩個圓孔，連接桿13的一端通過銷軸連接在圓孔內(nèi)，可繞圓孔軸轉(zhuǎn)動。連接桿13的另一端設(shè)置有圓臺。手柄8上端設(shè)有圓孔，下端設(shè)有按鍵。連接桿13上的圓臺穿過手柄8上端的圓孔從而連接，并使控制手柄可繞連接桿13轉(zhuǎn)動。按鍵與控制電路板10電連接。同樣的，手柄8和連接桿13的數(shù)量不限于兩個，且連接桿13的形狀不限于豎直桿狀。手柄8和連接桿13也可采用一個，將連接桿13設(shè)置于背板上部中間位置。連接桿13也可采用T型。本實(shí)施例中采用數(shù)量均為兩個的手柄8和連接桿13，可以更好的使操作者掌握平衡，便于操作。
[0029]大腿模塊包括關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一11、大腿桿件200。髖部件采用U型結(jié)構(gòu)。背板安裝于U型結(jié)構(gòu)的中間橫梁上，關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一 11的外殼固定連接在髖部件100的端部，關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一 11的輸出軸與大腿桿件200的上端固定連接。于關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一 11處的大腿桿件200上設(shè)置有用于安裝飛行驅(qū)動裝置一 5的基座，該基座設(shè)置有安裝孔，飛行驅(qū)動裝置一 5的外殼與該安裝孔固定連接。飛行驅(qū)動裝置一 5和關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一 11均與控制電路板10電連接。小腿模塊包括關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 13、小腿桿件300。關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 14的外殼固定連接于大腿桿件200的下端，關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 14的輸出軸與小腿桿件300的上端固定連接。于關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 14處的小腿桿件300上設(shè)置有用于安裝飛行驅(qū)動裝置二 15的基座，該基座設(shè)置有安裝孔，飛行驅(qū)動裝置二 15的外殼與該安裝孔固定連接。關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 14和飛行驅(qū)動裝置二 15均與控制電路板10電連接。值得說明的是，飛行驅(qū)動裝置一 5/飛行驅(qū)動裝置二 15的外殼也可直接固定連接大腿桿件200/小腿桿件300上，但通過設(shè)置基座可以使飛行驅(qū)動裝置一5/飛行驅(qū)動裝置二 15的安裝更加穩(wěn)固，增加整個裝置的穩(wěn)定性。
[0030]鞋模塊包括外骨骼鞋400。如圖3所示，外骨骼鞋結(jié)構(gòu)示意圖，外骨骼鞋400包括足形底板，足形底板底部設(shè)有凹槽和滑輪12，滑輪12放置于凹槽內(nèi)?；啍?shù)量為四個，可以通過轉(zhuǎn)動立起。足形底板上側(cè)設(shè)有凸臺，小腿桿件的下端安裝在凸臺上。
[0031]下面對本發(fā)明可飛行外骨骼的應(yīng)用做進(jìn)一步描述:
[0032]助力助行模式:能力儲蓄裝置9為關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一11和關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 14提供能量，同時通過控制電路板10的控制信號實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一 11和關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二 14的變速、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)等，同時滑輪12轉(zhuǎn)置于鞋底凹槽中，從而幫助穿戴者完成髖關(guān)節(jié)部位和膝關(guān)節(jié)的屈/伸運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)步行、奔跑、上/下樓梯等地面運(yùn)動功能。
[0033]垂直起降模式:通過手柄8按鍵和變速控制箱7將基座2轉(zhuǎn)到水平位置，同時能量儲蓄裝置為電機(jī)4、飛行驅(qū)動裝置一 5和飛行驅(qū)動裝置二 15提供能量，驅(qū)動涵道風(fēng)扇3、旋槳一 6和旋槳二 16轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生向下的風(fēng)力，進(jìn)而推動穿戴者和外骨骼在垂直方向上的起/降。
[0034]飛行模式:如圖2所示，通過手柄8按鍵和變速控制箱7將涵道風(fēng)扇3向垂直方向傾轉(zhuǎn)，能量儲蓄裝置9為電機(jī)4、飛行驅(qū)動裝置一 5和飛行驅(qū)動裝置二 15提供能量，驅(qū)動涵道風(fēng)扇3、旋槳一6和旋槳二 16轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生向下和向后的風(fēng)力，進(jìn)而推動穿戴者和外骨骼向前飛行。通過對兩個電機(jī)4進(jìn)行差速調(diào)節(jié)，以及改變大腿桿件200和小腿桿件300的朝向，可以改變飛行航向。
[0035]疾行模式:將滑輪12轉(zhuǎn)置到垂直方向，同時通過手柄8按鍵和變速控制箱7將基座2轉(zhuǎn)動到垂直方向，能量儲蓄裝置9為電機(jī)4提供能量，驅(qū)動涵道風(fēng)扇3轉(zhuǎn)動，從而產(chǎn)生向后的鋒利，進(jìn)而推動穿戴者向前極速滑動。通過干煸外骨骼鞋400的朝向，可以改變移動滑行方向。
[0036]綜上所述，本發(fā)明提供的可飛行外骨骼，帶翼背架I的翼板和涵道風(fēng)扇3，以及大、小腿處的旋槳一6和旋槳二 16，能使人體能夠垂直起降，起飛條件靈活、自由。同時通過基座2的傾轉(zhuǎn)，涵道風(fēng)扇3的風(fēng)力能夠提供水平方向上的分力，使得人體能夠向前飛行。改變涵道風(fēng)扇3的各自轉(zhuǎn)速以及腿桿的朝向，又能改變飛行的航向。雙旋翼橫列式的涵道布局使得飛行時的平衡性好;在地面將外骨骼鞋400底部的滑輪12立起，并將基座2傾轉(zhuǎn)到垂直位置，涵道風(fēng)扇向后側(cè)吹風(fēng)，則能夠幫助人體快速移動。該可飛行外骨骼，可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動模式，適用性強(qiáng)，值得在業(yè)內(nèi)推廣。
[0037]本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會意識到，這里的實(shí)施例是為了幫助讀者理解本發(fā)明的原理，應(yīng)被理解為本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這樣的特別陳述和實(shí)施例。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明公開的這些技術(shù)啟示做出各種不脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的其它各種具體變形和組合，這些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種可飛行外骨骼，其特征在于:包括帶翼背架(I)、下肢外骨骼基體，能量儲蓄裝置(9)和控制電路板(10)，其中， 所述下肢外骨骼基體包括髖部件(100)，以及兩條結(jié)構(gòu)相同且對稱設(shè)置于髖部件兩側(cè)的支撐腿，所述支撐腿包括由上至下依次連接的大腿模塊、小腿模塊和鞋模塊，所述大腿模塊和小腿模塊上分別設(shè)置有飛行驅(qū)動裝置一(5)和飛行驅(qū)動驅(qū)動裝置二(15)，所述飛行驅(qū)動裝置一 (5)和飛行驅(qū)動驅(qū)動裝置二 (15)的輸出軸分別固定連接有旋槳一和旋槳二； 所述帶翼背架(I)包括背板和垂直設(shè)置于背板上部外側(cè)的翼板，所述翼板上設(shè)置有螺旋槳組件，所述背板上部相對于翼板的另一側(cè)設(shè)置有控制手柄組件，所述能量儲蓄裝置(9)和控制電路板(10)安裝于背板下部，所述背板的下端安裝于髖部件(100)上； 所述能量儲蓄裝置(9)、螺旋槳組件、飛行驅(qū)動裝置一 (5)和飛行驅(qū)動裝置二(15)、大腿模塊、小腿模塊、控制手柄組件均與控制電路板(10)電連接，所述能量儲蓄裝置(9)用于為所述可飛行外骨骼提供運(yùn)動能量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可飛行外骨骼，其特征在于:所述螺旋槳組件包括基座(2)、涵道風(fēng)扇(3)、電機(jī)(4)，以及安裝于翼板下側(cè)的變速控制箱(7)，所述翼板上設(shè)有通孔，所述基座(2)安裝于通孔內(nèi)，所述涵道風(fēng)扇(3)安裝于基座(2)內(nèi)，所述電機(jī)(4)安裝于基座(2)上且其輸出軸與涵道風(fēng)扇(3)固定連接，所述變速控制箱(7)—端與基座(2)機(jī)械連接，另一端與控制電路板(7)電連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可飛行外骨骼，其特征在于:所述基座(2)與所述通孔轉(zhuǎn)動連接，使所述涵道風(fēng)扇(3)和電機(jī)(4)可隨基座(2)繞所述通孔的連心線轉(zhuǎn)動。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的可飛行外骨骼，其特征在于:所述大腿模塊包括關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一(11)、大腿桿件(200)，關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一(11)的外殼和輸出軸分別固定連接于所述髖部件(100)的端部和所述大腿桿件(200)的上端，所述飛行驅(qū)動裝置一 (5)設(shè)置于大腿桿件(200)上，位于關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一(11)的下方處，飛行驅(qū)動裝置一(5)和關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置一(11)均與控制電路板(1)電連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的可飛行外骨骼，其特征在于:所述小腿模塊包括關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二(14)、小腿桿件(300)，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二(14)的外殼和輸出軸分別固定連接于所述大腿桿件(200)的下端和所述小腿桿件(300)的上端，所述飛行驅(qū)動裝置二(15)設(shè)置于小腿桿件(300)上，位于關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二(15)的下方處，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置二(14)和飛行驅(qū)動裝置二 (15)均與控制電路板(1)電連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的可飛行外骨骼，其特征在于:所述控制手柄組件包括手柄(8)和連接桿(13)，所述連接桿(13)—端轉(zhuǎn)動連接于所述背板上部，另一端與手柄(8)轉(zhuǎn)動連接，所述手柄(8)上設(shè)有按鍵且與控制電路板電連接。7.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的可飛行外骨骼，其特征在于:所述鞋模塊包括外骨骼鞋(400)，所述外骨骼鞋(400)的鞋底設(shè)有凹槽和滑輪(12)，所述滑輪(12)放置于凹槽內(nèi)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的可飛行外骨骼，其特征在于:所述能量儲蓄裝置(9)設(shè)有外接充能插頭。
【文檔編號】B25J9/00GK105835038SQ201610334853
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月19日
【發(fā)明人】戴躍洪, 唐逵, 鄧程心, 唐鵬
【申請人】成都潤惠科技有限公司