[實用新型]一種氣動肌肉驅動的外骨骼助力機構

有效

• 申請號: 201420871998.8
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN204450526U
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發明（設計）人: 劉昊;李超;趙勇;李智壽;姚旭平;韓思敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種氣動肌肉驅動的外骨骼助力機構，其特征是：包括背部支架（1）、肩關節部件（2）、上臂部件（3）、肘關節部件（4）、小臂部件（5）、髖關節部件（6）、大腿部件（7）、膝關節部件（8）、小腿部件（9）、踝關節部件（10）和壓力鞋部件（11）；

背部支架（1）上部的兩側均連接有結構相同的單臂構件，每個單臂構件包括依次連接的肩關節部件（2）、上臂部件（3）、肘關節部件（4）和小臂部件（5），肩關節部件（2）具有三個轉動自由度，肘關節部件（4）具有一個轉動自由度，一個單臂構件具有四個轉動自由度；

背部支架（1）下部的兩側均連接有結構相同的單腿構件，每個單腿構件包括髖關節部件（6）、大腿部件（7）、膝關節部件（8）、小腿部件（9）、踝關節部件（10）和壓力鞋部件（11），髖關節部件（6）具有三個轉動自由度，膝關節部件（8）具有一個轉動自由度，踝關節部件（10）具有一個轉動自由度，一個單腿構件具有五個自由度；所述的外骨骼助力機構總共有18個自由度。

2.根據權利要求1所述的一種氣動肌肉驅動的外骨骼助力機構，其特征是：所述的背部支架（1）包括兩根肩寬可調板、支撐桿（14）和剛性腰帶（15）；兩根肩寬可調板為均呈L形彎折的肩寬第一可調板（12）和肩寬第二可調板（13），肩寬第一可調板（12）和肩寬第二可調板（13）的長邊之間通過鍵和鍵槽相嵌連接，并通過螺栓定位；肩寬第一可調板（12）和肩寬第二可調板（13）的長邊底部通過支撐桿（14）與下方的剛性腰帶（15）固定連接。

3.根據權利要求1所述的一種氣動肌肉驅動的外骨骼助力機構，其特征是：所述的肩關節部件（2）包括肩關節軸（22）、肩關節第一連接板（17）、肩關節第一轉軸（16）、肩關節第二連接板（19）、肩關節第二轉軸（18）、肩關節角位移傳感器安裝板（21）、肩關節角位移傳感器（20）、肩關節關節軸承（25）和肩關節氣動肌肉（24）；肩關節第一連接板（17）的一端與所述背部支架（1）的肩寬可調板的短邊通過肩關節第一轉軸（16）鉸接，形成肩關節的旋內旋外轉動副；肩關節第一連接板（17）的另一端與肩關節第二連接板（19）的頂部通過肩關節第二轉軸（18）鉸接，形成肩關節的內收外展轉動副；肩關節第二連接板（19）的中部與所述上臂部件（3）的上臂頂桿（23）通過肩關節軸（22）鉸接，形成肩關節的屈伸轉動副；肩關節氣動肌肉（24）底端通過肩關節關節軸承（25）鉸接在肩關節第二連接板（19）底端，肩關節氣動肌肉（24）頂端通過鋼絲繩（63）纏繞到肩關節軸（22）周面，為肩關節屈伸自由度提供驅動力；用于檢測肩關節轉動角度的肩關節角位移傳感器（20）通過肩關節角位移傳感器安裝板（21）安裝在肩關節軸（22）上。

4.根據權利要求1所述的一種氣動肌肉驅動的外骨骼助力機構，其特征是：所述的上臂部件（3）包括上臂頂桿（23）、上臂底桿（29）、上臂托板（28）、肘關節關節軸承（26）和肘關節氣動肌肉（27）；上臂底桿（29）安裝在上臂頂桿（23）底部，上臂頂桿（23）下部與上臂底桿（29）上部之間通過豎直方向的導軌槽和凸起導軌相嵌連接，并通過螺栓定位；肘關節氣動肌肉（27）頂端通過肘關節關節軸承（26）鉸接在上臂頂桿（23）的頂端，肘關節氣動肌肉（27）底端通過鋼絲繩（63）纏繞到肘關節軸（30）的周面，為肘關節屈伸自由度提供驅動；上臂頂桿（23）側面固定連接有用于承托人體上臂的上臂托板（28），上臂托板（28）上安裝有用于測量上臂部件與人體上臂之間壓力的薄膜壓力傳感器（64）；

所述的肘關節部件（4）包括肘關節軸（30）、肘關節角位移傳感器安裝板（31）和肘關節角位移傳感器（32）；所述上臂部件（3）的上臂底桿（29）底端與小臂桿（33）后端之間通過肘關節軸（30）鉸接，形成肘關節的屈伸轉動副；用于檢測肘關節軸（30）轉動角度的肘關節角位移傳感器（32）通過肘關節角位移傳感器安裝板（31）安裝在肘關節軸（30）上；

所述的小臂部件（5）包括小臂桿（33）和固定連接在小臂桿（33）側面的小臂托板（34）；小臂桿（33）前端設有用于手握的握桿，小臂托板（34）上安裝有用于測量小臂部件與人體小臂之間壓力的薄膜壓力傳感器（64）。