[發(fā)明專利]一種下肢助力外骨骼裝置及其動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611189733.X
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN108214452B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余運(yùn)波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市肯綮科技有限公司
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 楊立

1.一種動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，包括關(guān)節(jié)主體和動(dòng)力裝置，所述關(guān)節(jié)主體包括上臂和下臂，所述下臂的上部為兩側(cè)開口的空腔，其特征在于，所述空腔的兩側(cè)外壁上分別套接有第一軸承和第二軸承，所述第一軸承和第二軸承外分別套接有第一軸承套和第二軸承套，所述第一軸承套和第二軸承套具有柄部，且均通過各自的柄部與上臂連接；所述動(dòng)力裝置包括電機(jī)、減速機(jī)以及驅(qū)動(dòng)輸出臂，所述電機(jī)連接于位于下臂空腔一側(cè)的電機(jī)連接板上，下臂空腔的另一側(cè)連接第一電機(jī)蓋板，所述第一電機(jī)蓋板和電機(jī)連接板將所述空腔的兩側(cè)開口封閉形成封閉腔，所述電機(jī)位于封閉腔內(nèi)，電機(jī)的輸出軸的一端靠近第一電機(jī)蓋板，另一端穿過所述電機(jī)連接板并與減速機(jī)的動(dòng)力輸入端相連；所述驅(qū)動(dòng)輸出臂的中下部與減速機(jī)的動(dòng)力輸出端相連，所述驅(qū)動(dòng)輸出臂的上部與上臂或第二軸承套相連，

所述上臂和下臂在一個(gè)平面內(nèi)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置還包括測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置包括第一角度測(cè)量裝置，所述第一角度測(cè)量裝置包括第一磁體和第一磁場(chǎng)感應(yīng)電路，所述第一磁體連接電機(jī)輸出軸的一端，并靠近第一電機(jī)蓋板；所述第一磁場(chǎng)感應(yīng)電路設(shè)置于第一電機(jī)蓋板的內(nèi)側(cè)，并靠近所述第一磁體；所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)電機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)第一磁體旋轉(zhuǎn)，所述第一磁場(chǎng)感應(yīng)電路通過感應(yīng)第一磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度從而可以測(cè)量電機(jī)相對(duì)下臂的旋轉(zhuǎn)角度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，所述測(cè)量裝置還包括力傳感器，所述力傳感器的一端與驅(qū)動(dòng)輸出臂連接，另一端與上臂或第二軸承套連接；所述電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)減速機(jī)的動(dòng)力輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輸出臂轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)輸出臂轉(zhuǎn)動(dòng)使得力傳感器推動(dòng)與其連接的上臂轉(zhuǎn)動(dòng)；通過所述力傳感器測(cè)量上臂和驅(qū)動(dòng)輸出臂之間的相互作用力從而可以計(jì)算出電機(jī)的輸出扭矩。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，所述力傳感器與上臂通過觸碰方式連接，所述上臂具有能夠容納力傳感器一端的容納腔，所述驅(qū)動(dòng)輸出臂的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)力傳感器碰觸上臂容納腔的內(nèi)壁，從而帶動(dòng)所述上臂擺動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于：所述力傳感器與驅(qū)動(dòng)輸出臂之間、所述力傳感器與上臂或第二軸承套之間設(shè)置有絕緣墊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，所述測(cè)量裝置還包括第二角度測(cè)量裝置，所述第二角度測(cè)量裝置包括第二磁體和第二磁場(chǎng)感應(yīng)電路，所述第一電機(jī)蓋板的外側(cè)設(shè)置有固定于第一軸承套上的第二電機(jī)蓋板，所述第二磁體設(shè)置于第二電機(jī)蓋板的內(nèi)側(cè)；所述第二磁場(chǎng)感應(yīng)電路設(shè)置于第一電機(jī)蓋板的外側(cè)，即靠近第二電機(jī)蓋板的一側(cè)；所述上臂和下臂的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)第二磁體與第二磁場(chǎng)感應(yīng)電路相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二磁場(chǎng)感應(yīng)電路通過感應(yīng)其與第二磁體的相對(duì)磁場(chǎng)角度，進(jìn)而可以測(cè)量上臂和下臂之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，所述上臂和下臂分別在伸展和收縮方向接觸形成限位，所述上臂和下臂接觸限位處設(shè)置有由緩沖耐磨材料形成的伸展限位耐磨壓塊和彎曲限位耐磨壓塊。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于：所述緩沖耐磨材料為尼龍、聚四氟乙烯、鐵基聚四氟乙烯、聚四氟乙烯覆銅或橡膠中的任一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于：所述第一電機(jī)蓋板采用導(dǎo)磁性材料制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，其特征在于：所述電機(jī)輸出軸采用非導(dǎo)磁材料制成。

10.一種下肢助力外骨骼裝置，其特征在于，包括助力支架、能源系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述助力支架包括由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的動(dòng)力關(guān)節(jié)裝置，所述能源系統(tǒng)與電機(jī)和控制系統(tǒng)電連接，為兩者提供能源；所述控制系統(tǒng)與電機(jī)電連接，直接控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。