[實用新型]一種基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人

有效

• 申請號: 201720239381.8
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN207253461U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 張萌
• 申請（專利權）人: 張萌
• 主分類號: A61H3/00
• 分類號: A61H3/00;B25J9/00
• 代理公司: 北京正鼎專利代理事務所(普通合伙)11495
• 代理人: 岳亞

1.一種基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，包括中控系統(1)、髖關節連接機構(2)、髖關節驅動器(3)及設置在佩戴者大腿上的大腿連接機構；

所述中控系統(1)設置在佩戴者腰部，與所述髖關節驅動器(3)電氣連接，并通過所述髖關節連接機構(2)與所述髖關節驅動器(3)物理連接，用于接收所述髖關節驅動器(3)發送的信息并控制所述髖關節驅動器(3)的運行；

所述髖關節驅動器(3)與所述大腿連接機構連接，用于通過大腿連接機構感知佩戴者腿部的運動，并為佩戴者腿部運動提供助力。

2.根據權利要求1所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，所述髖關節驅動器(3)包括伺服電機(10)、與所述伺服電機(10)連接的諧波減速機(12)、與所述諧波減速機(12)連接的環形力矩傳感器(13)和與所述環形力矩傳感器(13)連接的轉矩輸出盤(14)；

所述環形力矩傳感器(13)還與所述中控系統(1)連接，用于監測佩戴者腿部關節扭矩，獲得關節扭矩數據；

所述中控系統(1)根據所述關節扭矩數據控制所述伺服電機(10)的轉動，以通過所述轉矩輸出盤(14)帶動所述大腿連接機構運動，為佩戴者腿部運動提供助力。

3.根據權利要求2所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，所述髖關節驅動器(3)還包括角度編碼器，所述角度編碼器用于監測佩戴者腿部關節位移，獲得關節位移數據；

所述中控系統(1)還根據所述關節位移數據控制所述伺服電機(10)及諧波減速機(12)的轉動，以帶動所述大腿連接機構運動，為佩戴者腿部運動提供助力。

4.根據權利要求3所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，所述髖關節驅動器(3)還包括輸入端外殼(15)、輸入端內殼(17)和輸出端外殼(16)；

所述伺服電機(10)、諧波減速機(12)及環形力矩傳感器(13)均設置于所述輸入端內殼(17)內，所述轉矩輸出盤(14)設置在所述輸出端外殼(16)內，所述輸出端外殼(16)與所述大腿連接機構剛性連接。

5.根據權利要求4所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，所述輸入端內殼(17)靠近所述輸出端外殼(16)的側壁上設置有限位件(19)，所述輸出端外殼(16)靠近所述輸入端內殼(17)的一面上設置有凹槽(20)，所述凹槽(20)上開設有開口(21)；

當所述轉矩輸出盤(14)轉動時，所述輸出端外殼(16)隨所述轉矩輸出盤(14)轉動，所述限位件(19)在所述凹槽(20)內運動，當所述限位件(19)運動至所述開口(21)處時，被卡設在所述開口(21)中，限制了所述轉矩輸出盤(14)的繼續轉動。

6.根據權利要求4或5所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，還包括緊急解鎖機構(18)，所述緊急解鎖機構(18)內置在所述輸入端內殼(17)中；所述轉矩輸出盤(14)通過所述緊急解鎖機構(18)與所述輸出端外殼(16)連接；

當所述緊急解鎖機構(18)接收到外界發來的解鎖信號時，所述緊急解鎖機構(18)與所述轉矩輸出盤(14)或與所述輸出端外殼(16)斷開連接，以停止對大腿連接機構的驅動。

7.根據權利要求6所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，還包括外置的緊急解鎖構件，所述外置的緊急解鎖構件與為所述伺服電機(10)提供電能的電池連接，用于緊急狀況下斷開電池與伺服電機(10)的連接。

8.根據權利要求1所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，所述大腿連接機構包括連桿(4)、柔性綁帶(6)和用于包覆大腿的包覆式外殼(5)；所述連桿(4)與所述髖關節驅動器(3)剛性連接，所述包覆式外殼(5)設置在所述連桿(4)上，并通過所述柔性綁帶(6)固定在所述大腿上。

9.根據權利要求8所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，所述連桿(4)為可伸縮結構。

10.根據權利要求8所述的基于可變柔性關節的下肢助力外骨骼機器人，其特征在于，所述包覆式外殼(5)與大腿接觸的一面上設置有軟墊。