[發明專利]用于可穿戴外骨骼的自適應膝關節機構及裝置

在審

• 申請號: 201910570072.2
• 申請日: 2019-06-27
• 公開（公告）號: CN110193819A
• 公開（公告）日: 2019-09-03
• 發明（設計）人: 林西川;魏巍;岳春峰;張海峰
• 申請（專利權）人: 邁寶智能科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種用于可穿戴外骨骼的自適應膝關節機構及裝置，其中，可穿戴外骨骼的自適應膝關節機構包括：大腿桿、小腿桿、柔性膝關節、膝鮑登線、膝鮑登線卷筒、膝關節驅動電機；所述大腿桿的一端通過所述柔性膝關節與所述小腿桿的一端傳動連接，所述膝鮑登線一端纏繞于所述膝鮑登線卷筒上，另一端延伸至所述柔性膝關節處，且所述膝鮑登線與大腿桿之間通過錨點固定連接，所述膝關節驅動電機驅動所述膝鮑登線卷筒進行軸向自轉，所述柔性膝關節包括至少兩個鉸鏈結構，至少兩個鉸鏈結構依次連接形成所述柔性膝關節。本發明提供一種體積小，重量輕的具有自適應性的自適應膝關節結構，方便不同體型穿戴者調節外骨骼。

技術領域

本發明涉及一種膝關節機構，尤其涉及一種用于可穿戴外骨骼的自適應膝關節機構及裝置。

背景技術

外骨骼機器人是指一類模仿人體運動狀態、加強人體運動能力的、集仿生學與人機工效學的機械裝置，穿戴于人體肢體外側，可以提高人們在行走耐久性、負重能力等特定方面的能力。由于外骨骼機器人涉及人機工效學，這就要求其要較強適應性，不僅要適用不同體型穿戴者，同時也要對人體關節進行危險防護，防止穿戴過程中造成人體損傷。

現有技術中，外骨骼機器人很多膝關節無自適應性，在無法從外部確定人體關節的準確位置時，會造成的外骨骼與人體關節錯位，使佩戴者感到不適，長期使用時甚至會引起膝關節病發癥，而擁有自適應性的結構往往結構較尺寸及重量較大。本發明所要解決的問題是提供一種體積小，重量輕的具有自適應性的自適應膝關節結構，方便不同體型穿戴者調節外骨骼。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于可穿戴外骨骼的自適應膝關節機構及裝置，以克服現有技術中存在的不足。

為實現上述發明目的，本發明提供一種用于可穿戴外骨骼的自適應膝關節機構，其包括：大腿桿、小腿桿、柔性膝關節、膝鮑登線、膝鮑登線卷筒、膝關節驅動電機；

所述大腿桿的一端通過所述柔性膝關節與所述小腿桿的一端傳動連接，所述膝鮑登線一端纏繞于所述膝鮑登線卷筒上，另一端延伸至所述柔性膝關節處，且所述膝鮑登線與大腿桿之間通過錨點固定連接，所述膝關節驅動電機驅動所述膝鮑登線卷筒進行軸向自轉，所述柔性膝關節包括至少兩個鉸鏈結構，至少兩個鉸鏈結構依次連接形成所述柔性膝關節。

作為本發明的自適應膝關節機構的改進，所述膝鮑登線包括：鋼繩以及套裝于所述鋼繩上的套管。

作為本發明的自適應膝關節機構的改進，所述膝鮑登線通過分布于所述大腿桿兩端以及中間的三個錨點與大腿桿相連接。

作為本發明的自適應膝關節機構的改進，任一鉸鏈結構包括：連接片組件、鋼繩滑輪、限位片；

所述連接片組件包括：相對設置的左片和右片、位于左片和右片之間的骨片，所述骨片為一矩形片，其一端上邊緣形成上接觸面，下邊緣形成下接觸面，所述上接觸面和下接觸面為逐漸靠攏的弧形面，所述左片和右片一端的上邊緣為向上凸伸的弧形面，下邊緣為向上凹陷的與所述弧形面相仿型的凹形面，所述鋼繩滑輪通過所述限位片樞轉連接于所述左片和右另一端，所述左片和右片向上凸伸的部分通過一定位銷相連接

作為本發明的自適應膝關節機構的改進，任一鉸鏈結構中，所述骨片上還開設有弧形的滑槽，相鄰鉸鏈結構的左片和右片之間的定位銷貫穿所述滑槽，并在變力矩柔性膝關節結構彎曲時，沿所述滑槽進行滑動。

作為本發明的自適應膝關節機構的改進，所述柔性膝關節還包括：頂片和底片，所述頂片連接于最上方鉸鏈結構的上部，所述底片連接于最下方鉸鏈結構的下部。

作為本發明的自適應膝關節機構的改進，所述底片上還設置有拉力傳感器，延伸至所述柔性膝關節處的膝鮑登線的端部與所述拉力傳感器相連接。

作為本發明的自適應膝關節機構的改進，所述大腿桿上還設置有用于固定錨點的綁縛板。