[實用新型]峰值功率放大的助力裝置及踝關節助力外骨骼

有效

• 申請號: 201922202498.0
• 申請日: 2019-12-10
• 公開（公告）號: CN211709305U
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 付成龍;李泱;冷雨泉;馬亮;黃冠;錢躍鵬;朱瀚韜
• 申請（專利權）人: 南方科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 葉思

本申請提供了一種峰值功率放大的助力裝置及踝關節助力外骨骼，峰值功率放大的助力裝置包括固定架、助力彈簧、轉動設置于固定架上的轉動軸、連接轉動軸與助力彈簧的第一助力繩、驅動轉動軸轉動以使第一助力繩拉伸助力彈簧的助力電機、連接所助力電機與轉動軸的離合機構和控制離合機構進行鎖定動作與解鎖動作切換的驅動機構。在用戶的腳蹬地階段，驅動機構控制離合機構使助力電機與轉動軸由相連狀態切換成斷離狀態，助力彈簧便可將非蹬地階段儲存的能量在瞬時集中釋放，達到使用小功率助力電機產生較大的峰值功率，并減小了助力電機的重量和尺寸，使踝關節助力外骨骼具有體積小、重量輕、峰值功率高的特性。

技術領域

本申請屬于下肢外骨骼技術領域，更具體地說，是涉及一種峰值功率放大的助力裝置及踝關節助力外骨骼。

背景技術

外骨骼作為一種人體穿戴設備，是將步態分析、機電一體化、生物力學等諸多領域融合而成的新型機器人，可廣泛地應用于軍事、醫療和助老等領域。當前，主動式踝關節助力外骨骼一般采用驅動裝置直接助力，即利用主動式踝關節助力外骨骼的驅動裝置在用戶腳蹬地階段為人體踝關節助力，這就對踝關節助力外骨骼驅動裝置的功率要求較高，使踝關節助力外骨骼需要配置大功率的驅動裝置。由于大功率的驅動裝置重量和尺寸通常比較大，加上與大功率的驅動裝置配套的減速器、支架等零件也比較大，使得踝關節助力外骨骼的體型尺寸與重量較大，導致踝關節助力外骨骼的關節運動與人體的關節運動協調性差，嚴重時還會在穿戴使用過程中對人體造成損傷。

實用新型內容

本申請的目的之一在于提供一種峰值功率放大的助力裝置，旨在解決相關技術中存在的踝關節助力外骨骼對驅動裝置的功率要求較高，且體型尺寸與重量較大的問題。

為實現上述目的，本申請采用的技術方案是：提供一種峰值功率放大的助力裝置，包括固定架、助力彈簧、轉動設置于所述固定架上的轉動軸、連接所述轉動軸與所述助力彈簧的第一助力繩、驅動所述轉動軸轉動以使所述第一助力繩拉伸所述助力彈簧的助力電機、連接所述助力電機與所述轉動軸的離合機構和控制所述離合機構進行鎖定動作與解鎖動作切換的驅動機構，所述助力電機、所述驅動機構和所述離合機構設置于所述固定架上。

在一個實施例中，所述離合機構包括固定于所述固定架上的支撐架、滑動安裝于所述支撐架上的移動座、轉動安裝于所述移動座上的傳動軸和套裝于所述傳動軸上的第一齒輪與第二齒輪，所述傳動軸平行于所述轉動軸，所述轉動軸上套裝有用于與所述第一齒輪配合嚙合的第三齒輪，所述助力電機的轉矩輸出軸上套裝有用于與所述第二齒輪配合嚙合的第四齒輪，所述驅動機構與所述移動座相連。

在一個實施例中，所述驅動機構包括用于向上推頂所述移動座的凸輪和驅動所述凸輪轉動的舵機，所述舵機設置于所述固定架上。

在一個實施例中，所述離合機構還包括引導所述移動座移動的至少一根導向軸，所述移動座上開設有供相應所述導向軸穿過的套孔，各所述導向軸的一端與所述支撐架相連，各所述導向軸的另一端穿過相應所述套孔，且各所述導向軸的另一端安裝有防止所述移動座脫落的防脫螺母。

在一個實施例中，所述離合機構還包括用于向下彈性推頂所述移動座的復位彈簧，所述復位彈簧的頂端與所述支撐架相連，所述復位彈簧的底端頂抵于所述移動座上。

在一個實施例中，所述移動座上設置有容置腔，所述傳動軸、所述第一齒輪和所述第二齒輪置于所述容置腔中，所述容置腔對應側壁上分別設有供所述傳動軸置入的安裝孔。

在一個實施例中，所述轉動軸上安裝有繞繩輪，所述第一助力繩遠離所述助力彈簧的一端與所述繞繩輪相連。

在一個實施例中，所述繞繩輪的外周面上設有用于定位所述第一助力繩的繞繩槽。

在一個實施例中，所述峰值功率放大的助力裝置還包括用于連接所述助力彈簧與踝關節助力外骨骼的第二助力繩，所述第二助力繩的一端與所述助力彈簧相連。