[發明專利]助力關節、支撐腿和外骨骼

有效

• 申請號: 202010692994.3
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111823267B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 李文軍
• 申請（專利權）人: 重慶悅強電子有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J17/02;B25J9/00;B25J19/02
• 代理公司: 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙) 50247
• 代理人: 胡小龍

本發明公開了一種助力關節，包括關節座，關節座上設有與其轉動配合的轉軸和用于驅動轉軸相對于所述關節座轉動的助力驅動機構；助力驅動機構包括套裝在轉軸外的驅動輪和用于驅動驅動輪轉動的動力機構；轉軸與驅動輪之間設有轉動限位結構，轉動限位結構用于限定轉軸可相對于驅動輪自由轉動的角度范圍，以便于在起步階段采集使用者的行走數據。本發明還提出了一種助力支撐腿和助力外骨骼，可使轉軸在轉動限位結構限定的角度范圍內自由轉動，即在轉軸與驅動輪之間留有轉動余量，使用者在起步階段可利用腿部驅動轉軸相對于驅動輪自由轉動，從而可以獲取使用者的行走數據并預判使用者的行走意圖，從而可以方便地利用助力驅動機構提供助力。

技術領域

本發明涉及一種外骨骼，具體的為一種助力關節、支撐腿和外骨骼。

背景技術

在一些傳統的輪式交通工具難以適用的場景，往往需要人力或畜力搬運物體。如搬運工人搬運貨物上下樓梯時，科考、消防人員在野外作業時，士兵在山地負重作戰行走時，均需要背負較重的負重長距離行走，過重的負載會對人體造成一定損害。另外，隨著全球老齡化問題越來越嚴重，外骨骼可以幫助一些老年人解決體力較差、行走不變的問題，幫助一些喪失行動能力的人恢復部分的行動能力。

助力外骨骼的特點是要求在非結構環境下與穿戴者進行協作，這要求研究人員需要解決非結構性環境下高度協調的人機一體化問題，包括有效、可靠的人機間交互問題，對人體運動意圖的快速響應問題，輕便、靈活的仿生結構設計，人機系統的安全性問題等?，F有的助力外骨骼一般具有復雜的助力系統，且助力系統首先需要采集數據預判人體行走動作才能輔助提供助力，且當開始行走的第一步時，助力系統無法預判人體行走方向和動作，此時一般需要人體克服助力系統阻力進行行走動作后才能提供助力，這對于行走困難的老人或長時間行走疲累的人是一個很大的負擔，甚至導致因為無法跨出第一步而行走失敗的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種助力關節、支撐腿和外骨骼，不僅結構簡單緊湊，而且預留有行走轉動余量，從而使助力系統能夠順利采集到人體行走數據并做出預判提供助力。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種助力關節，包括關節座，所述關節座上設有與其轉動配合的轉軸和用于驅動所述轉軸相對于所述關節座轉動的助力驅動機構；

所述助力驅動機構包括套裝在所述轉軸外的驅動輪和用于驅動所述驅動輪轉動的動力機構；所述轉軸與所述驅動輪之間設有轉動限位結構，所述用于限定所述轉軸可相對于所述驅動輪自由轉動的角度范圍，以便于在起步階段采集使用者的行走數據。

進一步，所述轉動限位結構包括設置在所述驅動輪內壁上的嚙合槽，所述轉軸上設有與所述嚙合槽配合的嚙合齒，且所述嚙合齒的寬度小于所述嚙合槽的寬度并使所述嚙合齒在所述嚙合槽限定的范圍內移動。

進一步，所述轉軸與所述驅動輪之間設有離合機構；所述離合機構包括與所述轉軸同步轉動的離合座，所述離合座內設有離合滑槽，所述離合滑槽內設有離合插塊，所述離合座上設有用于驅動所述離合插塊沿著所述離合滑槽向前伸出或向后縮回的離合驅動機構；所述離合插塊的前端設有離合插齒，所述驅動輪的內壁上設有與所述離合插齒配合的離合插槽。

進一步，所述轉動限位結構設置在所述離合插塊與所述離合滑槽之間，所述離合插塊與所述離合滑槽之間的配合間隙沿著所述離合插塊的前端指向后端的方向逐漸增大或逐漸減小并使所述離合插塊可相對于所述離合座在所述離合滑槽兩側壁限定范圍內自由轉動；或，

所述轉動限位結構設置在所述離合插齒與所述離合插槽之間，所述離合插齒的寬度小于所述離合插槽的寬度并使所述離合插齒可在所述離合插槽限定的范圍內移動。

進一步，所述離合插塊包括與所述離合滑槽配合的離合配合段，所述離合滑槽的寬度沿著前端指向后端的方向逐漸增大或減小，且所述離合配合段的寬度與所述離合滑槽的最小寬度相等。