[發(fā)明專利]一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011400438.0
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112548993B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱愛斌;王英旭;屠堯;朱鵬程;許鵬;侯衛(wèi)坤;姚丹丹;段琛
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué);西安市紅會醫(yī)院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 王晶

1.一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人，其特征在于，包括腰部連接機構(gòu)和腿部連接機構(gòu)，腰部連接機構(gòu)兩側(cè)設(shè)置有腿部連接機構(gòu)，腰部連接機構(gòu)兩側(cè)分別設(shè)置有電機處串聯(lián)彈性模塊，腿部連接機構(gòu)頂部設(shè)置有髖關(guān)節(jié)處串聯(lián)彈性模塊，所述髖關(guān)節(jié)處串聯(lián)彈性模塊與電機處串聯(lián)彈性模塊通過套索傳動機構(gòu)連接傳動，髖關(guān)節(jié)處串聯(lián)彈性模塊、電機處串聯(lián)彈性模塊和套索傳動機構(gòu)通過驅(qū)動及傳感系統(tǒng)提供控制與動力；

所述套索傳動機構(gòu)包括兩根鋼索（11），鋼索（11）一端通過緊定螺釘與彈性模塊中鋼索固定塊（17）固定連接，另一端固定于髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性模塊中的盤線輪（12）上，鋼索（11）通過驅(qū)動電機（8）提供動力，通過驅(qū)動電機（8）轉(zhuǎn)動，盤線輪（12）通過下方外擺連接座（21）與腿部模塊的連接，帶動腿部模塊進(jìn)行運動；

將驅(qū)動電機（8）后置于外骨骼腰部后側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人，其特征在于，所述腰部連接機構(gòu)包括環(huán)繞人腰部設(shè)置的腰帶（2）以及用于外骨骼機器人腰部寬度調(diào)整的腰部調(diào)長板（1），左右側(cè)腰板（3）通過螺栓與腰部調(diào)長板（1）進(jìn)行連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人，其特征在于，所述腰帶（2）采用運動護(hù)腰，其內(nèi)部有硬質(zhì)支撐結(jié)構(gòu)，同時其寬度約為10cm，腰帶（2）與腰部調(diào)長板（1）通過螺栓進(jìn)行連接，所述腰部調(diào)長板（1）上設(shè)置有螺紋孔，左右側(cè)腰板（3）連接時可根據(jù)穿戴者需要進(jìn)行選擇，可調(diào)節(jié)范圍為390mm-510mm,調(diào)節(jié)至適宜穿戴者穿戴寬度進(jìn)行連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人，其特征在于，所述腿部連接結(jié)構(gòu)包括外擺連接座（21），外擺連接座（21）通過螺栓與髖關(guān)節(jié)處串聯(lián)彈性模塊的髖關(guān)節(jié)彈性傳動外圈（14）連接，外擺連接座（21）設(shè)置在腿部連桿（22）上，所述腿部連桿（22）采用碳纖維管，腿部連桿（22）上安裝有腿部連接塊（23），腿部連接塊（23）上設(shè)置有腿部調(diào)長板（24），所述腿部連接塊（23）上設(shè)計有陀螺儀安裝槽，用于布置加速度計，加速度計用于感知人體運動模式；腿部調(diào)長板（24）上安裝有護(hù)板（25），護(hù)板（25）用于與人體大腿進(jìn)行固連，腿部連接塊（23）單邊各布置有4個插扣（26），插扣（26）用于連接綁帶。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人，其特征在于，所述腿部調(diào)長板（24）可調(diào)節(jié)范圍為400mm-450mm，護(hù)板（25）與腿部調(diào)長板（24）通過螺栓連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人，其特征在于，所述鋼索（11）穿過套索支撐架（6），套索支撐架（6）兩端分別通過螺栓與定位板（7）進(jìn)行固連，一端的定位板（7）設(shè)置在腰板（3）上，另一端的定位板（7）設(shè)置在盤線輪（12）上，套索支撐架（6）表面設(shè)置有凹槽，凹槽內(nèi)布置有套管（5），所述套管（5）通過鋼索（11）的預(yù)緊拉力與套索支撐架（6）貼合，實現(xiàn)套索支撐架（6）對套管（5）的支撐作用。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套索驅(qū)動髖關(guān)節(jié)串聯(lián)彈性助力外骨骼機器人，其特征在于，所述電機處串聯(lián)彈性模塊為三層結(jié)構(gòu)，外部兩層為封閉蓋板（10），內(nèi)層為彈性固定塊（20）、鋼索固定塊（17）、電機部彈簧（18）及彈性傳動塊二（19），鋼索固定塊（17）通過螺栓與兩側(cè)封閉蓋板（10）連接，彈性傳動塊二（19）布置于彈性固定塊（20）內(nèi)部凹槽中，電機部彈簧（18）位于彈性傳動塊二（19）及彈性固定塊（20）之間形成的空隙中，經(jīng)壓縮后電機部彈簧（18）對彈性傳動塊二（19）產(chǎn)生反作用力，所述電機處串聯(lián)彈性模塊通過D型孔與驅(qū)動電機（8）進(jìn)行連接，并通過緊定螺釘進(jìn)行位置固定。