[發明專利]可穿戴式人體關節助力裝置

在審

• 申請號: 202110053664.4
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112659109A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 唐曉強;黎帆;孫海寧;侯森浩;李東興;王殿君;陳亞
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京石油化工學院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/10;B25J18/00
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 李蒙蒙;龍洪

本文公開了一種可穿戴式人體關節助力裝置，包括：驅動機構，包括旋轉輸出軸；凸輪機構，包括多個凸輪，多個凸輪均安裝在旋轉輸出軸上；柔索組件，包括多個柔索，多個柔索與多個凸輪對應，每個凸輪上都纏繞有一個柔索；柔索導向機構，多個柔索通過柔索導向機構導向；和柔索并聯機構，包括固定平臺和活動平臺，固定平臺固定在人體關節的支撐側，活動平臺固定在人體關節的施力側，固定平臺上設有柔索過孔，多個柔索穿過固定平臺上的柔索過孔后均連接至活動平臺。該可穿戴式人體關節助力裝置采用欠驅動設計，多個凸輪采用一個旋轉輸出軸帶動，減少了驅動機構中驅動電機的數量，降低了裝置的質量、體積與成本，提高了裝置的便攜性。

技術領域

本文涉及但不限于機械技術領域，特別涉及一種可穿戴式人體關節助力裝置。

背景技術

可穿戴式機器人，又可稱為外骨骼，其發展與應用使得人體能夠在機器人的幫助下，省時、省力、安全、靈活地進行一系列動作，且已經被應用于醫療、軍事、日常勞作等許多領域。可穿戴式機器人的機械結構與驅動方式多種多樣，索驅動由于其特性，被許多研究者用于外骨骼的機械設計中，作為外骨骼的驅動方式、力傳遞方式。

其中并聯繩索結構的可穿戴機器人，由于其人體適應性高、活動范圍大、質量輕、便于在多個自由度施加力等一系列不可替代的優點，是目前許多研究機構采取的一種外骨骼機械結構。但是由于這種機械設計方案采用了多根繩索，因此在驅動上往往需要多個驅動電機，導致驅動裝置的質量與體積較大，影響了機器人的便攜性，從而影響了其在人體助力上的應用。目前已有的研究中，并聯繩索結構的可穿戴機器人的驅動部分往往由于重量與體積太大，設置在實驗架上，無法實現便攜。

發明內容

以下是對本文詳細描述的主題的概述。本概述并非是為了限制權利要求的保護范圍。

本申請實施例提供一種可穿戴式人體關節助力裝置，其只需要一個驅動電機就能帶動多根柔索構成的并聯柔索機構，實現多自由度助力，減少了驅動電機的個數，降低了裝置的質量、體積與成本，提高了裝置的便攜性。

一種可穿戴式人體關節助力裝置，包括：

驅動機構，包括旋轉輸出軸；

凸輪機構，包括多個凸輪，多個所述凸輪均安裝在所述旋轉輸出軸上；

柔索組件，包括多個柔索，多個所述柔索與多個所述凸輪對應，每個所述凸輪上都纏繞有一個所述柔索；

柔索導向機構，多個所述柔索通過所述柔索導向機構導向；和

柔索并聯機構，包括固定平臺和活動平臺，所述固定平臺設置成固定在人體關節的支撐側，所述活動平臺設置成固定在人體關節的施力側，所述固定平臺上設有柔索過孔，多個所述柔索穿過所述固定平臺上的柔索過孔后均連接至所述活動平臺。

該可穿戴式人體關節助力裝置中，凸輪機構中的多個凸輪均安裝在驅動機構的一個旋轉輸出軸上，這樣可通過一個旋轉輸出軸帶動多個凸輪轉動，即通過一個驅動電機帶動多個凸輪轉動。因此，本申請實施例的可穿戴式人體關節助力裝置采用欠驅動的設計，用一個驅動電機控制多個柔索實現對人體關節多個自由度的助力，減少了驅動機構中驅動電機的數量，進而降低了裝置的質量、體積與成本，提高了裝置的便攜性。

本申請的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述。

附圖說明

圖1為本申請一實施例的可穿戴式人體關節助力裝置的結構示意圖；

圖2為本申請另一實施例的可穿戴式人體關節助力裝置的結構示意圖；

圖3為本申請實施例的可穿戴式人體關節助力裝置的驅動機構與凸輪機構的裝配結構示意圖；

圖4為本申請實施例的可穿戴式人體關節助力裝置的凸輪機構的結構示意圖；