[發明專利]柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人

在審

• 申請號: 202110322017.9
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN113070866A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 張庭;馮凱祥;寧傳新;鞏振華;唐慶康;李陽
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/00;B25J13/00
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李柏柏

1.一種柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于，包括穿戴件：

所述穿戴件包括設置在人體髖關節左側的第一驅動關節、設置在人體髖關節右側的第二驅動關節、設置在人體髖關節左后側的第三驅動關節以及設置在人體髖關節右后側的第四驅動關節，通過所述第一驅動關節和所述第二驅動關節實現矢狀面內步長的調整，通過所述第三驅動關節和所述第四驅動關節實現冠狀面內步寬的調整；

每個驅動關節包括支撐件、輸入軸、輸出軸以及設置在所述輸入軸和所述輸出軸之間用于傳遞動力的傳動模塊，所述輸入軸包括同軸設置在所述支撐件上的電機模塊和減速器模塊，所述輸出軸包括同軸設置在所述支撐件上的串聯彈性驅動器、離合器模塊和編碼器組件，通過所述串聯彈性驅動器和離合器模塊減少突變載荷對人體關節的沖擊。

2.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于，所述穿戴件包括背部固定件，所述第三驅動關節的輸入端和所述第四驅動關節的輸入端均連接所述背部固定件，用于實現穿戴者左腿步寬和右腿步寬的調整；

所述穿戴件包括連接件，所述連接件包括第一連接板和第二連接板，所述第三驅動關節的輸出端與所述第一驅動關節的輸入端之間通過第一連接板連接，所述第四驅動關節的輸出端與所述第二驅動關節的輸入端之間通過第二連接板連接。

3.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：所述穿戴件包括腿部綁帶機構，所述腿部綁帶機構包括：

第一腿部綁帶組件，所述第一腿部綁帶組件包括第一連桿、第一滑動件、第一固定環和第一綁塊，所述第一連桿連接所述第一驅動關節的輸出端，所述第一連桿上設置有可沿連桿長度方向移動來調整固定位置的第一滑動件，所述第一滑動件連接所述第一固定環，所述第一固定環上設置有第一綁塊；

第二腿部綁帶組件，所述第二腿部綁帶組件包括第二連桿、第二滑動件、第二固定環和第二綁塊，所述第二連桿連接所述第二驅動關節的輸出端，所述第二連桿上設置有可沿連桿長度方向移動來調整固定位置的第二滑動件，所述第二滑動件連接所述第二固定環，所述第二固定環上設置有第二綁塊。

4.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：所述傳動模塊包括第一繞線輪、鋼絲繩、第二繞線輪，所述鋼絲繩分別與所述第一繞線輪和所述第二繞線輪配合連接，所述第一繞線輪連接所述減速器模塊，所述減速器模塊連接所述電機模塊；所述第二繞線輪連接所述串聯彈性驅動器，所述串聯彈性驅動器連接所述離合器模塊。

5.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：所述編碼器組件包括第一編碼器和第二編碼器，所述第一編碼器設置在串聯彈性驅動器的位置，通過所述第一編碼器檢測所述串聯彈性驅動器的轉角；所述第二編碼器設置在所述離合器模塊的位置，通過所述第二編碼器檢測所述離合器模塊的轉角。

6.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：還包括控制系統和電源系統，所述控制系統和電源系統設置于背板固定件上。

7.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：所述電機模塊包括電機和電機驅動器，所述電機的編碼器連接所述控制系統，所述電機連接所述電機驅動器，所述電機驅動器連接控制系統和離合器模塊。

8.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：所述串聯彈性驅動器連接第一編碼器，所述第一編碼器連接控制系統，所述第一編碼器用于檢測串聯彈性驅動器轉動時的轉角，并通過第一編碼器傳輸至控制系統。

9.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：所述離合器模塊連接第二編碼器，所述第二編碼器連接控制系統，所述第二編碼器用于檢測離合器模塊的轉角，并通過第二編碼器傳輸至控制系統。

10.根據權利要求1所述的柔性關節驅動的髖部外骨骼助行機器人，其特征在于：還包括慣性測量系統，所述慣性測量系統設置于穿戴者的下肢各關節處。