[發(fā)明專利]一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構及機器人

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• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113276159A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 梁林超;楊鵬;張晗彬;趙忠乾;謝孫耘翰
• 申請（專利權）人: 杭州太希智能科技有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，其包括關節(jié)基座、關節(jié)轉臂、卷簧部、棘輪部和棘爪鎖定部；

所述關節(jié)基座和所述關節(jié)轉臂之間具有一個自由度，該自由度所在的軸線與人體關節(jié)同軸，使得關節(jié)基座和關節(jié)轉臂所連接的外骨骼下肢的大小腿之間的符合人體運動學的關節(jié)轉動；

所述卷簧部設置于所述關節(jié)基座和所述關節(jié)轉臂之間，用于在所述自由度的軸線方向上固定所述關節(jié)基座和所述關節(jié)轉臂；所述卷簧部至少部分嵌設于所述關節(jié)基座內與之轉動連接；

所述棘輪部設置于所述關節(jié)基座的外部，并且與所述卷簧部位于所述關節(jié)基座內部的側面固定連接，用于帶動卷簧部轉動調整預緊力；

所述棘爪鎖定部設置于所述關節(jié)基座的上方，用于將卷簧部具有預緊力傳遞至關節(jié)基座并轉化為轉矩力，使得關節(jié)基座和關節(jié)轉臂之間形成反關節(jié)扭矩力。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，所述關節(jié)基座至少設置有一個，并且位于所述關節(jié)轉臂至少一側；

和/或，所述關節(jié)基座設置有一個，所述關節(jié)基座位于所述關節(jié)轉臂遠離人體關節(jié)內側的一側；

和/或，所述關節(jié)基座設置有兩個，兩個所述關節(jié)基座按所述自由度的軸線分布并位于所述關節(jié)轉臂遠離人體關節(jié)內側的一側；

和/或，所述關節(jié)基座設置有兩個，兩個所述關節(jié)基座按所述自由度的軸線分布并對稱布置于所述關節(jié)轉臂的兩側。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，所述關節(jié)基座至少一側面上形成有凹槽，優(yōu)選的，所述關節(jié)基座兩側均設有凹槽，所述凹槽呈圓形，兩個所述凹槽在所述自由度上同軸線但直徑大小不同；大直徑所述的凹槽用于安裝所述卷簧部并且與之轉動連接，小直徑所述的凹槽用于安裝所述棘輪部，使得卷簧部與所述棘輪部連接為一體；

所述關節(jié)轉臂中心形成有一加強部，所述加強部與所述凹槽內轉動連接的卷簧部固定連接。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，所述加強部為鋁合金、鐵、碳鋼材質的多邊形，優(yōu)選的，所述加強部的形狀為正方形或者圓形或者六邊形或者三角形。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，所述卷簧部包括與所述自由度在同軸線上的關節(jié)端蓋、卷簧旋轉軸、卷簧及卷簧座，所述卷簧座用于包裹式卡接卷簧的外圈端部,并且可轉動的安裝于大直徑的所述凹槽內，所述卷簧的中心圈端部與所述卷簧旋轉軸卡接，所述關節(jié)端蓋用于套接式徑向固定所述卷簧旋轉軸并且與所述關節(jié)基座的側面固定連接，所述卷簧旋轉軸伸出至所述關節(jié)端蓋外部的一端與所述加強部中心固定連接。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，所述卷簧旋轉軸上形成有一階梯段，該階梯段的直徑大于所述卷簧旋轉軸的直徑，使得卷簧旋轉軸與所述關節(jié)端蓋和所述卷簧座之間的定位卡接；優(yōu)選的，在所述卷簧旋轉軸上套接有位于所述階梯段兩側的自潤滑軸承套，該自潤滑軸承套分別用于承接所述關節(jié)端蓋和所述卷簧座。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，所述卷簧旋轉軸與所述加強部連接處形成有一多邊嵌塞部，該多邊嵌塞部包括設置于所述卷簧旋轉軸端部的多邊軸和貫穿在所述加強部中心與所述多邊軸相適配的多邊孔。

8.根據(jù)權利要求3所述的一種無源外骨骼下肢可調節(jié)助力大小的關節(jié)結構，其特征在于，所述棘輪部包括與所述自由度的軸線同軸的固定盤、棘輪和棘輪轉盤，所述固定盤通過嵌塞式可轉動地安裝于小直徑所述的凹槽中，用于固定連接所述卷簧部，所述固定盤側面上設有中心對稱的多個卡槽，所述卡槽貫穿至所述固定盤的外輪廓線，所述棘輪盤中部套接整個所述固定盤與之卡接，所述棘輪內部設有與所述卡槽相適配的凸出部，所述棘輪轉盤固定連接在所述棘輪的一側；

所述固定盤與所述卷簧部之間、所述棘輪與所述固定盤之間、及所述固定盤與所述棘輪轉盤之間分別通過螺釘固定連接。