外骨骼机器人三自由度踝关节装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种外骨骼机器人三自由度踝关节装置，包括腿部连接件、第一摆动组件、第二摆动组件、第三摆动组件和脚部支撑件。第一摆动组件包括第一连接件和第一转轴，第一转轴沿第一方向延伸，第一转轴与腿部连接件转动连接；第二摆动组件包括第二连接件和第二转轴，第二转轴沿第二方向延伸，第二转轴与第一连接件转动连接；第三摆动组件，包括第三连接件和第三转轴，第三转轴沿第三方向延伸，第三转轴与第二连接件转动连接；脚部支撑件与第三连接件固定连接。上述外骨骼机器人三自由度踝关节装置，结构简单紧凑，能够有效地模拟人体踝关节的三个自由度，从而能更好地适应人体的运动，使得穿戴者活动灵便。

Three degree of freedom ankle joint device for exoskeleton robot

The utility model relates to a three degree of freedom ankle joint device for an exoskeleton robot, which comprises a leg connection part, a first swing component, a second swing component, a third swing component and a foot support part. The first swing component includes the first connector and the first rotation axis, the first axis extends along the first direction, the first rotating shaft is connected with the leg connector, the second swing component includes the second connecting part and the second axis, the second axis extends along the second direction, the second shaft is connected with the first connecting part, and the third swing component, It includes third connecting parts and third rotating axes, the third axis extends along the third direction, the third shaft is connected with the second connector, and the foot support is connected with the third connector. The three degree of freedom ankle joint device of the exoskeleton robot is simple and compact, and can effectively simulate the three degrees of freedom of the ankle joint, so that it can better adapt to the movement of the human body and make the wearer active and convenient.

【技术实现步骤摘要】
外骨骼机器人三自由度踝关节装置
本技术涉及外骨骼机器人
，特别是涉及一种外骨骼机器人三自由度踝关节装置。
技术介绍
踝关节是人体下肢部分的重要关节，也是人体距离地面最近的负重关节。在行走过程中，踝关节能够协调腿部和脚部的运动以实现人体重心的转移，地面对脚部的作用力也需要经由踝关节传递至腿部。由于踝关节常处于负重状态，因此容易出现扭伤，在军事或医疗领域常采用机械踝关节装置对踝关节予以保护或进行康复治疗。机械踝关节装置作为辅助器械，一般穿戴在人体外部，以对人体提供保护、支撑、助力和运动辅助功能。人体的踝关节具有三个转动自由度，分别为趾屈背伸自由度、内外翻自由度和内外摆自由度，上述三个转动自由度相互关联，保证了人体运动的灵活性。一般的机械踝关节装置受限于机械结构，难以实现对上述三个转动自由度的模拟，穿戴上机械踝关节装置后，易造成活动不灵便，且常规的机械踝关节装置，只能满足简单的行走辅助功能，功能单一。
技术实现思路
基于此，有必要针对一般的机械踝关节装置活动不灵便、功能单一的问题，提供一种外骨骼机器人三自由度踝关节装置。一种外骨骼机器人三自由度踝关节装置，包括：腿部连接件；第一摆动组件，包括第一连接件和第一转轴，所述第一转轴沿第一方向延伸，所述第一连接件和所述第一转轴固定连接，所述腿部连接件套设于所述第一转轴上，所述第一转轴与所述腿部连接件转动连接；第二摆动组件，包括第二连接件和第二转轴，所述第二转轴沿第二方向延伸，所述第二连接件和所述第二转轴固定连接，所述第一连接件套设于所述第二转轴上，所述第二转轴与所述第一连接件转动连接；第三摆动组件，包括第三连接件和第三转轴，所述第三转轴沿第三方向延伸，所述第三连接件和所述第三转轴固定连接，所述第二连接件套设于所述第三转轴上，所述第三转轴与所述第二连接件转动连接；及脚部支撑件，与所述第三连接件固定连接。在其中一个实施例中，所述第二摆动组件还包括蓄能组件，所述蓄能组件的一端与所述第一连接件转动连接，所述蓄能组件的另一端与所述第二连接件转动连接；所述蓄能组件用于带动所述第二连接件复位。在其中一个实施例中，所述蓄能组件包括连杆、弹性件和杆套，所述连杆的一端与所述第一连接件转动连接，所述连杆的另一端与所述弹性件固定连接；所述杆套的一端套设于所述连杆上，所述杆套的另一端与所述第二连接件转动连接；所述弹性件收容于所述杆套内。在其中一个实施例中，所述弹性件包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧套设于所述连杆上，且所述第一弹簧的一端与所述连杆抵接，所述第一弹簧的另一端与所述杆套的靠近腿部连接件的一端抵接；所述第二弹簧的一端与所述连杆抵接，所述第二弹簧的另一端与所述杆套的远离所述腿部连接件的一端抵接。在其中一个实施例中，所述第二连接件上设有第一限位面和第二限位面，当所述第二转轴转动时，所述第一限位面与所述第一连接件抵接，以限制所述第二转轴的转动范围；当所述第三转轴转动时，所述第二限位面与所述第三连接件抵接，以限制所述第三转轴的转动范围。在其中一个实施例中，所述第一摆动组件还包括第一轴套和止推轴承，所述腿部连接件套设于所述第一轴套上，所述第一轴套套设于所述第一转轴上，所述第一轴套与所述腿部连接件固定连接，所述第一轴套与所述第一转轴转动连接；所述止推轴承套设于所述第一转轴上，且所述止推轴承的一侧与所述第一连接件抵接，所述止推轴承的另一侧与所述腿部连接件抵接。在其中一个实施例中，所述第一摆动组件还包括限位件，所述限位件与所述腿部连接件固定连接，所述第一连接件上开设有限位槽，所述限位件收容于所述限位槽内；当所述第一连接件转动时，所述限位件能够与所述限位槽的槽壁抵接，以限制所述第一连接件的转动范围。在其中一个实施例中，所述第二摆动组件还包括阻尼件，所述阻尼件分别与所述第二转轴和所述第一连接件固定连接，所述阻尼件能够调节所述第二转轴的旋转阻力。在其中一个实施例中，所述第三摆动组件还包括回位件，所述回位件分别与所述第二连接件和所述第三连接件固定连接；当所述第三转轴转动时，所述回位件能够带动所述第三转轴复位。在其中一个实施例中，所述外骨骼机器人三自由度踝关节装置还包括角度传感器和压力传感器，所述角度传感器与所述第一连接件固定连接，所述角度传感器用于检测所述第二转轴的旋转角度；所述压力传感器与所述脚部支撑件固定连接，所述压力传感器用于检测脚部支撑件所受的压力。上述外骨骼机器人三自由度踝关节装置，腿部连接件用于绑缚至小腿上，脚部支撑件能够对脚部予以支撑，从而使得外骨骼机器人三自由度踝关节装置与人体连接。以小腿的延伸方向为第一方向，第一转轴的延伸方向与第一方向相同；以脚部的宽度延伸方向为第二方向，第二转轴的延伸方向与第二方向相同；以脚部的长度延伸方向为第三方向，第三转轴的延伸方向与第三方向相同。第一摆动组件能够模拟内外摆自由度，使得脚部能够绕第一转轴摆动；第二摆动组件能够模拟趾屈背伸自由度，使得脚部能够绕第二转轴摆动；第三摆动组件能够模拟内外翻自由度，使得脚部能够绕第三转轴摆动。上述外骨骼机器人三自由度踝关节装置，结构简单紧凑，能够有效地模拟人体踝关节的三个自由度，从而能更好地适应人体的运动，使得穿戴者活动灵便。附图说明图1为一实施例中外骨骼机器人三自由度踝关节装置的立体图；图2为图1所示外骨骼机器人三自由度踝关节装置的主视图；图3为图1所示外骨骼机器人三自由度踝关节装置的右视图；图4为图3所示外骨骼机器人三自由度踝关节装置沿A-A处的剖视图；图5为图1所示外骨骼机器人三自由度踝关节装置的爆炸图；图6为图1所示外骨骼机器人三自由度踝关节装置的第一连接件的立体图；图7为图1所示外骨骼机器人三自由度踝关节装置的第二连接件的立体图。具体实施方式为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。参考图1和图2，在一实施例中，外骨骼机器人三自由度踝关节装置10作为外骨骼装置，用于辅助小腿及脚部的运动。外骨骼机器人三自由度踝关节装置10包括腿部连接件100、第一摆动组件200、第二摆动组件300、第三摆动组件400和脚部支撑件500。在一实施例中，脚部支撑件500用于绑缚至脚上，腿部连接件100则用于绑缚至小腿上，从而使得整个外骨骼机器人三自由度踝关节装置10与人体连接。同时参考图3和图4，在一实施例中，指定小腿的延伸方向为第一方向，脚掌宽度的延伸方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼机器人三自由度踝关节装置，其特征在于，包括：腿部连接件；第一摆动组件，包括第一连接件和第一转轴，所述第一转轴沿第一方向延伸，所述第一连接件和所述第一转轴固定连接，所述腿部连接件套设于所述第一转轴上，所述第一转轴与所述腿部连接件转动连接；第二摆动组件，包括第二连接件和第二转轴，所述第二转轴沿第二方向延伸，所述第二连接件和所述第二转轴固定连接，所述第一连接件套设于所述第二转轴上，所述第二转轴与所述第一连接件转动连接；第三摆动组件，包括第三连接件和第三转轴，所述第三转轴沿第三方向延伸，所述第三连接件和所述第三转轴固定连接，所述第二连接件套设于所述第三转轴上，所述第三转轴与所述第二连接件转动连接；及脚部支撑件，与所述第三连接件固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼机器人三自由度踝关节装置，其特征在于，包括：腿部连接件；第一摆动组件，包括第一连接件和第一转轴，所述第一转轴沿第一方向延伸，所述第一连接件和所述第一转轴固定连接，所述腿部连接件套设于所述第一转轴上，所述第一转轴与所述腿部连接件转动连接；第二摆动组件，包括第二连接件和第二转轴，所述第二转轴沿第二方向延伸，所述第二连接件和所述第二转轴固定连接，所述第一连接件套设于所述第二转轴上，所述第二转轴与所述第一连接件转动连接；第三摆动组件，包括第三连接件和第三转轴，所述第三转轴沿第三方向延伸，所述第三连接件和所述第三转轴固定连接，所述第二连接件套设于所述第三转轴上，所述第三转轴与所述第二连接件转动连接；及脚部支撑件，与所述第三连接件固定连接。2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人三自由度踝关节装置，其特征在于，所述第二摆动组件还包括蓄能组件，所述蓄能组件的一端与所述第一连接件转动连接，所述蓄能组件的另一端与所述第二连接件转动连接；所述蓄能组件用于带动所述第二连接件复位。3.根据权利要求2所述的外骨骼机器人三自由度踝关节装置，其特征在于，所述蓄能组件包括连杆、弹性件和杆套，所述连杆的一端与所述第一连接件转动连接，所述连杆的另一端与所述弹性件固定连接；所述杆套的一端套设于所述连杆上，所述杆套的另一端与所述第二连接件转动连接；所述弹性件收容于所述杆套内。4.根据权利要求3所述的外骨骼机器人三自由度踝关节装置，其特征在于，所述弹性件包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧套设于所述连杆上，且所述第一弹簧的一端与所述连杆抵接，所述第一弹簧的另一端与所述杆套的靠近腿部连接件的一端抵接；所述第二弹簧的一端与所述连杆抵接，所述第二弹簧的另一端与所述杆套的远离所述腿部连接件的一端抵接。5.根据权利要求1所述的外骨骼机器人三自由度踝关节装置，其特征在于，所述第二连接件...

【专利技术属性】
技术研发人员：李民智，梁哲，东人，辛小康，
申请(专利权)人：深圳市奇诺动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44