一种连续变刚度的弹簧储能装置，它涉及一种弹簧储能装置，具体涉及一种连续变刚度的弹簧储能装置。本发明专利技术为了解决传统上肢外骨骼体积和质量较大，电路复杂，可靠性差，能耗大的问题。本发明专利技术包括弹簧基座、下弹簧挂钩、上弹簧挂钩、第一钢丝绳、弹簧上基座、第二钢丝绳、电机、第一带轮、电机支架、丝杠基座、下固定板、第一轴、第二带轮、第三带轮、第四带轮、第二轴、右丝杠组件A、左丝杠组件B、第一钢板和多个弹簧，下固定板水平设置，所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B、第一钢板并排竖直设置在下固定板的上表面上。本发明专利技术属于医疗器械领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种弹簧储能装置，具体涉及一种连续变刚度的弹簧储能装置，属于医疗机械领域。
技术介绍
目前，外骨骼助力装置的研究逐渐兴起，具有广泛的应用前景，如助老助残，医疗康复，工业生产，地震救援，单兵作战等领域。一般的助力外骨骼具有以下特点：可以检测人体的运动意图；和人体类似的关节自由度和关节转动空间；具有必要的关节主动驱动以辅助出力；自带控制系统和能源系统；具有一定的安全防护机制。助力外骨骼按照动力传递的目的，可分为两种情况:外骨骼带动人体运动，和人体带动外骨骼运动。其主要区别体现在“人-机”连接信息交互装置的设计和系统控制策略的制定上。对于助老助残或医疗康复领域，外骨骼的目的是辅助人体自身肌肉的运动，以达到帮助老人抬腿，或帮助病人做肌肉功能恢复训练等目的。需要外骨骼设定好各关节的运动规划，或检测人体的肌电信号、肢体运动方向等判断人体的运动意图，带动穿戴者运动，此时人体和外骨骼之间需要动力的传递，因此“人-机”之间是紧密的固连关系；对于工业生产，地震救援或单兵作战等应用领域，面对的是正常的健康工人或消防战士，外骨骼的目的不是辅助人体自身肌肉的运动，而是增强放大人体的出力效果。传统的上肢外骨骼中，大多采用电机驱动来实现助力，即在各关节的自由度上设有电机，使用电机来带动外骨骼运动。但是这样造成体积和质量较大，电路复杂，可靠性降低，能耗较大。基于上述原因，设计了一种基于双四边形重力平衡原理的变负载低能耗上肢助力外骨骼，用一种机械动力平衡的方式来代替电机驱动给上肢外骨骼提供助力。本专利技术就是一种能连续变刚度的弹簧储能装置，是上述上肢助力外骨骼中平衡重力的动力装置。
技术实现思路
本专利技术为解决传统上肢外骨骼体积和质量较大，电路复杂，可靠性差，能耗大的问题，进而提出一种连续变刚度的弹簧储能装置。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：本专利技术包括弹簧基座、下弹簧挂钩、上弹簧挂钩、第一钢丝绳、弹簧上基座、第二钢丝绳、电机、第一带轮、电机支架、丝杠基座、下固定板、第一轴、第二带轮、第三带轮、第四带轮、第二轴、右丝杠组件A、左丝杠组件B、第一钢板和多个弹簧，下固定板水平设置，所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B、第一钢板并排竖直设置在下固定板的上表面上，弹簧上基座安装在第一钢板的上端，下弹簧挂钩固定安装在第一钢板的下端，下弹簧挂钩通过多个弹簧与上弹簧挂钩连接，上弹簧挂钩与第一钢丝绳的一端连接，第一钢丝绳的另一端依次绕过弹簧上基座上的滑轮、所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B与设置在下固定板上表面的弹簧基座连接，电机通过电机支架安装在下固定板的上表面，第一带轮套装在电机的转动轴上，第一轴、第二轴并排竖直设置在下固定板的上表面上，第二带轮和第三带轮由上至下依次套装在第一轴上，第四带轮套装在第二轴上，第一轴的上端与所述左丝杠组件B连接，第二轴的上端与所述右丝杠组件A连接，第一带轮通过皮带与第三带轮连接，第二带轮通过皮带与第四带轮连接，第二钢丝绳的一端与所述左丝杠组件B的上端连接，第二钢丝绳的另一端与外界连接。进一步的，所述右丝杠组件A包括第一滑块、第一导轨、第一丝杠、第一螺母和第一丝杠夹头，第一导轨和第一丝杠并排竖直安装在第一钢板上，第一滑块安装在第一导轨上，且第一滑块能沿第一导轨直线移动，第一螺母安装在第一滑块上，第一螺母套装在第一丝杠上，第一丝杠的下端与第二轴的上端连接，第一滑块上设有多个滑轮，第一丝杠夹头夹装在第一丝杠的下端。进一步的，所述左丝杠组件B包括第二钢板、第二丝杠、第二导轨、第二螺母、第二滑块、第二丝杠夹头、轴承端盖、轴承基座和万向节，第二钢板的下端与轴承基座连接，轴承端盖扣装在轴承基座上，第二丝杠和第二导轨并排安装在第二钢板上，第二丝杠的上端通过轴承与第二钢板连接，第二丝杠的下端通过第二丝杠夹头与万向节连接，万向节与第一轴的上端连接，第二滑块安装在第二导轨上，且第二滑块能沿第二导轨直线移动，第二螺母安装在第二滑块上，第二螺母套装在第二丝杠上，第二滑块上设有滑轮。进一步的，钢丝绳夹头安装在弹簧基座的滑道内，螺钉插装在钢丝绳夹头的螺纹孔中。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术为上肢外骨骼提供动力，能耗大大降低；2、本专利技术结构简单、稳定性高，控制方便；3、本专利技术是基于双四边形重力平衡原理的变负载低能耗上肢助力外骨骼中平衡重力的动力装置。它与双平行四边形机构搭配，能够实现量程范围内的任意重力在任意位置上的平衡。由于是机械机构，所以具有结构简单、稳定性高，并且更加节能等优点。附图说明图1是本专利技术的整体结构示意图，图2是本专利技术拆分的整体结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种连续变刚度的弹簧储能装置包括弹簧基座1、下弹簧挂钩2、上弹簧挂钩4、第一钢丝绳5、弹簧上基座6、第二钢丝绳7、电机8、第一带轮9、电机支架10、丝杠基座11、下固定板12、第一轴15、第二带轮16、第三带轮17、第四带轮18、第二轴19、右丝杠组件A、左丝杠组件B、第一钢板A2和多个弹簧3，下固定板12水平设置，所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B、第一钢板A2并排竖直设置在下固定板12的上表面上，弹簧上基座6安装在第一钢板A2的上端，下弹簧挂钩2固定安装在第一钢板A2的下端，下弹簧挂钩2通过多个弹簧3与上弹簧挂钩4连接，上弹簧挂钩4与第一钢丝绳5的一端连接，第一钢丝绳5的另一端依次绕过弹簧上基座6上的滑轮、所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B与设置在下固定板12上表面的弹簧基座1连接，电机8通过电机支架10安装在下固定板12的上表面，第一带轮9套装在电机8的转动轴上，第一轴15、第二轴19并排竖直设置在下固定板12的上表面上，第二带轮16和第三带轮17由上至下依次套装在第一轴15上，第四带轮18套装在第二轴19上，第一轴15的上端与所述左丝杠组件B连接，第二轴19的上端与所述右丝杠组件A连接，第一带轮9通过皮带与第三带轮17连接，第二带轮16通过皮带与第四带轮18连接，第二钢丝绳7的一端与所述左丝杠组件B的上端连接，第二钢丝绳7的另一端与外界连接。具体实施方式二：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种连续变刚度的弹簧储能装置的右丝杠组件A包括第一滑块A1、第一导轨A3、第一丝杠A4、第一螺母A5和第一丝杠夹头A6，第一导轨A3和第一丝杠A4并排竖直安装在第一钢板A2上，第一滑块A1安装在第一导轨A3上，且第一滑块A1能沿第一导轨A3直线移动，第一螺母A5安装在第一滑块A1上，第一螺母A5套装在第一丝杠A4上，第一丝杠A4的下端与第二轴19的上端连接，第一丝杠A4的上端通过轴承与第一钢板A2的上端连接，第一丝杠A4的下端通过第一丝杠夹头A6与第一钢板A2的下端连接，第一滑块A1上设有多个滑轮。第一导轨A3固连在第二钢板A2上，第一丝杆A4一端通过轴承与第一钢板A2相连，一端固定在第一丝杆夹头A6上，第一丝杆夹头A6通过轴承与钢板A2相连，并且与第一轴19通过销钉连接。第一螺母A5拧在第一丝杠A4上，与第一滑块A1固连，第一滑块A1还套本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续变刚度的弹簧储能装置，其特征在于：所述一种连续变刚度的弹簧储能装置包括弹簧基座(1)、下弹簧挂钩(2)、上弹簧挂钩(4)、第一钢丝绳(5)、弹簧上基座(6)、第二钢丝绳(7)、电机(8)、第一带轮(9)、电机支架(10)、丝杠基座(11)、下固定板(12)、第一轴(15)、第二带轮(16)、第三带轮(17)、第四带轮(18)、第二轴(19)、右丝杠组件A、左丝杠组件B、第一钢板(A2)和多个弹簧(3)，下固定板(12)水平设置，所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B、第一钢板(A2)并排竖直设置在下固定板(12)的上表面上，弹簧上基座(6)安装在第一钢板(A2)的上端，下弹簧挂钩(2)固定安装在第一钢板(A2)的下端，下弹簧挂钩(2)通过多个弹簧(3)与上弹簧挂钩(4)连接，上弹簧挂钩(4)与第一钢丝绳(5)的一端连接，第一钢丝绳(5)的另一端依次绕过弹簧上基座(6)上的滑轮、所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B与设置在下固定板(12)上表面的弹簧基座(1)连接，电机(8)通过电机支架(10)安装在下固定板(12)的上表面，第一带轮(9)套装在电机(8)的转动轴上，第一轴(15)、第二轴(19)并排竖直设置在下固定板(12)的上表面上，第二带轮(16)和第三带轮(17)由上至下依次套装在第一轴(15)上，第四带轮(18)套装在第二轴(19)上，第一轴(15)的上端与所述左丝杠组件B连接，第二轴(19)的上端与所述右丝杠组件A连接，第一带轮(9)通过皮带与第三带轮(17)连接，第二带轮(16)通过皮带与第四带轮(18)连接，第二钢丝绳(7)的一端与所述左丝杠组件B的上端连接，第二钢丝绳(7)的另一端与外界连接。...
【技术特征摘要】
1.一种连续变刚度的弹簧储能装置，其特征在于：所述一种连续变刚度的弹簧储能装
置包括弹簧基座(1)、下弹簧挂钩(2)、上弹簧挂钩(4)、第一钢丝绳(5)、弹簧上基座
(6)、第二钢丝绳(7)、电机(8)、第一带轮(9)、电机支架(10)、丝杠基座(11)、下
固定板(12)、第一轴(15)、第二带轮(16)、第三带轮(17)、第四带轮(18)、第二轴(19)、
右丝杠组件A、左丝杠组件B、第一钢板(A2)和多个弹簧(3)，下固定板(12)水平设
置，所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B、第一钢板(A2)并排竖直设置在下固定板(12)
的上表面上，弹簧上基座(6)安装在第一钢板(A2)的上端，下弹簧挂钩(2)固定安装
在第一钢板(A2)的下端，下弹簧挂钩(2)通过多个弹簧(3)与上弹簧挂钩(4)连接，
上弹簧挂钩(4)与第一钢丝绳(5)的一端连接，第一钢丝绳(5)的另一端依次绕过弹簧
上基座(6)上的滑轮、所述右丝杠组件A、所述左丝杠组件B与设置在下固定板(12)上
表面的弹簧基座(1)连接，电机(8)通过电机支架(10)安装在下固定板(12)的上表
面，第一带轮(9)套装在电机(8)的转动轴上，第一轴(15)、第二轴(19)并排竖直设
置在下固定板(12)的上表面上，第二带轮(16)和第三带轮(17)由上至下依次套装在
第一轴(15)上，第四带轮(18)套装在第二轴(19)上，第一轴(15)的上端与所述左
丝杠组件B连接，第二轴(19)的上端与所述右丝杠组件A连接，第一带轮(9)通过皮
带与第三带轮(17)连接，第二带轮(16)通过皮带与第四带轮(18)连接，第二钢丝绳
(7)的一端与所述左丝杠组件B的上端连接，第二钢丝绳(7)的另一端与外界连接。
2.根据权利要求1所述一种连续变刚度的弹簧储能装置，其特征在于：所述右丝杠组
件A包括第一滑块(A1)、第一导...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱延河，臧希喆，张超，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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