一种外骨骼模块化锁定‑放松关节制造技术

本实用新型专利技术公开了一种外骨骼模块化锁定‑放松关节，包括肢体一、肢体二、关节随动机构和关节锁紧机构，随动机构包括行星齿轮系增速机构，肢体一固定在行星齿轮系外壳，肢体二通过轴承固定在行星齿轮系内齿轮，行星齿轮系中心轴端固定连接大齿轮，锁紧机构安装在肢体二上，包括固定在一起的小齿轮及制动盘，随动机构与锁紧机构通过大齿轮与小齿轮的啮合实现联动，锁紧机构还包括制动臂、制动块及抱闸装置，制动块固定在制动臂上，抱闸装置控制制动臂夹紧制动盘，制停小齿轮，从而制停联动机构，实现关节锁死，为人体提供支撑，结构合理，电机提供很小的力即可以达到最大的制动效果，能耗低。

An exoskeleton modular locking joint relax

The utility model discloses an exoskeleton modular locking relax joints, including limbs, limbs and joints with two actuators and the joint locking mechanism, a servo mechanism comprising a planetary gear train speed mechanism, a body fixed on the planet gear shell, two limbs fixed through the bearing in planetary gear train inner gear. Planetary gear train center shaft is fixedly connected with the gear, the locking mechanism is installed in two limbs, including small gear and brake disc fixed on the servo mechanism and the locking mechanism of the linkage is realized through the engagement of large and small gear wheels, the locking mechanism also comprises a brake arm, a brake pad and brake braking device. Block is fixed on the brake arm, brake control brake arm clamping the brake disc, stop the small gear, thereby stopping linkage, joint lock, to provide support for the human body, reasonable structure, The motor provides a small force, which can achieve the maximum braking effect, low energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼模块化锁定-放松关节
本技术涉及机器人应用
，尤其涉及一种外骨骼模块化锁定-放松关节。
技术介绍
外骨骼是模仿昆虫外部骨骼的一种人体穿戴设备，可以给人提供额外的能力，增强人体机能，外骨骼的应用可分为三个主要领域：军事、民用以及医疗，在军事领域主要突破人体力量、速度等方面的身体极限，民用领域面向工程施工、紧急救助、生产制造、搬运运输、危险工作等，医疗领域主要用作于康复治疗，辅助残疾人、老年人以及上肢、下肢无力患者、瘫痪病人等自主行走。当前，国内外针对外骨骼机器人的研究不断深化，但研究领域主要集中于各关节电机主动驱动，主动驱动外骨骼各关节运动所需电机功率大，能耗高，因此电机的尺寸、重量、电池连续使用时间极大地限制了下肢外骨骼的发展，尤其在功能方面，还没有一种外骨骼关节能够实现人体需要运动时该关节跟随人体运动而不需要外部能源驱动、人体需要保持某一姿势时该关节锁定进而为人体提供支撑的功能。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本技术提供了一种外骨骼模块化锁定-放松关节，其可以跟随人体被动运动，不需要外部能源驱动，在使用者需要保持某一姿态时由电机驱动关节锁定后关节自锁，电机功率小、能耗低，实现对人体提供支撑的功能。为达到上述目的，本技术的技术方案如下：一种外骨骼模块化锁定-放松关节，包括肢体一、肢体二、关节随动机构和关节锁紧机构，随动机构将肢体一和肢体二连接起来，肢体一与肢体二与人体连接，跟随人体运动而绕随动机构的轴线被动运动，锁紧机构固定在肢体二上。关节随动机构包括行星齿轮系、轴承套杯、轴承、轴承端盖，肢体一位于行星齿轮系与轴承套杯之间，肢体一固定在行星齿轮系的外壳上，行星齿轮系的外壳与行星齿轮系的行星架固定在一起，行星齿轮系的太阳轮与其中心轴连接在一起，轴承套杯与行星齿轮系的内齿轮连接在一起，轴承端盖将轴承压紧在轴承套杯内，肢体二固定在轴承套杯上，当人体运动时带动肢体一绕轴转动，进而行星齿轮系外壳及固定在其上的行星架绕轴转动，从而带动行星轮绕太阳轮转动的同时自转，并与行星齿轮系的内齿轮啮合转动，实现肢体一与肢体二的被动运动，关节随动机构还包括大齿轮，大齿轮与行星齿轮系的中心轴连接，轴端挡圈通过紧固件固定在轴端，限制大齿轮的轴向移动。本技术的优选方案中，随动机构的轴承为一对面对面布置的角接触球轴承。本技术的优选方案中，行星齿轮系系的增速比为1:4。关节锁紧机构包括小齿轮、制动盘及制动器，小齿轮与随动机构的大齿轮相互啮合并各自绕其中心轴转动，小齿轮固定在制动盘上，小齿轮与制动盘共同绕轴转动，制动器包括制动臂、制动块及抱闸装置，制动臂位于制动盘两侧，制动臂的一端连接在肢体二上，制动臂可以绕连接点转动，制动臂另一端连接有弹簧机构，两制动臂间通过弹簧机构分离，制动块固定在制动臂上，抱闸装置带动制动臂活动端向内旋转，两制动臂带动两制动块压紧制动盘，使制动盘不再绕轴转动，此时小齿轮与大齿轮均无法转动，因此，行星齿轮系也不能再转动，肢体一与肢体二被固定，实现关节锁定。本技术的优选方案中，大齿轮与小齿轮的增速比为1:2。本技术的优选方案中，所述弹簧机构包括固定在制动臂上的弹簧支柱一，固定在肢体二上的弹簧支柱二，以及连接弹簧支柱一与弹簧支柱二的拉力弹簧，拉力弹簧拉动制动臂远离制动盘。本技术的优选方案中，所述抱闸装置包括电机、减速器、传动系统、丝杆、楔形架、导向轴、滑轨及楔形滑块，电机与减速器相连，减速器固定在电机固定板一端，电机固定板另一端固定在楔形架上，减速器输出轴上装有带轮一，带轮一通过皮带与带轮二构成传动系统，带轮二下方连接有丝杆，丝杆的一端与带轮二固定，丝杆另一端通过安装在楔形架内的轴承穿过楔形架，而后继续穿过滑轨，丝杆可与楔形架相对转动，丝杆螺母固定在滑轨上，丝杆与螺母构成丝杆螺母副，当带轮二带动丝杆转动，丝杆相对螺母转动的同时还相对螺母上下运动，从而实现楔形架整体的上下运动，丝杆两侧至少设置有一个导向轴，导向轴另一端固定在滑轨上面，滑轨为中空柱体，滑轨两端分别设置一楔形滑块，滑块的楔形端与楔形架相配合并与制动臂的活动端连接，滑块与制动臂可绕连接点相对转动。本技术的优选方案中，所述制动块的制动部分横截面呈等腰梯形，制动盘侧面也有相应的梯形槽。本技术的优选方案中，所述丝杆轴承为角接触球轴承。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术改变传统外骨骼由电机主动驱动的结构，根据机械配合，使得外骨骼可以跟随人体被动运动，不需要外部能源驱动，结构简单，能耗低。2、本技术在使用过程中，随时可以根据使用者需要在某一姿态保持固定，为人体提供支撑，减少使用者在长时间保持某一姿态时的体能支出。附图说明为了更清楚的说明本技术实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还能够根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的关节随动机构示意图；图3为本技术的关节锁紧机构示意图；图4为本技术的制动块截面图；图5为本技术的楔块受力示意图；图6为本技术的制动轮受力示意图。其中，1、肢体一；2、随动机构；3、锁紧机构；4、肢体二；21、轴端挡圈；22、大齿轮；23、轴承端盖；24、角接触球轴承；25、轴承套杯；26、行星齿轮系；301、制动盘；302、轴；303、固定销；304、制动臂；305、小齿轮；306、制动块；307、紧固装置；308、螺母；309、弹簧支柱一；310、弹簧支柱二；311、连接销；312、楔形滑块；313、滑轨；314、导向轴支座；315、丝杆；316、楔形架；317、导向轴；318、带轮二；319、皮带；320、带轮一；321、电机；322、减速器；323、电机固定板。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例参照图1所示，本实施例中公开了一种外骨骼模块化锁定-放松关节，包括肢体一1、肢体二4、关节随动机构2和关节锁紧机构3，所述随动机构2将肢体一1和肢体二4连接起来，所述肢体一1和肢体二4与人体连接，跟随人体运动而绕随动机构2的轴线被动运动，所述锁紧机构3固定在肢体二4上。参照图2所示，所述随动机构2包括行星齿轮系26、轴承套杯25、角接触球轴承24、轴承端盖23，肢体一1位于行星齿轮系26与轴承套杯25之间，肢体一1固定在行星齿轮系26的外壳上，行星齿轮系26的外壳与行星齿轮系26的行星架固定在一起，行星齿轮系26的太阳轮与其中心轴连接在一起，轴承套杯25与行星齿轮系26的内齿轮连接在一起，轴承端盖23将角接触球轴承24压紧在轴承套杯25内，肢体二4固定在轴承套杯25上，当人体运动，带动肢体一1绕轴转动，进而行星齿轮系26外壳及固定在其上的行星架绕轴转动，从而带动行星轮绕太阳轮转动的同时自转，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外骨骼模块化锁定‑放松关节，其特征在于：包括肢体一、肢体二、关节随动机构和关节锁紧机构，所述随动机构包括行星齿轮系增速机构，所述肢体一固定在所述行星齿轮系外壳，所述肢体二通过轴承机构与所述行星齿轮系内齿轮固定，所述行星齿轮系中心轴端固定连接大齿轮，所述锁紧机构包括小齿轮、制动盘及制动器，所述小齿轮和制动盘固定在一起，通过转轴安装在所述肢体二上，所述小齿轮与所述大齿轮之间相互啮合，所述制动器控制所述制动盘的转动。

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼模块化锁定-放松关节，其特征在于：包括肢体一、肢体二、关节随动机构和关节锁紧机构，所述随动机构包括行星齿轮系增速机构，所述肢体一固定在所述行星齿轮系外壳，所述肢体二通过轴承机构与所述行星齿轮系内齿轮固定，所述行星齿轮系中心轴端固定连接大齿轮，所述锁紧机构包括小齿轮、制动盘及制动器，所述小齿轮和制动盘固定在一起，通过转轴安装在所述肢体二上，所述小齿轮与所述大齿轮之间相互啮合，所述制动器控制所述制动盘的转动。2.根据权利要求1所述的外骨骼模块化锁定-放松关节，其特征在于：所述制动器包括制动臂、制动块及抱闸装置，所述制动臂安装于所述制动盘两侧，所述制动臂一端转动连接在所述肢体二上，所述制动块固定在所述制动臂上，所述抱闸装置安装在所述制动臂的自由端。3.根据权利要求2所述的外骨骼模块化锁定-放松关节，其特征在于：所述抱闸装置包括电机、减速器、电机固定板、传动系统、丝杆、轴承、楔形架、导向轴、滑轨及楔形滑块，所述电机与所述减速器相连，所述减速器固定在所述电机固定板一端，所述电机固定板另一端固定在所述楔形架上，所述减速器输出轴上连接所述传动系统，所述传动系统下方连接有所述丝杆，所述丝杆通过安装在所述楔形架内的所述轴承穿过所述楔形架，所述丝杆的下端穿过所述滑轨，所述丝杆的螺母与所述滑轨固定，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟达，
申请(专利权)人：苏州致康医疗机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32