助行膝关节执行器及助行机器人制造技术

本发明专利技术属于康复医疗器械技术领域，尤其涉及一种助行膝关节执行器，包括液压缸和液压杆，液压杆内设有具有气囊的第一腔体，液压杆伸入液压缸内且设有与液压缸密封连接的密封环，密封环将液压缸内的空间分隔为第二腔体和第三腔体，第二腔体内和第三腔体内均设有液体，且密封环上设有连通第二腔体和第三腔体的至少一个第一通孔，第三腔体与第一腔体连通，液压杆上设有用于控制第一通孔是否开闭和控制流经第一通孔液体的流速的流量调节装置。本发明专利技术具有可调阻尼，能够提供较大而且稳定的支撑力，在屈膝下蹲时把身体重力势能转换为气囊内的空气势能，在站直伸展小腿时，把储存的空气势能释放出来，能耗极小、结构简单。

【技术实现步骤摘要】
助行膝关节执行器及助行机器人
本专利技术属于康复医疗器械
，尤其涉及一种助行膝关节执行器及助行机器人。
技术介绍
助行机器人主要分为军用和民用两个方面，民用助行机器人主要用于残障辅助、康复医疗等，助行机器人为穿戴者提供保护和行走动力。通常助行机器人为下肢助行，膝关节部位的驱动尤为重要。现有技术中，膝关节部位多采用电机驱动或者液压驱动，使用液压驱动时需要配备液压泵作为动力源，并通过阀门控制液压油的流向，使得液压杆主动伸出或者主动收缩，通过液压杆的伸出和收缩来驱动助行机器人行走。但是现有技术中，液压泵结构复杂，极大地增加了执行器的复杂程度，与液压泵连接的液压管路在执行器上布置困难，而且液压泵液压管路重量大，极大的增加了执行器的重量，另外，在运行过程中能量消耗较大，如此导致现有技术助行机器人的执行器结构复杂、能耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种助行膝关节执行器，旨在解决现有技术中的助行机器人的执行器结构复杂以及能耗高技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种助行膝关节执行器，包括液压缸和液压杆，所述液压杆内设有第一腔体，所述第一腔体内设有气囊，所述液压杆伸入所述液压缸内且所述液压杆的内端设有与所述液压缸的内表面滑动密封连接的密封环，所述密封环将所述液压缸内的空间分隔为第二腔体和第三腔体，所述第二腔体内和所述第三腔体内均设有液体，且所述密封环上设有连通所述第二腔体和所述第三腔体的至少一个第一通孔，所述第二腔体环绕于所述液压杆外，所述第三腔体位于所述密封环远离所述液压杆的一侧，所述第三腔体与所述第一腔体连通，所述液压杆上设有用于控制所述第一通孔是否开闭和流经所述第一通孔液体的流速的流量调节装置。进一步地，所述流量调节装置包括驱动机构和挡片，所述挡片紧贴所述密封环，所述驱动机构设置所述液压杆内，所述驱动机构与所述挡片连接并驱动所述挡片转动以调节所述挡片遮挡所述第一通孔的面积。进一步地，所述挡片上设有数量与所述第一通孔的数量相同的第二通孔，当各所述第二通孔与各所述第一通孔错位时，所述挡片遮挡住所述第一通孔；当各所述第二通孔与各所述第一通孔对位时，所述第一通孔连通所述第二腔体和所述第三腔体。进一步地，所述驱动机构包括电机和传动轴，所述电机设置于所述液压杆内靠其外端的位置，所述传动轴穿过所述第一腔体并与所述挡片连接，所述气囊环绕于所述传动轴的周围。进一步地，所述液压杆的外端设有延伸至所述液压杆内的安装槽，所述电机固定于所述安装槽内，所述液压杆的外端的端面设有用于封盖所述安装槽的杆端盖。进一步地，所述第一腔体延伸至所述液压杆的内端面并设有开口，所述挡片上设有与所述开口匹配的凸台，所述凸台嵌入所述开口内且所述凸台可绕所述开口的中心转动。进一步地，所述开口内设有轴承，所述凸台通过轴承可转动地嵌入所述开口内。进一步地，所述凸台上设有贯穿所述挡片且连通所述第一腔体和第三腔体的第三通孔。进一步地，所述液压缸的末端设有用于密封所述第二腔体的缸端盖，所述液压杆穿过所述缸端盖。本专利技术的有益效果：本专利技术的助行膝关节执行器中，当屈膝或者伸展小腿时，液压杆受到压力，使得液压杆向液压缸内移动，第三腔体内的液体经第一通孔流向第二腔体内，由于密封环可以阻碍液体流动，从而起到阻尼作用；本专利技术中，可以通过驱动机构转动挡片，具体是调节挡片与第一通孔之间的重合度，改变第一通孔的导通截面，进而调节液体由第三腔体进入第二腔体的速度，达到调节助行膝关节执行器阻尼的效果，本专利技术的助行膝关节执行器具有可调阻尼的优点；当处于支撑人体时，本实施例的助行膝关节执行器能够提供长期稳定的支撑里，此时通过驱动机构，调节挡片完全遮挡第一通孔，第二腔体和第三腔体之间二液体无法流动，由于液体的不可压缩性，因此，本专利技术的助行膝关节执行器可以提供较大而且长期稳定的支撑力；在屈膝时，利用身体重量，使液压杆被推进液压缸内，液压缸内的第三腔体的体积减小，此时，第三腔体内的液体在压力作用下进入第一腔体，在第一腔体内由于进入了新的液体，液体压力变大，必然会压缩气囊，气囊压力升高，通过气囊存储能量，在站直伸展小腿时，气囊膨胀，释放能量，迫使第一腔体内的液体流向第三腔体内，减轻站直所需的身体力量。在屈膝下蹲时把身体重力势能转换为气囊内的空气势能，在站直伸展小腿时，把储存的空气势能释放出来，助力站直，本专利技术具有能耗极小的特点；本专利技术中助行膝关节执行器，没有压力泵等其他复杂元件，从而具有结构简单的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的另一技术方案是：一种助行机器人，包括前述助行膝关节执行器。助行机器人的执行器仅需向驱动机构即电机供能，而驱动机构也仅仅用于调节挡片，能耗极小，能够存储屈膝时的身体重力势能，本实施例的助行机器人具有结构简单、能耗小以及阻尼可调的特点，且助行机器人的支撑力大而且持久稳定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有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专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的助行膝关节执行器的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的助行膝关节执行器的剖视图；图3为图2中局部区域A的放大图；图4为本专利技术实施例提供的助行膝关节执行器的分解图。其中，图中各附图标记：10--液压缸11--第二腔体12--第三腔体13--缸端盖20--液压杆21--第一腔体22--密封环221--第一通孔23--开口24--安装槽25--杆端盖30--气囊40--驱动机构41--电机42--传动轴50--挡片51--第二通孔52--凸台521--第三通孔60--轴承。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图1至附图4中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1至附图4描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1～4所示，本专利技术实施例提供了一种助本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种助行膝关节执行器，包括液压缸和液压杆，其特征在于：所述液压杆内设有第一腔体，所述第一腔体内设有气囊，所述液压杆伸入所述液压缸内且所述液压杆的内端设有与所述液压缸的内表面滑动密封连接的密封环，所述密封环将所述液压缸内的空间分隔为第二腔体和第三腔体，所述第二腔体内和所述第三腔体内均设有液体，且所述密封环上设有连通所述第二腔体和所述第三腔体的至少一个第一通孔，所述第二腔体环绕于所述液压杆外，所述第三腔体位于所述密封环远离所述液压杆的一侧，所述第三腔体与所述第一腔体连通，所述液压杆上设有用于控制所述第一通孔是否开闭和控制流经所述第一通孔液体的流速的流量调节装置。

【技术特征摘要】
1.一种助行膝关节执行器，包括液压缸和液压杆，其特征在于：所述液压杆内设有第一腔体，所述第一腔体内设有气囊，所述液压杆伸入所述液压缸内且所述液压杆的内端设有与所述液压缸的内表面滑动密封连接的密封环，所述密封环将所述液压缸内的空间分隔为第二腔体和第三腔体，所述第二腔体内和所述第三腔体内均设有液体，且所述密封环上设有连通所述第二腔体和所述第三腔体的至少一个第一通孔，所述第二腔体环绕于所述液压杆外，所述第三腔体位于所述密封环远离所述液压杆的一侧，所述第三腔体与所述第一腔体连通，所述液压杆上设有用于控制所述第一通孔是否开闭和控制流经所述第一通孔液体的流速的流量调节装置。2.根据权利要求1所述的助行膝关节执行器，其特征在于：所述流量调节装置包括驱动机构和挡片，所述挡片紧贴所述密封环，所述驱动机构设置所述液压杆内，所述驱动机构与所述挡片连接并驱动所述挡片转动以调节所述挡片遮挡所述第一通孔的面积。3.根据权利要求2所述的助行膝关节执行器，其特征在于：所述挡片上设有数量与所述第一通孔的数量相同的第二通孔，当各所述第二通孔与各所述第一通孔错位时，所述挡片遮挡住所述第一通孔；当各所述第二通孔与各所述第一通孔对位时，所述第一通孔连通所述第二腔体和所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑韬，朱岩，胡昆，沈林鹏，杨嘉林，熊麟霏，励建安，
申请(专利权)人：深圳市罗伯医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44