一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构制造技术

一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构，包括整体支撑装置、导轨滑块装置、电机调节装置以及丝杆自动传动装置，腿部自动连续调节伸缩机构与现有的手动间隔调节机构相比，极大地改善了人体穿戴的舒适性和运动的灵活性，由于人体和外骨骼机器人之间匹配精确度高，电机产生的能量可以很大程度上用于驱动人体的运动，提高了电机的使用效率，而且较高的匹配精确度可以提高人机之间的耦合性，减少外骨骼机器人自身零部件的磨损，提高外骨骼机器人的使用寿命，本发明专利技术采用模块化设计，选择不同的导轨量程可以适应不同的人群，降低了开发成本。

An Automatic Continuous Adjustment and Telescoping Mechanism for Exoskeleton Robot Legs

An auto-continuous adjusting telescopic mechanism for the legs of exoskeleton robots, which includes integral support device, slider device of guideway, motor adjusting device and automatic transmission device of screw rod, has greatly improved the comfort and flexibility of human wearing and movement compared with the existing manual interval adjusting mechanism. Because of the difference between human body and exoskeleton robots, the auto-continuous adjusting telescopic mechanism for the legs has greatly improved the comfort and movement flexibility of human body. The matching accuracy is high, and the energy generated by the motor can be used to drive human motion to a great extent and improve the efficiency of the motor. Moreover, the higher matching accuracy can improve the coupling between human and machine, reduce the wear of the parts of the exoskeleton robot, and improve the service life of the exoskeleton robot. The present invention adopts modular design to select different guideway ranges. It can adapt to different groups of people and reduce the development cost.

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构
本专利技术属于机器人
，特别涉及一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构。
技术介绍
外骨骼机器人是穿戴在人体外部的一种典型的人机一体化系统，综合了机械设计、控制、信息融合等机器人技术，将人的智力和机器人的“体力”结合在一起，提供动力以辅助人的运动。近20年来，外骨骼机器人作为一款辅助人体的装备得到了广泛的应用。现有的外骨骼机器人腿部调节伸缩机构采用手动间隔调节的方式，即采用螺栓间隔固定以及联合手动调节的方式，这种手动间隔调节设计方式导致人体和外骨骼机器人之间的匹配度较差，降低人体穿戴的舒适性和运动的灵活性，而且在一定程度上还损失了电机的使用效率、减少外骨骼机器人的使用寿命。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构，能够对机器人腿部进行自动连续调节，具有穿戴舒适、灵活性高、成本低的特点。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构，包括整体支撑装置1、导轨滑块装置2、电机调节装置3、丝杆自动传动装置4，导轨滑块装置2、电机调节装置3、丝杆自动传动装置4均与整体支撑装置1相连；所述整体支撑装置1包括通过外加电源模块和控制模块驱动而转动的无刷电机5，无刷电机5、谐波减速机6、关节支撑板7自上而下设置，无刷电机5与谐波减速机6固结，谐波减速机6与关节支撑板7固结；所述导轨滑块装置2包括导轨固定板9，所述导轨固定板9的一端为开有螺纹孔的圆弧形状，与关节支撑板7上相同圆弧形状的凹槽配合固定连接，导轨固定板9上固定安装有导轨8，导轨8的一端与关节支撑板7相接触，导轨8的另一端固定连接导轨固定端10，导轨固定端10并与滑块固定端13固定连接，滑块11通过其内部的凹槽轨道与导轨8滑动相连，滑块11分别与滑块固定板12和滑块固定端13固结，将滑块11、滑块固定板12、滑块固定端13连接为一个整体，滑块固定板12的一端为开有螺纹孔的圆弧形状，与关节支撑板7上相同圆弧形状的凹槽配合固定连接；所述电机调节装置3包括小型同步带轮14，小型同步带轮14通过顶丝连接到有刷电机15的电机输出轴上，有刷电机15的一端自带有与螺栓连接的螺纹孔，电机固定座16和调节滑块固定座17均通过其上的螺纹孔与有刷电机15固定连接，电机调节滑块18通过其上的螺纹孔与调节滑块固定座17固定连接，电机调节滑块18通过其内部设置的凹槽轨道与电机调节导轨19滑动连接，电机调节导轨19与圆端固定板20固定连接，圆端固定板20与L型连接板21横向方向的螺纹孔通过螺栓固定连接，L型连接板21竖直方向的螺纹孔与基座22固定连接，基座22与关节支撑板7固定连接；所述丝杆自动传动装置4包括一端均为圆弧形状的正旋丝杆螺母基座23和反旋丝杆螺母基座30，正旋丝杆螺母基座23和反旋丝杆螺母基座30的圆弧形状与关节支撑板7上圆弧形状的凹槽匹配固定连接，正旋丝杆螺母基座23和反旋丝杆螺母基座30分别与正旋丝杆螺母24、反旋丝杆螺母29固定连接，正旋丝杆螺母24和反旋丝杆螺母29分别通过其内部的梯形螺纹与正旋丝杆25、反旋丝杆28连接，正旋丝杆25和反旋丝杆28相对的一端均与平键26相配合，正旋丝杆25扁平端、反旋丝杆28扁平端、平键26三者相接触并一起和大型同步带轮27内部过盈连接，大型同步带轮27上套有同步带31。所述无刷电机5和谐波减速机6的圆周上均开设有等间距的八个螺纹孔，两者通过八个螺纹孔固定连接。所述滑块11上面开有四个螺纹孔，通过四个螺纹孔分别与滑块固定板12上面的两个螺纹孔和滑块固定端13上面的两个螺纹孔对齐通过螺栓固定连接，将滑块11、滑块固定板12、滑块固定端13连接为一个整体。所述电机调节导轨19与圆端固定板20上面均设有相同的等间距的螺纹孔，通过螺栓按照等间距的螺纹孔将电机调节导轨19与圆端固定板20固定连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用有刷电机通过同步带传送实现自动调节，改变了现有的外骨骼机器人腿部调节伸缩机构采用手动调节的方式，可以实现腿部自动连续调节功能，提高了外骨骼机器人腿部调节的自动化程度和运动灵活性，降低了手动调节的工作量，减少了手动调节带来的误差。本专利技术采用正反旋丝杆连续调节方式，改变了现有的外骨骼机器人腿部调节伸缩机构采用螺栓间隔固定调节的方式，可以实现人体和外骨骼机器人之间的匹配精确度，提高人体穿戴的舒适性和运动的灵活性，由于人体和外骨骼机器人之间匹配精确度高，电机产生的能量可以很大程度上用于驱动人体的运动，进而提高了电机的使用效率。而且较高的匹配精确度可以提高人机之间的耦合性，减少外骨骼机器人自身零部件的磨损，降低开发成本、提高外骨骼机器人的使用寿命。自动连续调节伸缩机构的调节范围可以在满足不同身高的人群穿戴，在一定程度上提高了外骨骼机器人的重复使用率，节约开发成本。附图说明图1是外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构结构示意图。图2是外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构的整体支撑装置的分解结构示意图。图3是外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构的导轨滑块装置的分解结构示意图。图4是外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构的电机调节装置的分解结构示意图。图5是外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构的丝杆自动传动装置的分解结构示意图。附图标记如下：1整体支撑装置、2导轨滑块装置、3电机调节装置、4丝杆自动传动装置、5无刷电机、6谐波减速机、7关节支撑板、8导轨、9导轨固定板、10导轨固定端、11滑块、12滑块固定板、13滑块固定端、14小型同步带轮、15有刷电机、16电机固定座、17调节滑块固定座、18电机调节滑块、19电机调节导轨、20圆端固定板、21L型连接板、22基座、23正旋丝杆螺母基座、24正旋丝杆螺母、25正旋丝杆、26平键、27大型同步带轮、28反旋丝杆、29反旋丝杆螺母、30反旋丝杆螺母基座、31同步带。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构如图1所示，包括整体支撑装置1、导轨滑块装置2、电机调节装置3、丝杆自动传动装置4，用于实现腿部自动连续调节且穿戴舒适、运动灵活、人机耦合的机械装置。其中，导轨滑块装置2与整体支撑装置1相连，电机调节装置3与整体支撑装置1相连，丝杆自动传动装置4与整体支撑装置1相连。整体支撑装置的分解结构如图2所示，所述整体支撑装置2包括自上而下设置的无刷电机5、谐波减速机6、关节支撑板7，无刷电机5与谐波减速机6通过分布在两者圆周等间距的8个螺纹孔固定连接，通过外加电源模块和控制模块驱动无刷电机5转动，同时无刷电机5转子按照相应的减速比带动谐波减速机6转动，使谐波减速机6输出相应的转矩。为了支撑无刷电机5和谐波减速机6这两个模块，将谐波减速机6与关节支撑板7通过螺纹固定连接。导轨滑块装置的分解结构如图3所示，所述导轨滑块装置2包括导轨8、导轨固定板9、导轨固定端10、滑块11、滑块固定板12、滑块固定端13，所述导轨固定板9的一端设计成圆弧形状，在圆弧形状上面设有螺纹孔，关节支撑板7设计有相同圆弧形状的凹槽，凹槽上面也设有螺纹孔，将导轨固定板9的圆弧形状和关节支撑板7的圆弧形状的凹槽对齐并通过螺纹固定连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构，包括整体支撑装置(1)、导轨滑块装置(2)、电机调节装置(3)、丝杆自动传动装置(4)，导轨滑块装置(2)、电机调节装置(3)、丝杆自动传动装置(4)均与整体支撑装置(1)相连；所述整体支撑装置(1)包括通过外加电源模块和控制模块驱动而转动的无刷电机(5)，无刷电机(5)、谐波减速机(6)、关节支撑板(7)自上而下设置，无刷电机(5)与谐波减速机(6)固结，谐波减速机(6)与关节支撑板(7)固结；所述导轨滑块装置(2)包括导轨固定板(9)，所述导轨固定板(9)的一端为开有螺纹孔的圆弧形状，与关节支撑板(7)上相同圆弧形状的凹槽配合固定连接，导轨固定板(9)上固定安装有导轨(8)，导轨(8)的一端与关节支撑板(7)相接触，导轨(8)的另一端固定连接导轨固定端(10)，导轨固定端(10)并与滑块固定端(13)固定连接，滑块(11)通过其内部的凹槽轨道与导轨(8)滑动相连，滑块(11)分别与滑块固定板(12)和滑块固定端(13)固结，将滑块(11)、滑块固定板(12)、滑块固定端(13)连接为一个整体，滑块固定板(12)的一端为开有螺纹孔的圆弧形状，与关节支撑板(7)上相同圆弧形状的凹槽配合固定连接；所述电机调节装置(3)包括小型同步带轮(14)，小型同步带轮(14)通过顶丝连接到有刷电机(15)的电机输出轴上，有刷电机(15)的一端自带有与螺栓连接的螺纹孔，电机固定座(16)和调节滑块固定座(17)均通过其上的螺纹孔与有刷电机(15)固定连接，电机调节滑块(18)通过其上的螺纹孔与调节滑块固定座(17)固定连接，电机调节滑块(18)通过其内部设置的凹槽轨道与电机调节导轨(19)滑动连接，电机调节导轨(19)与圆端固定板(20)固定连接，圆端固定板(20)与L型连接板(21)横向方向的螺纹孔通过螺栓固定连接，L型连接板(21)竖直方向的螺纹孔与基座(22)固定连接，基座(22)与关节支撑板(7)固定连接；所述丝杆自动传动装置(4)包括一端均为圆弧形状的正旋丝杆螺母基座(23)和反旋丝杆螺母基座(30)，正旋丝杆螺母基座(23)和反旋丝杆螺母基座(30)的圆弧形状与关节支撑板(7)上圆弧形状的凹槽匹配固定连接，正旋丝杆螺母基座(23)和反旋丝杆螺母基座(30)分别与正旋丝杆螺母(24)、反旋丝杆螺母(29)固定连接，正旋丝杆螺母(24)和反旋丝杆螺母(29)分别通过其内部的梯形螺纹与正旋丝杆(25)、反旋丝杆(28)连接，正旋丝杆(25)和反旋丝杆(28)相对的一端均与平键(26)相配合，正旋丝杆(25)扁平端、反旋丝杆(28)扁平端、平键(26)三者相接触并一起和大型同步带轮(27)内部过盈连接，大型同步带轮(27)上套有同步带(31)。...

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼机器人腿部自动连续调节伸缩机构，包括整体支撑装置(1)、导轨滑块装置(2)、电机调节装置(3)、丝杆自动传动装置(4)，导轨滑块装置(2)、电机调节装置(3)、丝杆自动传动装置(4)均与整体支撑装置(1)相连；所述整体支撑装置(1)包括通过外加电源模块和控制模块驱动而转动的无刷电机(5)，无刷电机(5)、谐波减速机(6)、关节支撑板(7)自上而下设置，无刷电机(5)与谐波减速机(6)固结，谐波减速机(6)与关节支撑板(7)固结；所述导轨滑块装置(2)包括导轨固定板(9)，所述导轨固定板(9)的一端为开有螺纹孔的圆弧形状，与关节支撑板(7)上相同圆弧形状的凹槽配合固定连接，导轨固定板(9)上固定安装有导轨(8)，导轨(8)的一端与关节支撑板(7)相接触，导轨(8)的另一端固定连接导轨固定端(10)，导轨固定端(10)并与滑块固定端(13)固定连接，滑块(11)通过其内部的凹槽轨道与导轨(8)滑动相连，滑块(11)分别与滑块固定板(12)和滑块固定端(13)固结，将滑块(11)、滑块固定板(12)、滑块固定端(13)连接为一个整体，滑块固定板(12)的一端为开有螺纹孔的圆弧形状，与关节支撑板(7)上相同圆弧形状的凹槽配合固定连接；所述电机调节装置(3)包括小型同步带轮(14)，小型同步带轮(14)通过顶丝连接到有刷电机(15)的电机输出轴上，有刷电机(15)的一端自带有与螺栓连接的螺纹孔，电机固定座(16)和调节滑块固定座(17)均通过其上的螺纹孔与有刷电机(15)固定连接，电机调节滑块(18)通过其上的螺纹孔与调节滑块固定座(17)固定连接，电机调节滑块(18)通过其内部设置的凹槽轨道与电机调节导轨(19)滑动连接，电机调节导轨(19)与圆端固定板(20)固定连接，圆端固定板...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱爱斌，吴虹岭，孔令天，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61