一种柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人。该驱动单元包括动力组件和驱动组件，动力组件包括动力壳体和设在动力壳体内的电机。驱动组件包括驱动壳体、主轴、动力电磁体、驱动电磁体和线轮，驱动壳体与动力壳体相连，驱动壳体上设有多个出线孔，主轴设在驱动壳体内，主轴与电机配合，电机能够驱动主轴转动，动力电磁体连接在主轴上，驱动电磁体为多个，多个驱动电磁体依次套接设置；每个驱动电磁体均具有工作状态和休息状态，线轮为多个，多个线轮与多个驱动电磁体一一对应设置，每个线轮连接在一个驱动电磁体上。该驱动单元的体积较小，结构简单，且能够采用一个电机实现多驱动路径输出。

Driving unit and flexible exoskeleton robot of a flexible exoskeleton robot

【技术实现步骤摘要】
一种柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人
本专利技术涉及柔性外骨骼机器人
，尤其涉及一种柔性外骨骼的驱动单元及柔性外骨骼机器人。
技术介绍
柔性外骨骼是一种模仿生物外骨骼而开发的新型机电一体化装置，具备高度仿生特性，为穿戴者提供身体支撑、运动辅助、信息融合等功能。驱动系统是外骨骼的重要组成部分，驱动系统设计和驱动路径优化是保证人机协同效果的关键环节。电机驱动是外骨骼的重要驱动方式，通常一个电机对应一个特定的人体关节，采用绳索、传动机构等驱动人体关节完成特定的动作。现有柔性外骨骼系统的驱动路径单一、不可重构，通常采用固定的单一驱动路径进行人体关节的运动控制，驱动路径数量的提升必然增加驱动系统的复杂度，影响系统的便携性及人体穿戴体验，且固定的驱动路径无法适应不同关节的驱动要求，增加了驱动系统的设计成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种柔性外骨骼机器人的驱动单元，该驱动单元的体积较小，结构简单，且能够采用一个电机实现多驱动路径输出。本专利技术的另一个目的在于提出一种柔性外骨骼机器人，该柔性外骨骼机器人的结构接单，质量较小，方便实用。为实现上述技术效果，本专利技术的技术方案如下：一种柔性外骨骼机器人的驱动单元，包括：动力组件，所述动力组件包括动力壳体和设在所述动力壳体内的电机；驱动组件，所述驱动组件包括：驱动壳体，所述驱动壳体与所述动力壳体相连，所述驱动壳体上设有多个出线孔；主轴，所述主轴设在所述驱动壳体内，所述主轴与所述电机配合，所述电机能够驱动所述主轴转动；动力电磁体，所述动力电磁体连接在所述主轴上；驱动电磁体，所述驱动电磁体为多个，多个所述驱动电磁体依次套接设置；每个所述驱动电磁体均具有工作状态和休息状态，在所述工作状态，所述驱动电磁体与所述动力电磁体吸合；在所述休息状态，所述驱动电磁体与所述动力电磁体分离，多个所述驱动电磁体的工作状态相互独立；线轮，所述线轮为多个，多个所述线轮与多个所述驱动电磁体一一对应设置，每个所述线轮连接在一个所述驱动电磁体上，驱动线能够穿过所述出线孔缠绕在所述线轮上。在一些实施例中，所述动力组件还包括减速器，所述减速器的输入端与所述电机的电机轴相连，所述减速器的输出端与所述主轴配合。在一些具体的实施例中，所述动力组件还包括；扭矩测量件，所述扭矩测量件连接在所述减速器的所述输出端；法兰盘，所述法兰盘连接在所述扭矩测量件的远离所述输出端的一侧，所述法兰盘与所述主轴相连。在一些实施例中，相邻两个所述驱动电磁体之间设有驱动轴承，位于最内侧的所述驱动电磁体与所述主轴之间也设有所述驱动轴承。在一些实施例中，相邻两个线轮之间设有线轮轴承，位于最内侧的所述线轮与所述主轴之间也设有所述线轮轴承。在一些实施例中，多个所述线轮中，其中一个所述线轮为环线轮，所述环线轮连接在位于最外侧的所述驱动电磁体上，其余所述线轮为台阶线轮，每个所述台阶线轮均具有台阶部和绕线部，所述绕线部的直径大于所述台阶部的直径，相邻的两个所述台阶线轮中，一个所述台阶线轮套设在另一个所述台阶线轮的所述台阶部上。在一些实施例中，相邻两个所述线轮之间设有套设在所述台阶部上的轴用挡环。在一些实施例中，所述柔性外骨骼机器人的驱动单元还包括：端盖，所述端盖扣合在所述动力壳体的远离所述驱动壳体的一端：底座，所述底座设在所述驱动壳体、所述动力壳体及所述端盖的下部。在一些实施例中，所述驱动组件为多个，多个所述驱动组件沿所述主轴的轴向方向排布，相邻的两个所述驱动组件的主轴通过连接销钉相连。一种柔性外骨骼机器人，包括：绑带，所述绑带绑在人体腰部；前文所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，所述柔性外骨骼机器人的驱动单元连接在所述绑带上；锚点附着带，所述锚点附着带为多个，每个所述锚点附着带均绑在人体关节处；驱动线，所述驱动线的一端缠绕在所述线轮上，另一端连接在所述锚点附着带上。本专利技术实施例的柔性外骨骼机器人的驱动单元，由于驱动组件中包含有多个能够独立控制的驱动电磁体，每个驱动电磁体上均连接有一个线轮，每个线轮上连接有一条驱动线。实现了采用同一个电机实现输出多个驱动路径的功能，极大地简化了整个柔性外骨骼机器人的驱动单元的结构，降低了柔性外骨骼机器人的重量，从而方便了实验人员使用柔性外骨骼机器人。本专利技术实施例的柔性外骨骼机器人，由于驱动单元的驱动组件中包含有多个能够独立控制的驱动电磁体，每个驱动电磁体上均连接有一个线轮，每个线轮上连接有一条驱动线。实现了采用同一个电机实现输出多个驱动路径的功能，极大地简化了整个柔性外骨骼机器人的结构，降低了柔性外骨骼机器人的重量，从而方便了实验人员使用柔性外骨骼机器人。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1是本专利技术具体实施方式提供的柔性外骨骼机器人的驱动单元的结构示意图。图2是本专利技术具体实施方式提供的柔性外骨骼机器人的驱动单元的剖面图。图3是本专利技术具体实施方式提供的柔性外骨骼机器人配合在人体上的示意图。附图标记：100、柔性外骨骼机器人的驱动单元；1、动力组件；11、动力壳体；12、电机；13、减速器；14、扭矩测量件；15、法兰盘；2、驱动组件；21、驱动壳体；22、主轴；23、动力电磁体；24、驱动电磁体；25、线轮；251、环线轮；252、台阶线轮；2521、台阶部；2522、绕线部；3、驱动轴承；4、线轮轴承；5、轴用挡环；6、端盖；7、底座；200、绑带；300、锚点附着带；400、驱动线。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面参考图1-图3描述本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，包括：/n动力组件(1)，所述动力组件(1)包括动力壳体(11)和设在所述动力壳体(11)内的电机(12)；/n驱动组件(2)，所述驱动组件(2)包括：/n驱动壳体(21)，所述驱动壳体(21)与所述动力壳体(11)相连，所述驱动壳体(21)上设有多个出线孔(211)；/n主轴(22)，所述主轴(22)设在所述驱动壳体(21)内，所述主轴(22)与所述电机(12)配合，所述电机(12)能够驱动所述主轴(22)转动；/n动力电磁体(23)，所述动力电磁体(23)连接在所述主轴(22)上；/n驱动电磁体(24)，所述驱动电磁体(24)为多个，多个所述驱动电磁体(24)依次套接设置；每个所述驱动电磁体(24)均具有工作状态和休息状态，在所述工作状态，所述驱动电磁体(24)与所述动力电磁体(23)吸合；在所述休息状态，所述驱动电磁体(24)与所述动力电磁体(23)分离，多个所述驱动电磁体(24)的工作状态相互独立；/n线轮(25)，所述线轮(25)为多个，多个所述线轮(25)与多个所述驱动电磁体(24)一一对应设置，每个所述线轮(25)连接在一个所述驱动电磁体(24)上，驱动线(400)能够穿过所述出线孔(211)缠绕在所述线轮(25)上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，包括：
动力组件(1)，所述动力组件(1)包括动力壳体(11)和设在所述动力壳体(11)内的电机(12)；
驱动组件(2)，所述驱动组件(2)包括：
驱动壳体(21)，所述驱动壳体(21)与所述动力壳体(11)相连，所述驱动壳体(21)上设有多个出线孔(211)；
主轴(22)，所述主轴(22)设在所述驱动壳体(21)内，所述主轴(22)与所述电机(12)配合，所述电机(12)能够驱动所述主轴(22)转动；
动力电磁体(23)，所述动力电磁体(23)连接在所述主轴(22)上；
驱动电磁体(24)，所述驱动电磁体(24)为多个，多个所述驱动电磁体(24)依次套接设置；每个所述驱动电磁体(24)均具有工作状态和休息状态，在所述工作状态，所述驱动电磁体(24)与所述动力电磁体(23)吸合；在所述休息状态，所述驱动电磁体(24)与所述动力电磁体(23)分离，多个所述驱动电磁体(24)的工作状态相互独立；
线轮(25)，所述线轮(25)为多个，多个所述线轮(25)与多个所述驱动电磁体(24)一一对应设置，每个所述线轮(25)连接在一个所述驱动电磁体(24)上，驱动线(400)能够穿过所述出线孔(211)缠绕在所述线轮(25)上。


2.根据权利要求1所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述动力组件(1)还包括减速器(13)，所述减速器(13)的输入端与所述电机(12)的电机轴相连，所述减速器(13)的输出端与所述主轴(22)配合。


3.根据权利要求2所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述动力组件(1)还包括；
扭矩测量件(14)，所述扭矩测量件(14)连接在所述减速器(13)的所述输出端；
法兰盘(15)，所述法兰盘(15)连接在所述扭矩测量件(14)的远离所述输出端的一侧，所述法兰盘(15)与所述主轴(22)相连。


4.根据权利要求1所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，相邻两个所述驱动电磁体(24)之间设有驱动轴承(3)，位于最内侧的所述驱动电磁体(24)与所述主轴(22)之间也设有所述驱动轴承(3)。

【专利技术属性】
技术研发人员：张明明，张长齐，郭恺琦，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44