一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人制造技术

本实用新型专利技术提供一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，其中：大腿支撑部件，一端连接旋转动力部件，另一端固定在人体大腿后侧，将人体大腿进行固定；旋转动力部件，带动大腿支撑部件给人体大腿提供助力；过载打滑部件带动大腿支撑部件绕着外骨骼支架对应的人体髋关节的旋转轴进行圆周运动，或实现旋转动力部件和外骨骼支架之间进行旋转打滑运动；控制部件，控制旋转动力部件的工作。本实用新型专利技术可以为人体行走进行助力功能，也可以为脑卒中康复进行康复训练，并进行一定扭矩的髋关节力量辅助，当扭矩超出一定值时则将髋关节部分进行打滑处理以保护电机并增加和人体运动之间的柔性。

A lower limb exoskeleton robot with the function of overload and slipping

【技术实现步骤摘要】
一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人
本技术涉及一种下肢外骨骼机器人，具体地，涉及一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人。
技术介绍
目前助行类和脑卒中康复类下肢外骨骼机器人与人体连接依靠关节电机提供扭矩输出，连接刚性太大，当扭矩过大会产生旋转电机过载发热。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，当扭矩超出一定值的时候则可将髋关节部分进行打滑处理以保护电机并增加和人体运动之间的柔性，解决了现有的助行类和脑卒中康复类下肢外骨骼机器人与人体连接的关节电机会扭矩过大，从而过载发热的问题。为实现以上目的，本技术提供一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，包括：包括：用于包裹人体躯体的外骨骼支架，其特征在于，还包括过载打滑部件、旋转动力部件、大腿支撑部件和控制部件；所述大腿支撑部件，一端连接所述旋转动力部件，另一端固定在人体大腿后侧，将人体大腿进行固定；所述旋转动力部件，用于输出旋转力，带动所述大腿支撑部件给人体大腿提供助力；所述过载打滑部件，连接所述控制部件、所述旋转动力部件和所述外骨骼支架，所述过载打滑部件带动所述大腿支撑部件绕着所述外骨骼支架对应的人体髋关节的旋转轴进行圆周运动，提供行走过程中的助力；或者，所述过载打滑部件实现所述旋转动力部件和所述外骨骼支架之间进行旋转打滑运动；所述控制部件，与所述过载打滑部件、所述旋转动力部件连接，控制所述旋转动力部件的工作。本技术进一步设置为，所述旋转动力部件还包括：减速器、编码器，所述编码器用于检测所述旋转电机的旋转速度，并传给所述控制部件；所述减速器的一端连接所述旋转电机，另一端连接所述大腿支撑部件。通过编码器的信号采集，使得控制部件对旋转电机工作进行控制。本技术进一步设置为，所述过载打滑部件包括：至少一个波珠螺丝、打滑连接环其中：所述打滑连接环的表面设有至少一个凹槽，每个所述凹槽内设置一个所述波珠螺丝的弹珠，所有凹槽均设计成一边高一边低；所述波珠螺丝带动所述打滑连接环绕着人体髋关节的旋转轴进行圆周运动，或者，所述波珠螺丝的弹珠收入所述波珠螺丝的腔体内，所述外骨骼支架和所述旋转动力部件之间处于旋转打滑状态。本技术进一步设置为，所述过载打滑部件还包括设置内轴承、外轴承和减速器连接支架；所述打滑连接环的内圈和所述内轴承的外圈连接，所述内轴承的内圈和所述外骨骼支架上的髋关节旋转轴外圈连接；所述打滑连接环的外圈与所述外轴承的内圈连接，所述外轴承的外圈与所述减速器连接支架的内圈形成过盈配合连接，使得所述打滑连接环和所述减速器连接支架之间能旋转滑动；所述减速器连接支架的内圈与所述旋转动力部件的输出端连接，所述减速器连接支架的旋转轴的轴心和所述旋转动力部件的旋转轴的轴心重合。上述的过载打滑部件通过波珠螺丝、打滑连接环的配合，能够巧妙实现旋转打滑状态、圆周运动之间的控制，实现保护电机以及增加和人体运动之间的柔性。本技术进一步设置为，所述波珠螺丝是一种具备弹力的滚珠，波珠螺丝包括弹珠、弹簧和壳体，所述壳体的外螺纹固定在所述外骨骼支架上，所述壳体内设有一腔体，该腔体内部设有所述弹簧，所述弹簧顶住所述弹珠，外部对所述弹珠施加力产生所述弹簧的伸缩形变。该波珠螺丝结构与上述凹槽配合，用于使得外骨骼支架和旋转动力部件之间处于旋转打滑状态。本技术进一步设置为，所述过载打滑部件还包括：压力传感器安装槽和压力传感器，其中：所述打滑连接环外圆周面设置至少一个第一凸起，所述第一凸起上设有压力传感器安装槽，所述压力传感器安装槽位于所述打滑连接环的外周，用于放置所述压力传感器；所述减速器连接支架外圆周面设置至少一个第二凸起，所述减速器连接支架的第二凸起与所述打滑连接环的第一凸起接触，并与所述打滑连接环内的所述压力传感器接触；所述压力传感器感应所述打滑连接环的切线方向的压力，从而得到所述大腿支撑部件和人体大腿之间的扭矩值，将压力转换成扭矩信号传递给所述控制部件。本技术上述过载打滑部件的设计，能准确检测大腿支撑部件和人体大腿之间的扭矩值，所述控制部件根据检测到的扭矩值控制旋转动力部件的工作，便于精确控制。本技术进一步设置为，所述外骨骼支架包括：支架背板、支架右侧板、支架左侧板、支架大腿右侧板和支架大腿左侧板，其中：所述支架背板的左右两侧各开有至少两个螺纹孔，所述支架右侧板和所述支架左侧板通过至少四个所述螺纹孔与所述支架背板连接，所述支架右侧板的左端和所述支架左侧板的右端均设有横向等距螺纹孔，所述支架大腿右侧板和所述支架大腿左侧板上均设有竖向等距螺纹孔，所述支架大腿右侧板通过螺栓同时穿插所述支架右侧板左侧的横向等距螺纹孔和所述支架大腿右侧板上的竖向等距螺纹孔与所述支架右侧板连接；所述支架大腿左侧板通过螺栓同时穿插所述支架左侧板右侧的横向等距螺纹孔和所述支架大腿左侧板上的竖向等距螺纹孔与所述支架左侧板连接，所述支架大腿右侧板和所述支架大腿左侧板下端均与所述大腿支撑部件和所述旋转动力部件转动连接。所述支架背板上的至少四个所述螺纹孔用于调节使用者的髋部尺寸，所述支架右侧板和所述支架左侧板上的横向等距螺纹孔用于调节旋转动力部件输出轴心和人体髋关节运动轴心前后之间的距离，所述支架大腿右侧板和所述支架大腿左侧板上的竖向等距螺纹孔用于调节旋转动力部件输出轴心和人体髋关节运动轴心上下之间的距离。本技术外骨骼支架能够灵活调整尺寸大小以及宽度距离，适用于不同使用者的身形，更为协调。本技术进一步设置为，所述机器人还包括固定部件，所述固定部件连接所述外骨骼支架，用于将人的躯与所述外骨骼支架固定，使用者在使用机器人能更为稳定。本技术进一步设置为，所述机器人还包括供电部件，安装在外骨骼机器人上，或者放置于外骨骼机器人外部，用于给所述旋转动力部件和所述控制部件提供电能。与现有技术相比，本技术具有如下至少一种有益效果：本技术上述具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，当扭矩超出一定值时则可将髋关节部分进行打滑处理以保护电机并增加和人体运动之间的柔性，解决了现有的助行类和脑卒中康复类下肢外骨骼机器人与人体连接的关节电机会扭矩过大，从而过载发热的问题。本技术上述具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，过载打滑部件结构设计巧妙，操作便捷，可以为人体行走提供助力功能，也可以为脑卒中康复提供康复训练，具有很好的实用价值和商业前景。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本技术一优选实施例的负载结构示意图；图2为本技术一优选实施例的空载结构示意图；图3为本技术一优选实施例的外骨骼支架结构示意图；图4为本技术一优选实施例的后视结构示意图；图5为本技术一优选实施例中的外骨骼支架和过载打滑部件的连接示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，包括：用于包裹人体躯体的外骨骼支架，其特征在于，还包括过载打滑部件、旋转动力部件、大腿支撑部件和控制部件；/n所述大腿支撑部件，一端连接所述旋转动力部件，另一端固定在人体大腿后侧，将人体大腿进行固定；/n所述旋转动力部件，用于输出旋转力，带动所述大腿支撑部件给人体大腿提供助力；/n所述过载打滑部件，连接所述控制部件、所述旋转动力部件和所述外骨骼支架，所述过载打滑部件带动所述大腿支撑部件绕着所述外骨骼支架对应的人体髋关节的旋转轴进行圆周运动，提供行走过程中的助力；或者，所述过载打滑部件实现所述旋转动力部件和所述外骨骼支架之间进行旋转打滑运动；/n所述控制部件，与所述过载打滑部件、所述旋转动力部件连接，控制所述旋转动力部件的工作。/n

【技术特征摘要】
1.一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，包括：用于包裹人体躯体的外骨骼支架，其特征在于，还包括过载打滑部件、旋转动力部件、大腿支撑部件和控制部件；
所述大腿支撑部件，一端连接所述旋转动力部件，另一端固定在人体大腿后侧，将人体大腿进行固定；
所述旋转动力部件，用于输出旋转力，带动所述大腿支撑部件给人体大腿提供助力；
所述过载打滑部件，连接所述控制部件、所述旋转动力部件和所述外骨骼支架，所述过载打滑部件带动所述大腿支撑部件绕着所述外骨骼支架对应的人体髋关节的旋转轴进行圆周运动，提供行走过程中的助力；或者，所述过载打滑部件实现所述旋转动力部件和所述外骨骼支架之间进行旋转打滑运动；
所述控制部件，与所述过载打滑部件、所述旋转动力部件连接，控制所述旋转动力部件的工作。


2.根据权利要求1所述的一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述旋转动力部件包括：减速器、编码器和旋转电机，所述减速器的一端连接所述旋转电机，另一端连接所述大腿支撑部件；所述编码器用于检测所述旋转电机的旋转速度，并传给所述控制部件。


3.根据权利要求1所述的一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述过载打滑部件包括：至少一个波珠螺丝、打滑连接环，其中：
所述打滑连接环的表面设有至少一个凹槽，每个所述凹槽内设置一个所述波珠螺丝的弹珠，所有凹槽均设计成一边高一边低；所述波珠螺丝带动所述打滑连接环绕着人体髋关节的旋转轴进行圆周运动，或者，所述波珠螺丝的弹珠收入所述波珠螺丝的腔体内，所述外骨骼支架和所述旋转动力部件之间处于旋转打滑状态。


4.根据权利要求3所述的一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述过载打滑部件还包括设置内轴承、外轴承和减速器连接支架；
所述打滑连接环的内圈和所述内轴承的外圈连接，所述内轴承的内圈和所述外骨骼支架上的髋关节旋转轴外圈连接；所述打滑连接环的外圈与所述外轴承的内圈连接，所述外轴承的外圈与所述减速器连接支架的内圈形成过盈配合连接，使得所述打滑连接环和所述减速器连接支架之间能旋转滑动；
所述减速器连接支架的内圈与所述旋转动力部件的输出端连接，所述减速器连接支架的旋转轴的轴心和所述旋转动力部件的旋转轴的轴心重合。


5.根据权利要求3所述的一种具备过载打滑功能的下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述波珠螺丝还包括弹簧和壳体，所述壳体的外螺纹连接在所述外骨骼支架上，所述壳体端部设有一缺口，所述弹珠通过该缺口能部分外露出所述腔体；所述壳体内设有一腔体，该腔体内部设有所述弹簧，所述弹簧顶住所述弹珠，外部对所述弹珠...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舟健，李东坡，徐辉任，
申请(专利权)人：广东博智林机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44