一种模块化可重构驱动单元及柔性外骨骼机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种模块化可重构驱动单元和柔性外骨骼机器人，该模块化可重构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、离合器和线轮，驱动壳体上设有出线孔，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，离合器设在壳体内，离合器包括固定部和离合部，固定部连接在主轴上，线轮套设在主轴上，且线轮与离合部相连。该模块化可重构驱动单元能够实现单一电机输出多个驱动路径的功能，还能同时产生多种驱动路径的输出形式，满足人体多关节自由度的使用需求。此外，保持电磁体能够在离合部和固定部脱离时将实现线轮的制动。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化可重构驱动单元及柔性外骨骼机器人
本技术涉及柔性外骨骼
，尤其涉及一种模块化可重构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。此外，现有的柔性外骨骼系统生产完毕后驱动路径的数量一般是固定的，当需要增加驱动路径时，需要配备额外的系统，这样使得柔性外骨骼系统在使用时极为不便。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种模块化可重构驱动单元，该模块化可重构驱动单元能够实现单一电机输出多个驱动路径的功能，该模块重构驱动单元还能够根据实际需要增加或者减少驱动的单元，方便实用。本技术的另一个目的在于提出一种具有该模块化可重构驱动单元的柔性外骨骼机器人，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，本技术实施例的技术方案如下：一种模块化可重构驱动单元，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，所述驱动壳体上设有出线孔；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；离合器，所述离合器设在所述驱动壳体内，所述离合器包括固定部和离合部，所述固定部连接在所述主轴上，所述离合部能够与所述固定部相连或者脱离；线轮，所述线轮套设在所述主轴上，且所述线轮与所述离合部相连，驱动线能够穿过所述出线孔缠绕在所述线轮上；其中：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件相连；保持电磁体，所述保持电磁体为多个，多个所述保持电磁体与多个所述驱动组件一一对应设置，每个所述保持电磁体用于所述离合部和所述固定部脱离时保持所述线轮以阻止所述线轮转动。在一些实施例中，所述离合器为电磁离合器，所述固定部包括连接在所述驱动壳体上的定子线圈和连接在所述主轴上的转子，所述离合部为衔铁。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，所述模块化可重构驱动单元还包括主轴轴承，所述主轴轴承为两个，两个所述主轴轴承套设在所述主轴的两端。在一些实施例中，所述模块化可重构驱动单元还包括离合轴承，所述离合轴承套设在所述主轴上，且所述离合部套设在所述离合轴承上。在一些实施例中，所述连接件为连接销钉，所述模块化可重构驱动单元还包括主轴垫片，所述主轴垫片套设在所述连接销钉上，且夹设在相邻两个驱动组件的驱动壳体之间。在一些实施例中，所述模块化可重构驱动单元还包括：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和所述动力壳体的下部。在一些实施例中，所述模块化可重构驱动单元还包括：封盖，所述封盖连接在多个所述驱动组件中最外侧的所述驱动组件的驱动壳体上，所述封盖上设有配合孔，所述配合孔内设有堵头，所述堵头与所述驱动组件的所述主轴相连，所述堵头与所述配合孔的内壁之间设有堵头轴承。一种柔性外骨骼机器人，包括：绑带，所述绑带绑在人体腰部；前文所述的模块化可重构驱动单元，所述模块化可重构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。本技术的模块化可重构驱动单元，由于一个动力驱动组件能够驱动多个驱动组件转动，实现了采用一个电机输出多个驱动路径的功能，简化了模块化可重构驱动单元的结构。由于每个驱动组件均包括离合器，实现了电机可以根据实际需要驱动一个或者几个线轮转动，较好地满足实际的多样化驱动路径输出的功能。此外，相邻的两个驱动组件的主轴采用连接件相连，使得模块化可重构驱动单元能够根据实际需要增加或者减少驱动组件的个数，从而更好的满足实际使用需求。此外，保持电磁体能够在离合部和固定部脱离时将线轮吸住从而使其保持在一个固定位置，这样实现了对应驱动路径的状态保持。本技术的柔性外骨骼机器人，由于包括前文所述的模块化可重构驱动单元，可以通过增减驱动单元内驱动组件的数量，改变驱动路径数量，并且通过改变离合器的工作状态控制驱动路径切换，操作较为方便，结构较为简单，质量较轻，方便实用，此外，还可以根据实际需要选择模块化可重构驱动单元的个数从而增加驱动路径数量，使其更好的满足实验需要。本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，或通过本技术的实践了解到。附图说明图1是本技术具体实施方式提供的模块化可重构驱动单元的结构示意图。图2是本技术具体实施方式提供的模块化可重构驱动单元的动力组件的示意图。图3是本技术具体实施方式提供的模块化可重构驱动单元的动力组件的剖面图。图4是本技术具体实施方式提供的模块化可重构驱动单元的驱动组件的示意图。图5是本技术具体实施方式提供的模块化可重构驱动单元的两个驱动组件的剖面图。图6是本技术具体实施方式提供的柔性骨骼机器人的结构示意图。附图标记：100、模块化可重构驱动单元；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、离合器；231、固定部；232、离合部；24、线轮；3、主轴轴承；4、离合轴承；5、主轴垫片；6、端盖；7、底座；8、封盖；9、堵头；10、堵头轴承；101、连接件；102、保持电磁体；200、绑带；300、锚点附着带；400、驱动线。具体实施方式为使本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技术的技术方案。在本技术的描述中，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，仅是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化可重构驱动单元，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)上设有出线孔(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离合器(23)，所述离合器(23)设在所述驱动壳体(21)内，所述离合器(23)包括固定部(231)和离合部(232)，所述固定部(231)连接在所述主轴(22)上，所述离合部(232)能够与所述固定部(231)相连或者脱离；/n线轮(24)，所述线轮(24)套设在所述主轴(22)上，且所述线轮(24)与所述离合部(232)相连，驱动线(400)能够穿过所述出线孔(211)缠绕在所述线轮(24)上；其中：所述驱动组件(2)为多个，多个所述驱动组件(2)沿所述主轴(22)的轴向方向排布，相邻的两个所述驱动组件(2)的主轴(22)通过连接件(101)相连；/n保持电磁体(102)，所述保持电磁体(102)为多个，多个所述保持电磁体(102)与多个所述驱动组件(2)一一对应设置，每个所述保持电磁体(102)用于在所述离合部(232)和所述固定部(231)脱离时保持所述线轮(24)以阻止所述线轮(24)转动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模块化可重构驱动单元，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)上设有出线孔(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；
离合器(23)，所述离合器(23)设在所述驱动壳体(21)内，所述离合器(23)包括固定部(231)和离合部(232)，所述固定部(231)连接在所述主轴(22)上，所述离合部(232)能够与所述固定部(231)相连或者脱离；
线轮(24)，所述线轮(24)套设在所述主轴(22)上，且所述线轮(24)与所述离合部(232)相连，驱动线(400)能够穿过所述出线孔(211)缠绕在所述线轮(24)上；其中：所述驱动组件(2)为多个，多个所述驱动组件(2)沿所述主轴(22)的轴向方向排布，相邻的两个所述驱动组件(2)的主轴(22)通过连接件(101)相连；
保持电磁体(102)，所述保持电磁体(102)为多个，多个所述保持电磁体(102)与多个所述驱动组件(2)一一对应设置，每个所述保持电磁体(102)用于在所述离合部(232)和所述固定部(231)脱离时保持所述线轮(24)以阻止所述线轮(24)转动。


2.根据权利要求1所述的模块化可重构驱动单元，其特征在于，所述离合器(23)为电磁离合器，所述固定部(231)包括连接在所述驱动壳体(21)上的定子线圈和连接在所述主轴(22)上的转子，所述离合部(232)为衔铁。


3.根据权利要求1所述的模块化可重构驱动单元，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。


4.根据权利要求3所述的模块化可重构驱动单元，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...

【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：新型
国别省市：广东;44