峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼制造方法及图纸

本申请提供了一种峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼，峰值功率放大的助力装置包括固定架、助力弹簧、转动设置于固定架上的转动轴、连接转动轴与助力弹簧的第一助力绳、驱动转动轴转动以使第一助力绳拉伸助力弹簧的助力电机、连接所助力电机与转动轴的离合机构和控制离合机构进行锁定动作与解锁动作切换的驱动机构。在用户的脚蹬地阶段，驱动机构控制离合机构使助力电机与转动轴由相连状态切换成断离状态，助力弹簧便可将非蹬地阶段储存的能量在瞬时集中释放，达到使用小功率助力电机产生较大的峰值功率，并减小了助力电机的重量和尺寸，使踝关节助力外骨骼具有体积小、重量轻、峰值功率高的特性。

【技术实现步骤摘要】
峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼
本申请属于下肢外骨骼
，更具体地说，是涉及一种峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼。
技术介绍
外骨骼作为一种人体穿戴设备，是将步态分析、机电一体化、生物力学等诸多领域融合而成的新型机器人，可广泛地应用于军事、医疗和助老等领域。当前，主动式踝关节助力外骨骼一般采用驱动装置直接助力，即利用主动式踝关节助力外骨骼的驱动装置在用户脚蹬地阶段为人体踝关节助力，这就对踝关节助力外骨骼驱动装置的功率要求较高，使踝关节助力外骨骼需要配置大功率的驱动装置。由于大功率的驱动装置重量和尺寸通常比较大，加上与大功率的驱动装置配套的减速器、支架等零件也比较大，使得踝关节助力外骨骼的体型尺寸与重量较大，导致踝关节助力外骨骼的关节运动与人体的关节运动协调性差，严重时还会在穿戴使用过程中对人体造成损伤。
技术实现思路
本申请的目的之一在于提供一种峰值功率放大的助力装置，旨在解决相关技术中存在的踝关节助力外骨骼对驱动装置的功率要求较高，且体型尺寸与重量较大的问题。为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种峰值功率放大的助力装置，包括固定架、助力弹簧、转动设置于所述固定架上的转动轴、连接所述转动轴与所述助力弹簧的第一助力绳、驱动所述转动轴转动以使所述第一助力绳拉伸所述助力弹簧的助力电机、连接所述助力电机与所述转动轴的离合机构和控制所述离合机构进行锁定动作与解锁动作切换的驱动机构，所述助力电机、所述驱动机构和所述离合机构设置于所述固定架上。在一个实施例中，所述离合机构包括固定于所述固定架上的支撑架、滑动安装于所述支撑架上的移动座、转动安装于所述移动座上的传动轴和套装于所述传动轴上的第一齿轮与第二齿轮，所述传动轴平行于所述转动轴，所述转动轴上套装有用于与所述第一齿轮配合啮合的第三齿轮，所述助力电机的转矩输出轴上套装有用于与所述第二齿轮配合啮合的第四齿轮，所述驱动机构与所述移动座相连。在一个实施例中，所述驱动机构包括用于向上推顶所述移动座的凸轮和驱动所述凸轮转动的舵机，所述舵机设置于所述固定架上。在一个实施例中，所述离合机构还包括引导所述移动座移动的至少一根导向轴，所述移动座上开设有供相应所述导向轴穿过的套孔，各所述导向轴的一端与所述支撑架相连，各所述导向轴的另一端穿过相应所述套孔，且各所述导向轴的另一端安装有防止所述移动座脱落的防脱螺母。在一个实施例中，所述离合机构还包括用于向下弹性推顶所述移动座的复位弹簧，所述复位弹簧的顶端与所述支撑架相连，所述复位弹簧的底端顶抵于所述移动座上。在一个实施例中，所述移动座上设置有容置腔，所述传动轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮置于所述容置腔中，所述容置腔对应侧壁上分别设有供所述传动轴置入的安装孔。在一个实施例中，所述转动轴上安装有绕绳轮，所述第一助力绳远离所述助力弹簧的一端与所述绕绳轮相连。在一个实施例中，所述绕绳轮的外周面上设有用于定位所述第一助力绳的绕绳槽。在一个实施例中，所述峰值功率放大的助力装置还包括用于连接所述助力弹簧与踝关节助力外骨骼的第二助力绳，所述第二助力绳的一端与所述助力弹簧相连。本申请的目的之二在于提供一种峰值功率放大的助力装置，旨在解决相关技术中存在的踝关节助力外骨骼对助力装置的功率要求较高，且体型尺寸与重量较大的问题。为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种踝关节助力外骨骼，包括所述峰值功率放大的助力装置。本申请实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：本申请提供的峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼的有益效果在于：与现有技术相比，本申请提供的峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼，结合踝关节助力外骨骼助力阶段时间短、功率高的特点，通过设置将助力电机与转动轴锁定相连或解锁断离的离合机构，则在用户的脚非蹬地时，驱动机构控制离合机构处于锁定工作状态，使助力电机的转矩输出轴与转动轴相连，转动轴转动以卷绕提拉第一助力绳，便可通过第一助力绳拉伸助力弹簧，使助力弹簧储存助力电机输出的功率。而在用户的脚蹬地时，驱动机构控制离合机构处于解锁工作状态，使助力电机的转矩输出轴与转动轴断离，助力弹簧储存的能量便可在瞬时集中释放，达到使用小功率助力电机产生较大的峰值功率进行瞬间助力的效果，降低了踝关节助力外骨骼对助力电机功率的要求，实现用低功率助力电机提供大功率的助力效果，减小了助力电机的重量和尺寸，使踝关节助力外骨骼满足体积小、重量轻、峰值功率高的使用要求。附图说明为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的峰值功率放大的助力装置的立体结构示意图一；图2为本申请实施例提供的峰值功率放大的助力装置的立体结构示意图二；图3为本申请实施例提供的峰值功率放大的助力装置的爆炸结构示意图；图4为本申请实施例提供的离合机构的立体结构示意图；图5为本申请实施例提供的踝关节助力外骨骼的结构示意图；图6为本申请实施例提供的踝关节助力外骨骼穿戴于人体上的结构示意图。其中，图中各附图主要标记：1-固定架；11-支架；12-支座；2-助力弹簧；3-转动轴；31-绕绳轮；4-第一助力绳；5-助力电机；6-离合机构；61-支撑架；62-移动座；621-套孔；622-容置腔；623-安装孔；63-传动轴；64-第一齿轮；65-第二齿轮；66-第三齿轮；67-第四齿轮；68-导向轴；69-防脱螺母；7-驱动机构；71-凸轮；72-舵机；8-直线轴承；9-复位弹簧；10-第二助力绳；20-踝关节外骨骼。具体实施方式为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。需要说明的是，当元件被称为“连接于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。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。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。在本申请的描述中，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；可以是机械连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种峰值功率放大的助力装置，其特征在于：包括固定架、助力弹簧、转动设置于所述固定架上的转动轴、连接所述转动轴与所述助力弹簧的第一助力绳、驱动所述转动轴转动以使所述第一助力绳拉伸所述助力弹簧的助力电机、连接所述助力电机与所述转动轴的离合机构和控制所述离合机构进行锁定动作与解锁动作切换的驱动机构，所述助力电机、所述驱动机构和所述离合机构设置于所述固定架上。/n

【技术特征摘要】
1.一种峰值功率放大的助力装置，其特征在于：包括固定架、助力弹簧、转动设置于所述固定架上的转动轴、连接所述转动轴与所述助力弹簧的第一助力绳、驱动所述转动轴转动以使所述第一助力绳拉伸所述助力弹簧的助力电机、连接所述助力电机与所述转动轴的离合机构和控制所述离合机构进行锁定动作与解锁动作切换的驱动机构，所述助力电机、所述驱动机构和所述离合机构设置于所述固定架上。


2.如权利要求1所述的峰值功率放大的助力装置，其特征在于：所述离合机构包括固定于所述固定架上的支撑架、滑动安装于所述支撑架上的移动座、转动安装于所述移动座上的传动轴和套装于所述传动轴上的第一齿轮与第二齿轮，所述传动轴平行于所述转动轴，所述转动轴上套装有用于与所述第一齿轮配合啮合的第三齿轮，所述助力电机的转矩输出轴上套装有用于与所述第二齿轮配合啮合的第四齿轮，所述驱动机构与所述移动座相连。


3.如权利要求2所述的峰值功率放大的助力装置，其特征在于：所述驱动机构包括用于向上推顶所述移动座的凸轮和驱动所述凸轮转动的舵机，所述舵机设置于所述固定架上。


4.如权利要求3所述的峰值功率放大的助力装置，其特征在于：所述离合机构还包括引导所述移动座移动的至少一根导向轴，所述移动座上开设有供相应所述导向轴穿过的套孔，各所述导向轴的一端与所述支撑架相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：付成龙，李泱，冷雨泉，马亮，黄冠，钱跃鹏，朱瀚韬，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：新型
国别省市：广东;44