一种半主动刚柔耦合式液压外骨骼制造技术

本发明专利技术公开了一种半主动刚柔耦合式液压外骨骼，涉及机器人领域中的助力机构，包括：腰部组件和腿部组件；以及液压阻尼调节器，所述液压阻尼调节器包括缸体、钛合金套、缸盖、活塞、助伸弹簧、注油口堵头、交错通道式阀体、阀体密封座、阀体端锥齿轮、角度传感器、电机固定座、直流伺服电机、联轴器以及电机端锥齿轮。本发明专利技术可以实现搬运重物模式以及带负荷行走模式两种模式的助力或阻尼调节；在搬运重物模式下，可以支持由高处至低处与由低处至高处两种搬运模式，适用性强；并且同时可以在弯腰状态下膝关节自然屈曲时对膝关节提供助力；由液压阻尼器与弹簧构成半主动力矩调节系统，助力与阻尼力大小可调节；质量轻，人机耦合性强。

【技术实现步骤摘要】
一种半主动刚柔耦合式液压外骨骼
本专利技术涉及机器人领域中的助力机构，尤其涉及一种半主动刚柔耦合式液压外骨骼。
技术介绍
我国的运输行业、物流行业、建筑行业及制造行业的从业人员基数庞大，相当一部分工种需要进行长时间重复性作业动作，由此造成的肢体疲劳损伤，尤其是腰部、膝部最为严重。外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人体工效学的智能穿戴装置，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。现有的腰部和膝部助力外骨骼助力形式分为两种，分别为主动助力外骨骼和被动助力外骨骼。主动助力外骨骼是通过控制设置于关节处的助力电机的转动方向和转动力矩，对人体上身运动或者膝关节屈伸运动进行辅助，该方案驱动系统质量大、能耗高、续航时间短、人机耦合性差。被动助力外骨骼是主要采用弹簧或弹力绳在人体弯腰或屈膝时蓄能，起身或伸膝时释放，达到助力效果。该方案具有系统简单、质量小、人机贴合性强的优点，但也存在助力大小不可调节的弊端。申请号201911255477.3提出了一种基于弹簧蓄能的被动腰部助力外骨骼，采用随人体弯腰/起身动作旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半主动刚柔耦合式液压外骨骼，其特征在于，包括：/n腰部组件和腿部组件；/n以及液压阻尼调节器，所述液压阻尼调节器包括缸体、钛合金套、缸盖、活塞、助伸弹簧、注油口堵头、交错通道式阀体、阀体密封座、阀体端锥齿轮、角度传感器、电机固定座、直流伺服电机、联轴器以及电机端锥齿轮；/n其中，/n所述钛合金套同轴嵌套于所述缸体内部；/n所述缸盖与所述缸体的上端通过螺纹连接；/n所述活塞分为上活塞杆、活塞体以及中空下活塞杆；/n所述上活塞杆穿过所述缸盖；/n所述中空下活塞杆穿过所述缸体的下端；/n所述活塞体在所述缸体内进行上下运动并将所述缸体的内腔分为上腔与下腔；/n所述缸体的所述内腔的两端分别与所述...

【技术特征摘要】
1.一种半主动刚柔耦合式液压外骨骼，其特征在于，包括：
腰部组件和腿部组件；
以及液压阻尼调节器，所述液压阻尼调节器包括缸体、钛合金套、缸盖、活塞、助伸弹簧、注油口堵头、交错通道式阀体、阀体密封座、阀体端锥齿轮、角度传感器、电机固定座、直流伺服电机、联轴器以及电机端锥齿轮；
其中，
所述钛合金套同轴嵌套于所述缸体内部；
所述缸盖与所述缸体的上端通过螺纹连接；
所述活塞分为上活塞杆、活塞体以及中空下活塞杆；
所述上活塞杆穿过所述缸盖；
所述中空下活塞杆穿过所述缸体的下端；
所述活塞体在所述缸体内进行上下运动并将所述缸体的内腔分为上腔与下腔；
所述缸体的所述内腔的两端分别与所述钛合金套配钻有上腔油孔与下腔油孔；
所述缸体的缸壁上设有注油口，并且从所述注油口处打通的油道与所述上腔油孔与所述下腔油孔交汇形成一条液压油回路；
所述注油口堵头与所述注油口通过螺纹连接；
所述交错通道式阀体的一侧设有异形轴；
所述异形轴依次与所述阀体密封座上设置的孔、所述阀体端锥齿轮与所述角度传感器同轴配合，且所述阀体端锥齿轮与所述角度传感器以及所述异形轴通过紧定螺钉固定；
所述阀体密封座与所述电机固定座通过螺钉固定于所述缸体的侧壁上；
所述直流伺服电机通过螺纹固定于所述电机固定座上，且电机输出端通过所述联轴器与所述电机端锥齿轮连接；
所述阀体端锥齿轮与所述电机端锥齿轮啮合传动。


2.如权利要求1所述的半主动刚柔耦合式液压外骨骼，其特征在于，所述液压阻尼调节器因分别设置于腰部和膝部而存在两种不同结构形式：膝部液压阻尼调节器和腰部液压阻尼调节器。


3.如权利要求2所述的半主动刚柔耦合式液压外骨骼，其特征在于，所述膝部液压阻尼调节器中的所述助伸弹簧内置于所述缸体的下腔；所述腰部液压阻尼调节器中的所述助伸弹簧内置于所述缸体的上腔。


4.如权利要求1所述的半主动刚柔耦合式液压外骨骼，其特征在于，所述缸体的侧壁上设有一个阀门槽以及两个分别与所述上腔油孔与所述下腔油孔相交的扇形槽，使得从油孔流出的液压油可以流入所述扇形槽中而不对所述交错通道式阀体中的通道之间产生对流冲击。


5.如权利要求4所述的半主动刚柔耦合式液压外骨骼，其特征在于，所述两个扇形槽的角度分别为55°和150°。


6.如权利要求4所述的半主动刚柔耦合式液压外骨骼，其特征在于，所述交错通道式阀体设置有第一油道和第二油道，且两条油道的轴线为异面直线，使得所述两条油道互不影响且呈一定的角度；所述角度的关系为：将所述两条油道的轴线投影于所述交错通道式阀体的端面，所述轴线的一端相交于所述交错通道式阀体的边缘线上的一点，所述轴线的另一端互成27.5°；所述交错通道式阀体的两个端面设有一圈凸起，减少所述交错通道式阀体与所述缸体以及所述阀体密封座的接触面积，所述交错通道式阀体放置于所述阀门槽内；所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪晓铭，张哲文，喻洪流，曹武警，孟巧玲，肖艺璇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31