一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置，包括：液压缸，包括液压腔，配合插装于液压腔的活塞与活塞杆；节流阀的第一进口端、第一出口端一对一的连通于液压缸的第一流道、第二流道；第一电机连接于节流阀并控制节流阀的开口大小；齿轮泵的第二进口端、第二出口端通过滑阀连接于液压缸的第一流道、第二流道；第二电机连接于滑阀并用于驱动滑阀移动换位；蓄能组件包括连通于齿轮泵与滑阀之间的流道的蓄能腔，蓄能腔内插装有与蓄能腔密封滑动的弹簧上隔腔、弹簧下隔腔，弹簧上隔腔与弹簧下隔腔之间设有蓄能缓冲弹簧。阻尼能够自动实时调节，以控制不同负载力和人体步态下的阻尼力的大小，实现自然流畅的转动。

【技术实现步骤摘要】
一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置
本专利技术涉及关节驱动
，更具体地说，涉及一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置。
技术介绍
我国残疾人口中截肢患者的人口数量较大，由于交通事故、工伤以及自然灾害等突发事件或者由于糖尿病等疾病的原因都有可能是造成人体残疾，但是他们中只有部分人安装了下肢假肢或者使用了外骨骼系统，而这是目前能让截肢者能够回归社会的有效手段。传统的穿戴式机器人关节部分采用机械阻尼，其阻尼值不能随步态调整，因此会导致步态不自然、驱动效率不高。同时目前部分关节驱动结构体积重量较大、结构复杂，维护不方便。因此，如何解决现有关节驱动装置导致步态不自然、结构复杂且体积重量较大的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置，阻尼能够自动实时调节，以控制不同负载力和人体步态下的阻尼力的大小，实现自然流畅的转动。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置，包括：液压缸，包括液压腔、连通于所述液压腔的上部腔体的第一流道以及连通于所述液压腔的下部腔体的第二流道；活塞，配合插装于所述液压腔；活塞杆，连接于所述活塞并用于带动关节组件；节流阀，包括第一进口端与第一出口端，所述第一进口端、所述第一出口端一对一的连通于所述第一流道、所述第二流道；第一电机，连接于所述节流阀并控制所述节流阀的开口大小；齿轮泵，包括第二进口端与第二出口端，所述第二进口端、所述第二出口端通过滑阀连接于所述第一流道、所述第二流道；第二电机，连接于所述滑阀并用于驱动所述滑阀移动换位；蓄能组件，包括连通于所述齿轮泵与滑阀之间的流道的蓄能腔，所述蓄能腔内插装有与所述蓄能腔密封滑动的弹簧上隔腔、弹簧下隔腔，所述弹簧上隔腔与所述弹簧下隔腔之间设有蓄能缓冲弹簧。优选的，所述液压缸包括缸体、密封连接于所述缸体上端的上端盖，所述缸体的下端设有密封连接所述蓄能组件的密封接口，所述液压腔、所述第一流道、所述第二流道设于所述缸体内。优选的，所述蓄能组件包括蓄能缸体，所述蓄能腔设于所述蓄能缸体并贯通于所述蓄能缸体的上端面，所述蓄能缸体的上端密封插装于所述密封接口。优选的，所述液压缸设有第三流道，所述蓄能腔体通过所述第三流道连通于所述齿轮泵与滑阀之间的流道。优选的，所述第三流道上设有用于控制所述第三流道的流量的针阀，所述针阀连接于第三电机。优选的，所述活塞杆的上端设有用于连接关节组件的活塞杆耳。优选的，所述节流阀为球体节流阀。优选的，所述第一电机、所述第二电机、所述节流阀、所述滑阀，所述齿轮泵均安装于所述液压缸内部。本专利技术所提供的用于关节驱动的主被动混合驱动装置，当人体处于平地行走、下楼梯、下斜坡等关节所需力矩较小的状态时，此时无需驱动提供主动力矩，采用被动驱动模式，滑阀停在中位，使齿轮泵与液压腔的流道关闭，液压腔的上部腔体与下部腔体通过节流阀连通，并通过第一电机控制节流阀阀口的开口大小，以调节阻尼力的大小，实现阻尼连续可调，进而实现自然流畅的转动。当人体处于上楼梯、上斜坡等关节所需力矩较大的状态时，采用主动驱动模式，关闭节流阀，齿轮泵为液压腔供能，根据人体步态曲线为关节提供足够的主动力矩，弥补被动驱动在此类步态的不足，根据下肢摆动状态控制滑阀的位置，以进行换位控制液压油的供油方向，从而改变活塞杆的运动方向以改变关节的转动角度；在人体站直时，通过滑阀停在中位，使齿轮泵与液压腔的流道关闭，成为刚性支撑。在整个行走过程中，蓄能组件对于多余的能量进行蓄能，多余的液压油流入蓄能组件的蓄能腔，进入蓄能状态，当需要提供能量时，蓄能组件中的液压油供能，同时压缩的弹簧也会给活塞杆提供回复力，从而提高行走过程中的能量利用率，同时达到行走过程的缓冲助力的功能，从而实现行走步态的柔顺自然，行走过程舒适安全。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术所提供用于关节驱动的主被动混合驱动装置具体实施例的内部结构示意图；图2为本专利技术所提供用于关节驱动的主被动混合驱动装置具体实施例的正视示意图。其中，1-活塞杆耳、2-活塞杆、3-上端盖、4-活塞、5-液压缸、6-弹簧上隔腔、7-弹簧下隔腔、8-节流阀、9-滑阀、10-齿轮泵、11-针阀、12-蓄能缸体、13-蓄能缓冲弹簧、14-液压腔、15-第一流道、16-第二流道、17-蓄能腔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的核心是提供一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置，阻尼能够自动实时调节，以控制不同负载力和人体步态下的阻尼力的大小，实现自然流畅的转动。请参考图1至图2，图1为本专利技术所提供用于关节驱动的主被动混合驱动装置具体实施例的内部结构示意图；图2为本专利技术所提供用于关节驱动的主被动混合驱动装置具体实施例的正视示意图。本专利技术所提供的用于关节驱动的主被动混合驱动装置，包括：液压缸5，包括液压腔14、连通于液压腔14的上部腔体的第一流道15以及连通于液压腔14的下部腔体的第二流道16；活塞4，配合插装于液压腔14；活塞杆2，连接于活塞4并用于带动关节组件；节流阀8，包括第一进口端与第一出口端，第一进口端、第一出口端一对一的连通于第一流道15、第二流道16；第一电机，连接于节流阀8并控制节流阀8的开口大小；齿轮泵10，包括第二进口端与第二出口端，第二进口端、第二出口端通过滑阀9连接于第一流道15、第二流道16；第二电机，连接于所述滑阀9并用于驱动所述滑阀9移动换位；蓄能组件，包括连通于齿轮泵10与滑阀9之间的流道的蓄能腔17，蓄能腔17内插装有与蓄能腔17密封滑动的弹簧上隔腔6、弹簧下隔腔7，弹簧上隔腔6与弹簧下隔腔7之间设有蓄能缓冲弹簧13。其中，液压缸5包括液压腔14，液压腔14内插装有活塞4、活塞杆2，液压缸5底部连接有蓄能组件，液压缸5内连通于液压腔14的上部腔体的第一流道15以及连通于液压腔14的下部腔体的第二流道16，节流阀8包括第一进口端与第一出口端，第一进口端、第一出口端一对一的连通于第一流道15、第二流道16，节流阀8通过伸出的阀杆连接于第一电机，由第一电机来控制球形节流阀8的转动开口大小，以改变液压腔14的液压油的流量大小。通过第二电机控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置，其特征在于，包括：/n液压缸（5），包括液压腔（14）、连通于所述液压腔（14）的上部腔体的第一流道（15）以及连通于所述液压腔（14）的下部腔体的第二流道（16）；/n活塞（4），配合插装于所述液压腔（14）；/n活塞杆（2），连接于所述活塞（4）并用于带动关节组件；/n节流阀（8），包括第一进口端与第一出口端，所述第一进口端、所述第一出口端一对一的连通于所述第一流道（15）、所述第二流道（16）；/n第一电机，连接于所述节流阀（8）并用于控制所述节流阀（8）的开口大小；/n齿轮泵（10），包括第二进口端与第二出口端，所述第二进口端、所述第二出口端通过滑阀（9）连接于所述第一流道（15）、所述第二流道（16）；/n第二电机，连接于所述滑阀（9）并用于驱动所述滑阀（9）移动换位；/n蓄能组件，包括连通于所述齿轮泵（10）与滑阀（9）之间的流道的蓄能腔（17），所述蓄能腔（17）内插装有与所述蓄能腔（17）密封滑动的弹簧上隔腔（6）、弹簧下隔腔（7），所述弹簧上隔腔（6）与所述弹簧下隔腔（7）之间设有蓄能缓冲弹簧（13）。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于关节驱动的主被动混合驱动装置，其特征在于，包括：
液压缸（5），包括液压腔（14）、连通于所述液压腔（14）的上部腔体的第一流道（15）以及连通于所述液压腔（14）的下部腔体的第二流道（16）；
活塞（4），配合插装于所述液压腔（14）；
活塞杆（2），连接于所述活塞（4）并用于带动关节组件；
节流阀（8），包括第一进口端与第一出口端，所述第一进口端、所述第一出口端一对一的连通于所述第一流道（15）、所述第二流道（16）；
第一电机，连接于所述节流阀（8）并用于控制所述节流阀（8）的开口大小；
齿轮泵（10），包括第二进口端与第二出口端，所述第二进口端、所述第二出口端通过滑阀（9）连接于所述第一流道（15）、所述第二流道（16）；
第二电机，连接于所述滑阀（9）并用于驱动所述滑阀（9）移动换位；
蓄能组件，包括连通于所述齿轮泵（10）与滑阀（9）之间的流道的蓄能腔（17），所述蓄能腔（17）内插装有与所述蓄能腔（17）密封滑动的弹簧上隔腔（6）、弹簧下隔腔（7），所述弹簧上隔腔（6）与所述弹簧下隔腔（7）之间设有蓄能缓冲弹簧（13）。


2.根据权利要求1所述的用于关节驱动的主被动混合驱动装置，其特征在于，所述液压缸（5）包括缸体、密封连接于所述缸体上端的上端盖（3），所述缸体的下端设有密封连接所述蓄能组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗自荣，尚建忠，白向娟，吴伟，林泽宁，蒋涛，卢钟岳，徐毓泽，夏明海，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43