一种动力外骨骼驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种动力外骨骼驱动装置，包括固定端，活动端与棘轮机构分别设置在固定端的两侧；固定端上设置有弧形通槽，连接卡条贯穿弧形通槽，其两端分别与活动端机棘轮机构固定连接；驱动电机的输出轴依次贯穿活动端、固定端及棘轮机构，驱动电机的输出端与固定端固定连接；第一弹簧设置在驱动电机及活动端之间，第二弹簧设置在驱动电机及棘轮机构之间；本实用新型专利技术通过将第一及第二弹簧作为动力储存和传递元件，固定端工作时第二弹簧储存动力；第二弹簧能够棘轮机构为第一弹簧提供压紧力，当第一弹簧释放能量时，推动活动端转动，驱动电机仅需提供一次动力，即可完整相应的动力外骨骼动作，机械结构简单，动力传递过程简单。

【技术实现步骤摘要】
一种动力外骨骼驱动装置
本技术属于机器人外骨骼
，特别涉及一种动力外骨骼驱动装置。
技术介绍
动力外骨骼是一种能够增强人体能力的可穿戴机器，目前市场上的动力外骨骼通过传感器来收集使用者的活动信息，进而将这些活动信息传递给信息处理器进行处理，然后启动相应的机械部件来输出能量；其信息接收是依靠传感器，处理较为复杂；动力外骨骼输出的机械系统以电动推杆较为常见，结构复杂，动力传动处理过程难度较大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的技术问题，本技术提供了一种动力外骨骼驱动装置，以解决现有的动力外骨骼驱动装置的机械系统结构复杂，动力传动处理过程难度较大的技术问题。为达到上述目的，本技术采用的技术方案为：本技术提供了一种动力外骨骼驱动装置，包括固定端、活动端、棘轮机构、连接卡条、驱动电机、第一弹簧及第二弹簧；固定端用于与动力外骨骼的固定端连接，活动端用于与动力外骨骼的活动端连接；固定端、活动端及棘轮机构同心设置，活动端与棘轮机构分别设置在固定端的两侧；固定端上设置有弧形通槽，连接卡条贯穿设置在弧形通槽中，连接卡条的一端与活动端固定连接，另一端与棘轮机构固定连接；驱动电机设置在活动端的外侧，驱动电机的输出轴依次贯穿活动端、固定端及棘轮机构的圆心，驱动电机的输出端与固定端固定连接；第一弹簧与第二弹簧对称设置在固定端的两侧，第一弹簧的一端与驱动电机的输出端连接，另一端与活动端连接；第二弹簧的一端与驱动电机的输出端连接，另一端与棘轮机构连接。进一步的，还包括动作判断模块；动作判断模块安装在固定端上，动作判断模块用于获取动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号；动作判断模块的第一输出端与驱动电机的输入端连接。进一步的，固定端包括固定端圆板及固定端矩形板，固定端圆板设置在活动端及棘轮机构之间；固定端矩形板固定设置在固定端圆板的端部，用于与动力外骨骼的固定端连接；固定端圆板的圆心设置有电机安装孔，驱动电机的输出轴固定穿设在电机安装孔中；弧形通槽贯穿设置在固定端圆板的圆周上，弧形通槽的圆心与固定端圆板的圆心重合。进一步的，固定端圆板的两侧对称设置有弹簧卡槽，第一弹簧安装在靠近活动端一侧的弹簧卡槽中；第二弹簧安装在安装在靠近棘轮机构一侧的弹簧卡槽中；弹簧卡槽包括直线段和半圆弧段，直线段沿固定端圆板的直径布设，半圆弧段设置在固定端圆板的圆周上，直线段与半圆弧段连通，半圆弧段与弧形通槽相对设置。进一步的，活动端包括活动端圆环板及活动端矩形板；活动端圆环板设置在固定端与驱动电机之间，活动端圆环板与固定端同心设置，驱动电机的输出轴位于活动端圆环板的圆心处；活动端圆环板上设置有矩形凸起，矩形凸起的一端与活动端圆环板的内侧圆弧连接，另一端与第一弹簧连接；活动端矩形板固定安装在活动端圆环板的端部，用于与动力外骨骼的活动端连接；活动端矩形板上设置有卡条安装孔，连接卡条固定穿设在卡条安装孔中。进一步的，棘轮机构包括棘轮、滑环、滑环底盘、若干棘爪及电磁装置；棘轮平行设置在固定端的侧边，棘轮为圆环型结构，棘轮的外侧圆周上设置有轮齿；滑环套设在棘轮的外侧圆周上，连接卡条与滑环的外壁固定连接；滑环底盘设置在固定端与棘轮之间，滑环底盘套设在驱动电机的输出轴上，滑环的一端与滑环底盘固定连接；若干棘爪均匀设置在滑环的内壁上，棘爪与棘轮上的轮齿配合连接；棘轮的内侧圆弧上设置有三角挡板，三角挡板的一端与棘轮固定连接，另一端与第二弹簧连接；电磁装置设置滑环底盘上，电磁装置的输出端设置在棘轮与滑环之间，用于实现棘轮与滑环的锁定或分离，电磁装置的输入端与动作判断模块的第二输出端连接。进一步的，电磁装置包括线圈、铁芯、连接弹簧及活动卡块；线圈的一端与动作判断模块的第二输出端连接，另一端与铁芯连接；铁芯固定设置在滑环底盘上，用于为活动卡块提供电磁吸引力；活动卡块活动穿设在棘轮与滑环之间，活动卡块的端部与铁芯正对设置；连接弹簧设置在滑环底盘与活动卡块之间，连接弹簧的一端与滑环底盘固定连接，另一端与活动卡块固定连接。进一步的，动作判断模块包括第一气片、第二气片、第一单刀双掷常开型固态继电器、第二微型单刀双掷常开型固态继电器、第一电源及第二电源；第一气片、第一单刀双掷常开型固态继电器及第一电源形成第一回路，第一气片通过一个半导体应变片接入第一回路中；第一单刀双掷常开型固态继电器的一端与第一回路连接，另一端接入驱动电机的电源回路中；第二气片、第二单刀双掷常开型固态继电器及第二电源形成第二回路，第二气片通过另一个半导体应变片接入第二回路中，第二单刀双掷常开型固态继电器的一端与第二回路连接，另一端接入电磁装置的电源回路中；第一气片及第二气片均设置在固定端上，第一气片靠近弧形通槽的一端设置，第二气片靠近弧形通槽的另一端设置。进一步的，驱动电机的电源回路中还包括电调及时间继电器；电调及时间继电器串联设置在驱动电机的电源回路中。进一步的，驱动电机采用无刷电机。与现有技术相比，本技术的有益效果为：本技术提供了一种动力外骨骼驱动装置，通过将固定端与动力外骨骼的固定端连接，将活动端与动力外骨骼的活动端连接，实现了对对应部位的直接助力，避免了现有驱动装置中采用推杆等传递动力，动力传递过程简单；第一弹簧和第二弹簧作为动力储存和传递元件，当驱动电机运转，固定端工作，此时第二弹簧储存动力；当第二弹簧工作时，第二弹簧通过棘轮机构为第一弹簧提供压紧力，第一弹簧储存能力，当第一弹簧释放能量时，推动活动端转动，实现活动端驱动动力外骨骼完整相应动作；此过程电动机仅需提供一次动力，即可完整相应的动力外骨骼动作，机械结构简单，动力传递过程简单，使用范围较广。进一步的，通过设置动作判断模块，利用动作判断模块采集动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号，动作信息采集过程简单，准确度高，实用效果较好。进一步的，固定端采用固定端圆板和固定端矩形板结合，结构简单；通过在固定端圆板的两侧设置弹簧卡槽，确保了第一弹簧和第二弹簧变形的准确性，进而确保了驱动装置的稳定运行。进一步的，活动端采用活动端圆环板和活动端矩形板构成，其活动端矩形板上的卡条连接孔与连接卡条固连，进而达到动力传递的效果；通过在活动端圆环板上设置矩形凸起，矩形凸起与第一弹簧连接，满足第一弹簧的二次储能目的，为下一步动力外骨骼动作提供动力。进一步的，在棘爪的作用下，棘轮只能单方向旋转，在第二弹簧运转时棘轮与棘爪顶死，棘轮与滑环同时转动运转进而连接卡条运转；第一弹簧运转时棘轮与棘爪不能顶死，但是第一弹簧工作时电机会再次给第二弹簧动力；通过设置电磁装置用于将棘轮与滑环锁定或分离，避免了第一弹簧和第二弹簧的相互影响，将棘轮锁死，棘爪不会影响第二弹簧，棘轮也不会影响第一弹簧；电磁装置主要作用是用来控制棘轮是否与滑环为一体，从而达到第二弹簧可以影响第一弹簧，第一弹簧不会影响第二弹簧，实现了驱动电机只需提供一次能源从而便可完成动力外骨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，包括固定端(1)、活动端(2)、棘轮机构(3)、连接卡条(4)、驱动电机(5)、第一弹簧及第二弹簧；固定端(1)用于与动力外骨骼的固定端连接，活动端(2)用于与动力外骨骼的活动端连接；/n固定端(1)、活动端(2)及棘轮机构(3)同心设置，活动端(2)与棘轮机构(3)分别设置在固定端(1)的两侧；固定端(1)上设置有弧形通槽(111)，连接卡条(4)贯穿设置在弧形通槽(111)中，连接卡条(4)的一端与活动端(2)固定连接，另一端与棘轮机构(3)固定连接；/n驱动电机(5)设置在活动端(2)的外侧，驱动电机(5)的输出轴依次贯穿活动端(2)、固定端(1)及棘轮机构(3)的圆心，驱动电机(5)的输出端与固定端(1)固定连接；第一弹簧与第二弹簧对称设置在固定端(1)的两侧，第一弹簧的一端与驱动电机(5)的输出端连接，另一端与活动端(2)连接；第二弹簧的一端与驱动电机(5)的输出端连接，另一端与棘轮机构(3)连接；/n还包括动作判断模块(6)；动作判断模块(6)安装在固定端(1)上，动作判断模块(6)用于获取动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号；动作判断模块(6)的第一输出端与驱动电机(5)的输入端连接；/n棘轮机构(3)包括棘轮(31)、滑环(32)、滑环底盘(33)、若干棘爪(34)及电磁装置(35)；/n棘轮(31)平行设置在固定端(1)的侧边，棘轮(31)为圆环型结构，棘轮(31)的外侧圆周上设置有轮齿；滑环(32)套设在棘轮(31)的外侧圆周上，连接卡条(4)与滑环(32)的外壁固定连接；滑环底盘(33)设置在固定端(1)与棘轮(31)之间，滑环底盘(33)套设在驱动电机(5)的输出轴上，滑环(32)的一端与滑环底盘(33)固定连接；若干棘爪(34)均匀设置在滑环(32)的内壁上，棘爪(34)与棘轮(31)上的轮齿配合连接；棘轮(31)的内侧圆弧上设置有三角挡板，三角挡板的一端与棘轮(31)固定连接，另一端与第二弹簧连接；/n电磁装置(35)设置滑环底盘(33)上，电磁装置(35)的输出端设置在棘轮(31)与滑环(32)之间，用于实现棘轮(31)与滑环(32)的锁定或分离，电磁装置(35)的输入端与动作判断模块(6)的第二输出端连接；/n电磁装置(35)包括线圈、铁芯(351)、连接弹簧(352)及活动卡块(353)；/n线圈的一端与动作判断模块(6)的第二输出端连接，另一端与铁芯(351)连接；铁芯(351)固定设置在滑环底盘(33)上，用于为活动卡块(353)提供电磁吸引力；/n活动卡块(353)活动穿设在棘轮(31)与滑环(32)之间，活动卡块(353)的端部与铁芯(351)正对设置；连接弹簧(352)设置在滑环底盘(33)与活动卡块(353)之间，连接弹簧(352)的一端与滑环底盘(33)固定连接，另一端与活动卡块(353)固定连接；/n动作判断模块(6)包括第一气片(61)、第二气片(62)、第一单刀双掷常开型固态继电器(63)、第二微型单刀双掷常开型固态继电器(64)、第一电源及第二电源；/n第一气片(61)、第一单刀双掷常开型固态继电器(63)及第一电源形成第一回路，第一气片(61)通过一个半导体应变片接入第一回路中；第一单刀双掷常开型固态继电器(63)的一端与第一回路连接，另一端接入驱动电机(5)的电源回路中；/n第二气片(62)、第二单刀双掷常开型固态继电器(64)及第二电源形成第二回路，第二气片(62)通过另一个半导体应变片接入第二回路中，第二单刀双掷常开型固态继电器(64)的一端与第二回路连接，另一端接入电磁装置(35)的电源回路中；/n第一气片(61)及第二气片(62)均设置在固定端(1)上，第一气片(61)靠近弧形通槽(111)的一端设置，第二气片(62)靠近弧形通槽(111)的另一端设置。/n...

【技术特征摘要】
1.一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，包括固定端(1)、活动端(2)、棘轮机构(3)、连接卡条(4)、驱动电机(5)、第一弹簧及第二弹簧；固定端(1)用于与动力外骨骼的固定端连接，活动端(2)用于与动力外骨骼的活动端连接；
固定端(1)、活动端(2)及棘轮机构(3)同心设置，活动端(2)与棘轮机构(3)分别设置在固定端(1)的两侧；固定端(1)上设置有弧形通槽(111)，连接卡条(4)贯穿设置在弧形通槽(111)中，连接卡条(4)的一端与活动端(2)固定连接，另一端与棘轮机构(3)固定连接；
驱动电机(5)设置在活动端(2)的外侧，驱动电机(5)的输出轴依次贯穿活动端(2)、固定端(1)及棘轮机构(3)的圆心，驱动电机(5)的输出端与固定端(1)固定连接；第一弹簧与第二弹簧对称设置在固定端(1)的两侧，第一弹簧的一端与驱动电机(5)的输出端连接，另一端与活动端(2)连接；第二弹簧的一端与驱动电机(5)的输出端连接，另一端与棘轮机构(3)连接；
还包括动作判断模块(6)；动作判断模块(6)安装在固定端(1)上，动作判断模块(6)用于获取动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号；动作判断模块(6)的第一输出端与驱动电机(5)的输入端连接；
棘轮机构(3)包括棘轮(31)、滑环(32)、滑环底盘(33)、若干棘爪(34)及电磁装置(35)；
棘轮(31)平行设置在固定端(1)的侧边，棘轮(31)为圆环型结构，棘轮(31)的外侧圆周上设置有轮齿；滑环(32)套设在棘轮(31)的外侧圆周上，连接卡条(4)与滑环(32)的外壁固定连接；滑环底盘(33)设置在固定端(1)与棘轮(31)之间，滑环底盘(33)套设在驱动电机(5)的输出轴上，滑环(32)的一端与滑环底盘(33)固定连接；若干棘爪(34)均匀设置在滑环(32)的内壁上，棘爪(34)与棘轮(31)上的轮齿配合连接；棘轮(31)的内侧圆弧上设置有三角挡板，三角挡板的一端与棘轮(31)固定连接，另一端与第二弹簧连接；
电磁装置(35)设置滑环底盘(33)上，电磁装置(35)的输出端设置在棘轮(31)与滑环(32)之间，用于实现棘轮(31)与滑环(32)的锁定或分离，电磁装置(35)的输入端与动作判断模块(6)的第二输出端连接；
电磁装置(35)包括线圈、铁芯(351)、连接弹簧(352)及活动卡块(353)；
线圈的一端与动作判断模块(6)的第二输出端连接，另一端与铁芯(351)连接；铁芯(351)固定设置在滑环底盘(33)上，用于为活动卡块(353)提供电磁吸引力；
活动卡块(353)活动穿设在棘轮(31)与滑环(32)之间，活动卡块(353)的端部与铁芯(351)正对设置；连接弹簧(352)设置在滑环底盘(33)与活动卡块(353)之间，连接弹簧(352)的一端与滑环底盘(33)固定连接，另一端与活动卡块(353)固定连接；
动作判断模块(6)包括第一气片(61)、第二气片(62)、第一单刀双掷常开型固态继电器(63)、第二微型单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王一凡，高琪，王一荻，王璐，姜飞，李丹宁，肖鑫，李腾，杨佳豪，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61