下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构制造技术

本实用新型专利技术中公开了一种下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构，包括：小腿结构件，所述小腿结构件包括上小腿构件和下小腿构件，所述上小腿构件与所述下小腿构件之间转动连接，所述上小腿构件与下小腿构件之间设置有第一驱动件，所述第一驱动件驱动下小腿构件相对小腿结构件轴线转动；脚支撑件，所述脚支撑件与下小腿构件之间设置有第二驱动件，所述第二驱动件驱动脚支撑件相对水平面上下摆动。本实用新型专利技术整体结构简单，能够实现踝关节的多自由度运动；踝关节结构各自由度的运动采用独立的驱动件进行驱动，使不同自由度的动作之间不会产生相互干涉，从而使踝关节结构能够实现更加复杂的运动，实现对人体踝关节动作的模拟。实现对人体踝关节动作的模拟。实现对人体踝关节动作的模拟。

【技术实现步骤摘要】
下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构


[0001]本技术涉及机器人仿生
，特别涉及一种下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构。

技术介绍

[0002]目前，外骨骼助力装置的研究逐渐兴起，具有广泛的应用前景，如助老助残、医疗康复、工业生产、地震救援、单兵作战等领域。一般的助力外骨骼具有以下特点：可以检测人体的运动意图、人体类似的关节自由度以及关节转动空间；具有必要的关节主动驱动以辅助出力；自带控制系统和能源系统；具有一定的安全防护机制。
[0003]由于人体运动时动作的复杂性，助力外骨骼在模拟人体运动时需要在各个关节部位实现多自由度的动作，导致外骨骼助力装置结构比较复杂，各动作部件之间容易发生干涉，影响装置的正常运作。在外骨骼机器人的设计中，髋关节、膝关节、踝关节的仿生结构设计直接影响外骨骼机器人的最终性能。针对踝关节的仿生设计中，由于受到踝关节位置上设计空间的影响，要实现对踝关节在多个自由端上的仿生设计难度较大，难以真正实现对人体踝关节运动的仿生模拟。

技术实现思路

[0004]本技术针对现有技术中存在的上述技术问题，提供一种下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构，可很好地实现对人体踝关节运动的模拟。
[0005]为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案如下：
[0006]下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构，包括：
[0007]小腿结构件，所述小腿结构件包括上小腿构件和下小腿构件，所述上小腿构件与所述下小腿构件之间转动连接，所述上小腿构件与下小腿构件之间设置有第一驱动件，所述第一驱动件驱动下小腿构件相对小腿结构件轴线转动；
[0008]脚支撑件，所述脚支撑件与下小腿构件之间设置有第二驱动件，所述第二驱动件驱动脚支撑件相对水平面上下摆动。
[0009]上述技术方案中，进一步地，所述下小腿构件上设置有转动轴，所述转动轴另一端与上小腿构件之间通过轴承转动连接。
[0010]上述技术方案中，进一步地，所述第一驱动件包括第一电机和传动件，所述第一电机设置在上小腿构件上，所述传动件沿小腿结构件轴线方向设置，所述上小腿构件上设置有支撑套，所述传动件设置在支撑套内可相对于支撑套转动；
[0011]所述第一电机的输出轴与传动件一端之间设置有第一齿轮传动副，所述传动件另一端与转动轴之间设置有第二齿轮传动副。
[0012]上述技术方案中，进一步地，所述传动件包括两个传动轴，所述传动轴之间通过弹性联轴器连接。
[0013]上述技术方案中，进一步地，所述第一齿轮传动副包括分别设置在第一电机输出
轴和传动件上的锥齿轮。
[0014]上述技术方案中，进一步地，所述第二齿轮传动副包括分别设置在转动轴和传动件上的直齿轮。
[0015]上述技术方案中，进一步地，所述第二驱动件包括第二电机和连杆组件，所述第二电机设置在下小腿构件上；
[0016]所述连杆组件包括第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆一端与第二电机输出轴连接，所述第二连杆两端分别与第一连杆和第三连杆之间铰接；
[0017]所述脚支撑件上设置有转动杆，所述第三连杆另一端与转动杆之间连接，所述第二电机输出轴与转动杆之间设置有连接杆，所述连接杆两端分别与第二电机输出轴和转动杆之间转动连接。
[0018]上述技术方案中，进一步地，所述上小腿构件、下小腿构件为空心框板结构。
[0019]本技术整体结构简单，能够实现踝关节的多自由度运动；踝关节结构各自由度的运动采用独立的驱动件进行驱动，使不同自由度的动作之间不会产生相互干涉，从而使踝关节结构能够实现更加复杂的运动，实现对人体踝关节动作的模拟。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0021]图1为本技术实施例结构示意图。
[0022]图2为本技术实施例结构左视图。
[0023]图3为本技术实施例结构后视图。
[0024]图4为本技术实施例中第二驱动件结构示意图。
[0025]图中：101、上小腿构件，102、下小腿构件，103、转动轴，104、轴承；
[0026]201、脚支撑件，202、转动杆；
[0027]301、第一电机，302、传动件，303、支撑套，304、第一电机输出轴，305、弹性联轴器，306、锥齿轮，307、直齿轮
[0028]401、第二电机，402、第一连杆，403、第二连杆，404、第三连杆，405、第二电机输出轴，406、连接杆。
具体实施方式
[0029]为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0030]如图1，本实施例的下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构，包括小腿结构件，所述小腿结构件包括上小腿构件101和下小腿构件102，所述上小腿构件101与所述下小腿构件102之间转动连接，所述上小腿构件与下小腿构件之间设置有第一驱动件，所述第一驱动件驱动下小腿构件相对小腿结构件轴线转动。
[0031]以及脚支撑件201，所述脚支撑件201与下小腿构件102之间设置有第二驱动件，所述第二驱动件驱动脚支撑件201相对水平面上下摆动。
[0032]通过第一驱动件驱动下小腿结构件转动，由于下小腿结构件与脚支撑件之间连接，下小腿结构件转动时，带动脚支撑件转动，实现脚支撑件沿小腿结构件轴线的转动运动；同时，通过第二驱动件驱动脚支撑件相对水平面上下摆动，从而通过两个独立运行的驱动件实现小腿结构件与脚支撑件之间多个自由度的运动。
[0033]作为一种可选的实施方式，在下小腿构件102上设置有转动轴103，转动轴103沿小腿结构件轴线方向设置，所述转动轴103另一端与上小腿构件101之间通过轴承104转动连接，实现下小腿构件102与上小腿构件101之间的转动连接。
[0034]具体地，第一驱动件包括第一电机301和传动件302，所述第一电机301设置在上小腿构件101上，所述传动件302沿小腿结构件轴线方向设置，所述上小腿构件101上设置有支撑套303，所述传动件302设置在支撑套303内可相对于支撑套303转动；所述第一电机的输出轴304与传动件302一端之间设置有第一齿轮传动副，所述传动件302另一端与转动轴103之间设置有第二齿轮传动副。第一电机工作时，第一电机通过第一齿轮传动副驱动传动件转动，传动件转动时通过第二齿轮传动副驱动转动轴转动，从而实现对下小腿构件的转动驱动。
[0035]作为一种可选的实施方式，传动件302包括两个传动轴，所述传动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构，其特征在于，包括：小腿结构件，所述小腿结构件包括上小腿构件和下小腿构件，所述上小腿构件与所述下小腿构件之间转动连接，所述上小腿构件与下小腿构件之间设置有第一驱动件，所述第一驱动件驱动下小腿构件相对小腿结构件轴线转动；脚支撑件，所述脚支撑件与下小腿构件之间设置有第二驱动件，所述第二驱动件驱动脚支撑件相对水平面上下摆动。2.根据权利要求1所述的下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构，其特征在于，所述下小腿构件上设置有转动轴，所述转动轴另一端与上小腿构件之间通过轴承转动连接。3.根据权利要求2所述的下肢外骨骼机器人多自由度踝关节结构，其特征在于，所述第一驱动件包括第一电机和传动件，所述第一电机设置在上小腿构件上，所述传动件沿小腿结构件轴线方向设置，所述上小腿构件上设置有支撑套，所述传动件设置在支撑套内可相对于支撑套转动；所述第一电机的输出轴与传动件一端之间设置有第一齿轮传动副，所述传动件另一端与转动轴之间设置有第二齿轮传动副。4.根据权利要求3所述的下肢外骨骼机器人多自由度踝...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏科，钟斌，马莉丽，张鹏，冉龙娇，
申请(专利权)人：成都大学，
类型：新型
国别省市：