仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人制造技术

本实用新型专利技术提供了一种仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人，其中，仿生膝关节外骨骼结构，包括大腿组件、小腿组件、滑轮组件、柔性传动绳和驱动部，其中，大腿组件通过滑轮组件与小腿组件连接；驱动部与大腿组件连接，驱动部具有连接端，柔性传动绳的一端与连接端连接，柔性传动绳的另一端与滑轮组件连接，驱动部通过摩擦力矩驱动柔性传动绳移动，以带动小腿组件相对大腿组件沿第一方向转动。本实用新型专利技术解决了现有技术中的机器人的仿生膝关节只能够实现被动的转动功能的问题。能够实现被动的转动功能的问题。能够实现被动的转动功能的问题。

【技术实现步骤摘要】
仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人


[0001]本技术涉及仿生外骨骼机器人
，具体而言，涉及一种仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人。

技术介绍

[0002]现有技术中，外骨骼机器人是指套在人体外面的机器人，也称为“可穿戴的机器人”，部分的外骨骼机器人的膝关节通过四连杆的传动方式来实现仿生膝关节的转动，部分的外骨骼机器人的膝关节通过齿轮传动并结合四连杆机构来实现仿生膝关节的转动，但是，上述的仿生膝关节只能够实现被动的转动功能，且上述的仿生膝关节的结构刚性较强，导致上述的仿生膝关节的适用范围有限。

技术实现思路

[0003]本技术的主要目的在于提供一种仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人，以解决现有技术中的外骨骼机器人的仿生膝关节只能够实现被动的转动功能的问题。
[0004]为了实现上述目的，根据本技术的一个方面，提供了一种仿生膝关节外骨骼结构，包括大腿组件、小腿组件、滑轮组件、柔性传动绳和驱动部，其中，大腿组件通过滑轮组件与小腿组件连接；驱动部与大腿组件连接，驱动部具有连接端，柔性传动绳的一端与连接端连接，柔性传动绳的另一端与滑轮组件连接，驱动部通过连接端与柔性传动绳之间的摩擦力矩驱动柔性传动绳移动，以带动小腿组件相对大腿组件沿第一方向转动。
[0005]进一步地，滑轮组件包括第一滑轮组件、第二滑轮组件和连杆，第一滑轮组件与大腿组件连接，第一滑轮组件的远离大腿组件的一端具有第一弧形面；第二滑轮组件与第一滑轮组件相对设置，第二滑轮组件与小腿组件连接，第二滑轮组件的与第一弧形面相对的位置处形成有第二弧形面；连杆的第一端与第一滑轮组件枢转连接，连杆的第二端与第二滑轮组件枢转连接；其中，柔性传动绳的远离连接端的一端与第二滑轮组件连接，驱动部驱动连接端转动并将柔性传动绳缠绕在连接端上，以拉动第二滑轮组件沿第一弧形面转动预设角度。
[0006]进一步地，第二滑轮组件包括第二安装基础和第二滑轮组，其中，第二安装基础与小腿组件连接，第二安装基础具有第二弧形面；第二滑轮组与第二安装基础连接，柔性传动绳的远离连接端的一端与第二滑轮组连接。
[0007]进一步地，第一滑轮组件包括第一安装基础和第一滑轮组，其中，第一安装基础与大腿组件连接，第一安装基础具有第一弧形面；第一滑轮组与第一安装基础连接，第一滑轮组包括第一定滑轮、第二定滑轮和导向轮，导向轮位于第一定滑轮和第二定滑轮之间。
[0008]进一步地，仿生膝关节外骨骼结构还包括张紧机构，张紧机构与大腿组件连接；第二滑轮组包括第一动滑轮和第二动滑轮，第一动滑轮与第一定滑轮相对设置，第二动滑轮与第二定滑轮相对设置；柔性传动绳的第一端与第一定滑轮连接，柔性传动绳的第二端绕过第一动滑轮后，柔性传动绳依次经过第一定滑轮、导向轮的周向外表面的第一限位槽、连
接端、导向轮的周向外表面的第二限位槽、第二定滑轮和第二动滑轮并与张紧机构连接。
[0009]进一步地，大腿组件包括第一大腿骨架和第二大腿骨架，其中，第一大腿骨架具有第一容纳腔；第二大腿骨架盖设在第一容纳腔的腔口位置处，以密封第一容纳腔，张紧机构与第二大腿骨架的朝向第一容纳腔一侧的表面连接，以使张紧机构位于第一容纳腔内。
[0010]进一步地，驱动部包括驱动轴，驱动轴的一端位于第一容纳腔内，且驱动轴与张紧机构相间隔地设置，连接端套设在驱动轴的外周侧。
[0011]进一步地，驱动部还包括装配组件，装配组件包括涨紧套，涨紧套设置在驱动轴的端部并位于驱动轴的周向外表面和连接端的孔壁面之间。
[0012]进一步地，装配组件包括还包括垫块和紧固件，垫块通过紧固件压设在涨紧套的端部表面上。
[0013]进一步地，第二大腿骨架具有第二容纳腔，驱动轴的远离连接端的一端位于第二容纳腔内，驱动部还包括转子结构和定子结构，转子结构与驱动轴连接，定子结构套设在转子结构的外周侧，定子结构与第二容纳腔的腔壁面连接。
[0014]进一步地，驱动轴的远离涨紧套的一端设置有磁吸元件，驱动部还包括电机端盖和驱动电路板，电机端盖具有安装槽，驱动电路板安装在安装槽内，电机端盖盖设在第二容纳腔的开口位置处，安装槽的槽底的与磁吸元件相对的位置处开设有过孔结构，驱动轴的远离涨紧套的一端穿过过孔结构并伸入安装槽内，以使磁吸元件与驱动电路板相对设置。
[0015]进一步地，张紧机构包括导向筒和滑动机构，其中，导向筒内设置有螺旋弹簧，导向筒的筒底开设有避让孔；滑动机构包括止挡组件和导向杆，止挡组件与导向杆连接，滑动机构还具有连通孔，连通孔贯穿止挡组件和导向杆，止挡组件的朝向导向杆一侧的端面与螺旋弹簧抵接，柔性传动绳的第二端与止挡组件的远离导向杆一侧的端面抵接，柔性传动绳依次穿过连通孔、螺旋弹簧的内圈和避让孔并与第一定滑轮连接。
[0016]进一步地，滑动机构沿导向筒的轴向可移动地设置。
[0017]进一步地，止挡组件包括导向端头，导向端头与导向杆连接，且导向端头与导向杆的连接位置处形成止挡端面，止挡端面与螺旋弹簧抵接；连通孔包括第一通孔，第一通孔贯穿导向端头和导向杆。
[0018]进一步地，止挡组件还包括调节结构，调节结构包括相连接的调节端头和调节杆，部分调节杆伸入第一通孔内设置，第一通孔的孔壁面上形成有内螺纹结构，调节杆的外表面上形成有用于与内螺纹结构配合的外螺纹结构；连通孔还包括第二通孔，柔性传动绳的第二端的端部的横截面的面积大于第二通孔的孔截面的面积，以使柔性传动绳的第二端的端部与调节端头的远离调节杆一侧的端面抵接，柔性传动绳依次穿过第二通孔、第一通孔、螺旋弹簧的内圈和避让孔并与第一定滑轮连接。
[0019]进一步地，仿生膝关节外骨骼结构还包括连接结构，连接结构的第一端与滑轮组件连接，连接结构的第二端与小腿组件枢转连接，以使小腿组件沿第二方向转动。
[0020]根据本技术的另一方面，提供了一种外骨骼机器人，外骨骼机器人包括仿生膝关节外骨骼结构，仿生膝关节外骨骼结构为上述的仿生膝关节外骨骼结构。
[0021]应用本技术的技术方案，提供了一种具有驱动部的仿生膝关节外骨骼结构，同时，通过滑轮组件连接大腿组件和小腿组件，驱动部与大腿组件连接，柔性传动绳的一端与连接端连接，柔性传动绳的另一端与滑轮组件连接，使得驱动部能通过柔性传动绳驱动
滑轮组件运动，从而带动小腿组件相对于大腿组件沿第一方向转动，确保驱动部对小腿组件的驱动可靠性，由于大腿组件通过滑轮组件与小腿组件连接，还能够确保小腿组件相对于大腿组件的转动可靠性，此外，采用柔性传动绳进行传动，确保小腿组件的转动舒适性以及安全性，从而确保外骨骼机器人行走可靠性。
附图说明
[0022]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
[0023]图1示出了根据本技术的一种可选实施例的外骨骼机器人的仿生膝关节外骨骼结构的结构示意图；
[0024]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，包括：大腿组件(10)；小腿组件(20)；滑轮组件(30)，所述大腿组件(10)通过所述滑轮组件(30)与所述小腿组件(20)连接；柔性传动绳(411)；驱动部(40)，所述驱动部(40)与所述大腿组件(10)连接，所述驱动部(40)具有连接端(41)，所述柔性传动绳(411)的一端与所述连接端(41)连接，所述柔性传动绳(411)的另一端与所述滑轮组件(30)连接，所述驱动部(40)通过所述连接端(41)与所述柔性传动绳(411)之间的摩擦力矩驱动所述柔性传动绳(411)移动，以带动所述小腿组件(20)相对所述大腿组件(10)沿第一方向转动。2.根据权利要求1所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述滑轮组件(30)包括：第一滑轮组件(31)，所述第一滑轮组件(31)与所述大腿组件(10)连接，所述第一滑轮组件(31)的远离所述大腿组件(10)的一端具有第一弧形面(3111)；第二滑轮组件(32)，所述第二滑轮组件(32)与所述第一滑轮组件(31)相对设置，所述第二滑轮组件(32)与所述小腿组件(20)连接，所述第二滑轮组件(32)的与所述第一弧形面(3111)相对的位置处形成有第二弧形面(3211)；连杆(33)，所述连杆(33)的第一端与所述第一滑轮组件(31)枢转连接，所述连杆(33)的第二端与所述第二滑轮组件(32)枢转连接；其中，所述柔性传动绳(411)的远离所述连接端(41)的一端与所述第二滑轮组件(32)连接，所述驱动部(40)驱动所述连接端(41)转动并将所述柔性传动绳(411)缠绕在所述连接端(41)上，以拉动所述第二滑轮组件(32)沿所述第一弧形面(3111)转动预设角度。3.根据权利要求2所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述第二滑轮组件(32)包括：第二安装基础(321)，所述第二安装基础(321)与所述小腿组件(20)连接，所述第二安装基础(321)具有所述第二弧形面(3211)；第二滑轮组(322)，所述第二滑轮组(322)与所述第二安装基础(321)连接，所述柔性传动绳(411)的远离所述连接端(41)的一端与所述第二滑轮组(322)连接。4.根据权利要求3所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述第一滑轮组件(31)包括：第一安装基础(311)，所述第一安装基础(311)与所述大腿组件(10)连接，所述第一安装基础(311)具有所述第一弧形面(3111)；第一滑轮组(312)，所述第一滑轮组(312)与所述第一安装基础(311)连接，所述第一滑轮组(312)包括第一定滑轮(3121)、第二定滑轮(3122)和导向轮(3123)，所述导向轮(3123)位于所述第一定滑轮(3121)和所述第二定滑轮(3122)之间。5.根据权利要求4所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述仿生膝关节外骨骼结构还包括张紧机构(50)，所述张紧机构(50)与所述大腿组件(10)连接；所述第二滑轮组(322)包括第一动滑轮(3221)和第二动滑轮(3222)，所述第一动滑轮
(3221)与所述第一定滑轮(3121)相对设置，所述第二动滑轮(3222)与所述第二定滑轮(3122)相对设置；所述柔性传动绳(411)的第一端与所述第一定滑轮(3121)连接，所述柔性传动绳(411)的第二端绕过所述第一动滑轮(3221)后，所述柔性传动绳(411)依次经过所述第一定滑轮(3121)、所述导向轮(3123)的周向外表面的第一限位槽(3123a)、所述连接端(41)、所述导向轮(3123)的周向外表面的第二限位槽(3123b)、所述第二定滑轮(3122)和所述第二动滑轮(3222)并与所述张紧机构(50)连接。6.根据权利要求5所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述大腿组件(10)包括：第一大腿骨架(11)，所述第一大腿骨架(11)具有第一容纳腔(111)；第二大腿骨架(12)，所述第二大腿骨架(12)盖设在所述第一容纳腔(111)的腔口位置处，以密封所述第一容纳腔(111)，所述张紧机构(50)与所述第二大腿骨架(12)的朝向所述第一容纳腔(111)一侧的表面连接，以使所述张紧机构(50)位于所述第一容纳腔(111)内。7.根据权利要求6所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述驱动部(40)包括：驱动轴(42)，所述驱动轴(42)的一端位于所述第一容纳腔(111)内，且所述驱动轴(42)与所述张紧机构(50)相间隔地设置，所述连接端(41)套设在所述驱动轴(42)的外周侧。8.根据权利要求7所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述驱动部(40)还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智锋，关文江，齐关宇，黄勇，
申请(专利权)人：广州视源电子科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：