一种外骨骼用关节电机部件制造技术

本发明专利技术提供一种外骨骼用关节电机部件。一种外骨骼用关节电机部件，包括：机壳，机壳设有沿机壳表面延伸且凸出于机壳表面的第一安装基座；动力电机，设于机壳内；减速器，设于机壳内，所述减速器包括输入轴、输出轴、若干主动齿轮和若干匹配于主动齿轮的被动齿轮；设置在输入轴上的被动齿轮中的至少其中之一设有光电传感器，设置在输出轴上的被动齿轮中的至少其中之一设有第一电磁传感器，输出轴邻近于第二安装基座的端部设有测试齿轮，测试齿轮设有第二电磁传感器，第一电磁传感器和所述第二电磁传感器被配置为分别测量所在输出轴部位的感应电动势信号以获得输出轴的扭矩。本发明专利技术结构紧凑，降低制造成本，适于外骨骼机器人的应用推广。推广。推广。

A joint motor component for exoskeleton

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼用关节电机部件


[0001]本专利技术涉及一种电机部件，具体涉及一种外骨骼用关节电机部件，属于医疗器械技术领 域。

技术介绍

[0002]近年来，因其在肢体残障患者康复训练中的作用，外骨骼机器人在医学领域得到了较大 的发展。位于外骨骼机器人关节部位的电机部件是重要关键部件，是外骨骼机器人重要的动 力来源。
[0003]现有的外骨骼机器人使用的关节电机部件，普遍采用电机带动常规减速机构的方式。其 中，减速结构通常选择标准的谐波减速机构或行星减速机构。因为外骨骼机器人是高度智能 化产品，故其使用的关节电机部件具有许多传感器技术要求，至少需要力矩传感器、运行角 度传感器、运行角速度传感器等。而在现有技术中，上述传感器需要单独安装并整合在关节 电机部件中，最终造成关节电机部件的尺寸较大且结构复杂，同时具有较高的制造成本。此 外，由于现有技术中的关节电机部件采用常规结构组合，其应用于外骨骼机器人还需要根据 整体的运动支撑要求再设计互相配合的安装连接机构，这进一步的带来结构和成本的增加。
[0004]随着外骨骼机器人信息及控制技术的发展，降低关节电机部件的制造成本，简化安装结 构，对解决目前外骨骼机器人的发展瓶颈具有重要意义。

技术实现思路

[0005]基于以上背景，本专利技术的目的在于提供一种外骨骼用关节电机部件，解决
技术介绍
中所 述的问题。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种外骨骼用关节电机部件，包括：
[0008]机壳，所述机壳设有沿机壳表面延伸且凸出于机壳表面的第一安装基座；
[0009]动力电机，设于机壳内，所述动力电机输出端的中轴线垂直于第一安装基座在机壳表面 的延伸方向；
[0010]减速器，设于机壳内，所述减速器包括输入轴、输出轴、若干主动齿轮和若干匹配于主 动齿轮的被动齿轮，所述输入轴连接动力电机且与动力电机输出端同轴设置，所述输出轴端 部设有垂直于输出轴中轴线的第二安装基座，所述若干主动齿轮和所述若干被动齿轮间隔交 错设置，所述若干主动齿轮中的至少其中之一设于输入轴和输出轴的其中之一，所述若干被 动齿轮中的至少其中之一设于输入轴和输出轴的另外之一，每个主动齿轮均与一个相匹配的 被动齿轮啮合；
[0011]其中，设置在输入轴上的被动齿轮中的至少其中之一设有光电传感器，设置在输出轴上 的被动齿轮中的至少其中之一设有第一电磁传感器，输出轴邻近于第二安装基座的端部设有 测试齿轮，所述测试齿轮的齿数与设有第一电磁传感器的被动齿轮的齿数相
同，所述测试齿 轮设有第二电磁传感器，所述第一电磁传感器和所述第二电磁传感器被配置为分别测量所在 输出轴部位的感应电动势信号以获得输出轴的扭矩。
[0012]通过光电传感器测量该外骨骼用关节电机部件的运行速度和运行角速度，通过第一电磁 传感器和第二电磁传感器测量该外骨骼用关节电机部件的输出扭矩，该外骨骼用关节电机部 件结构紧凑，尺寸较小，降低制造成本，适于外骨骼机器人的应用推广。
[0013]作为优选，所述动力电机包括无刷直流电机、步进电机、伺服电机中的一种或多种。
[0014]作为优选，所述若干主动齿轮包括一级主动齿轮、二级主动齿轮和三级主动齿轮，所述 若干被动齿轮包括一级被动齿轮、二级被动齿轮和三级被动齿轮，所述三级主动齿轮、二级 被动齿轮和一级主动齿轮沿动力电机输出端所朝方向依次设于输入轴上，所述三级被动齿轮、 二级主动齿轮和一级被动齿轮沿动力电机输出端所朝方向依次设于输出轴上。
[0015]作为优选，所述输入轴设有套设于输入轴表面的第一轴套，第一轴套与输入轴间隙配合， 三级主动齿轮和二级被动齿轮均与第一轴套表面固定连接，所述输出轴设有套设于输出轴表 面的第二轴套，第二轴套与输出轴间隙配合，二级主动齿轮和一级被动齿轮均与第二轴套表 面固定连接。
[0016]作为优选，所述光电传感器包括发光元件和光敏元件，所述发光元件和所述光敏元件分 别与机壳固定连接，发光元件和光敏元件相对设置从而在两者之间形成光路，所述二级被动 齿轮设有若干沿二级被动齿轮周向等距分布的条状透孔，所述条状透孔的运动路径与所述光 路相交。
[0017]作为优选，所述第一电磁传感器和所述第二电磁传感器通过以下公式计算获得输出轴的 扭矩，
[0018][0019]式中，T为扭矩，θ为输出轴的扭转角，通过两个输出轴不同部位的感应电动势信号之间 的相位差获得，G为输出轴材料的剪切模量，I
p
为输出轴截面的极惯性矩。
[0020]作为优选，所述光电传感器设于二级被动齿轮背离于二级主动齿轮一侧的外缘端部，所 述第一电磁传感器设于三级被动齿轮背离于三级主动齿轮一侧的外缘端部，所述第二电磁传 感器设于测试齿轮邻近于三级被动齿轮一侧的外缘端部。
[0021]作为优选，所述输入轴与所述机壳之间、所述输出轴与所述机壳之间以及所述第二轴套 与所述机壳之间均设有轴承。
[0022]作为优选，所述第一安装基座的中心线、所述输入轴在第一安装基座投影的中心以及所 述输出轴在第二安装基座投影的中心处于同一直线上。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
[0024]本专利技术的一种外骨骼用关节电机部件，通过光电传感器测量该外骨骼用关节电机部件的 运行速度和运行角速度，通过第一电磁传感器和第二电磁传感器测量该外骨骼用关节电机部 件的输出扭矩，该外骨骼用关节电机部件结构紧凑，尺寸较小，降低制造成本，适于外骨骼 机器人的应用推广。
附图说明
[0025]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。
[0026]图1是本专利技术外骨骼用关节电机部件的侧视结构示意图；
[0027]图2是本专利技术外骨骼用关节电机部件的主视结构示意图；
[0028]图3是本专利技术外骨骼用关节电机部件的内部结构示意图；图4是本专利技术中透孔的结构示意图。
[0029]图中：1、机壳；2、动力电机；3、减速器；4、肢体固定板；5、肢体固定绑带；6、光 电传感器；7、第一电磁传感器；8、第二电磁传感器；101、后机壳；102、前端盖；103、第 一安装基座；301、输入轴；302、输出轴；303、一级主动齿轮；304、二级主动齿轮；305、 三级主动齿轮；306、一级被动齿轮；307、二级被动齿轮；308、三级被动齿轮；309、第一 轴套；310、第二轴套；311、轴承；312、测试齿轮；313、第二安装基座；601、发光元件； 602、光敏元件；603、透孔。
具体实施方式
[0030]下面通过具体实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的具体说明。应当理 解，本专利技术的实施并不局限于下面的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼用关节电机部件，其特征在于：该外骨骼用关节电机部件，包括：机壳(1)，所述机壳(1)设有沿机壳(1)表面延伸且凸出于机壳(1)表面的第一安装基座(103)；动力电机(2)，设于机壳(1)内，所述动力电机(2)输出端的中轴线垂直于第一安装基座(103)在机壳(1)表面的延伸方向；减速器(3)，设于机壳(1)内，所述减速器(3)包括输入轴(301)、输出轴(302)、若干主动齿轮和若干匹配于主动齿轮的被动齿轮，所述输入轴(301)连接动力电机(2)且与动力电机(2)输出端同轴设置，所述输出轴(302)端部设有垂直于输出轴(302)中轴线的第二安装基座(313)，所述若干主动齿轮和所述若干被动齿轮间隔交错设置，所述若干主动齿轮中的至少其中之一设于输入轴(301)和输出轴(302)的其中之一，所述若干被动齿轮中的至少其中之一设于输入轴(301)和输出轴(302)的另外之一，每个主动齿轮均与一个相匹配的被动齿轮啮合；其中，设置在输入轴(301)上的被动齿轮中的至少其中之一设有光电传感器(6)，设置在输出轴(302)上的被动齿轮中的至少其中之一设有第一电磁传感器(7)，输出轴(302)邻近于第二安装基座(313)的端部设有测试齿轮(312)，所述测试齿轮(312)的齿数与设有第一电磁传感器(7)的被动齿轮的齿数相同，所述测试齿轮(312)设有第二电磁传感器(8)，所述第一电磁传感器(7)和所述第二电磁传感器(8)被配置为分别测量所在输出轴(302)部位的感应电动势信号以获得输出轴(302)的扭矩。2.根据权利要求1所述的一种外骨骼用关节电机部件，其特征在于：所述动力电机(2)包括无刷直流电机、步进电机、伺服电机中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的一种外骨骼用关节电机部件，其特征在于：所述若干主动齿轮包括一级主动齿轮(303)、二级主动齿轮(304)和三级主动齿轮(305)，所述若干被动齿轮包括一级被动齿轮(306)、二级被动齿轮(307)和三级被动齿轮(308)，所述三级主动齿轮(305)、二级被动齿轮(307)和一级主动齿轮(303)沿动力电机(2)输出端所朝方向依次设于输入轴(301)上，所述三级被动齿轮(308)、二级主动齿轮(304)和一级被动齿轮(306)沿动力电机(2)输出端所朝方向依次设于输出轴(302)上。4.根据权利要求3所述的一种外骨骼用关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：严红成，
申请(专利权)人：浙江龙游蓝德医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：