用于移动机器人的直接驱动气动传动装置制造方法及图纸

一种外骨骼系统，包括流体致动器和动力传动装置，所述动力传动装置包括：传动主体，所述传动主体限定被配置为保持流体的传动腔室，所述传动主体具有第一端部和第二端部；以及活塞，所述活塞在所述传动腔室内在所述传动主体的所述第一端部和所述第二端部之间平移，其中所述活塞在所述传动腔室内的平移改变所述传动腔室的体积。所述外骨骼系统还包括：机械动力源，所述机械动力源联接到所述动力传动装置，所述机械动力源被配置为致使所述活塞在相应传动主体内平移以改变传动腔的体积；以及第一流体管线，所述第一流体管线将所述动力传动装置联接到所述流体致动器。装置联接到所述流体致动器。装置联接到所述流体致动器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于移动机器人的直接驱动气动传动装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是代理人案号为0110496
‑
009PR0的2020年5月27日提交的名称为“DYNAMIC AIR DISPLACEMENT PRESSURE CONTROL FOR A CLOSED SYSTEM”的美国临时专利申请号63/030,551的非临时申请，并且要求所述申请的优先权。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
[0003]本申请还是代理人案号为0110496
‑
009PR1的2021年2月5日提交的名称为“DIRECT DRIVE PNEUMATIC TRANSMISSION FOR MOBILE ROBOT”的美国临时专利申请号63/146,390的非临时申请，并且要求所述申请的优先权。此申请特此出于所有目的全文以引用方式并入本文。
附图说明
[0004]图1是用户穿戴的外骨骼系统的实施方案的示例性图示。
[0005]图2是联接到用户的一条腿的腿致动单元的实施方案的前视图。
[0006]图3是联接到用户的腿的图3的腿致动单元的侧视图。
[0007]图4是图3和图4的腿致动单元的透视图。
[0008]图5是示出外骨骼系统的示例性实施方案的框图。
[0009]图6示出可以是外骨骼系统的气动系统的部分的气动动力传动装置的一个示例性实施方案。
[0010]图7a示出处于第一配置的气动动力传动装置的示例，其中活塞沿着导螺杆的长度在传动主体内处于第一位置。
[0011]图7b示出处于第二配置中的图7a的气动动力传动装置的示例，其中活塞沿着导螺杆的长度在传动主体内处于第二位置。
[0012]图8示出气动传动系统的另一实施方案，其中机械动力源邻近传动主体的长度设置，并且活塞具有椭圆形轮廓。
[0013]图9a示出外骨骼系统的第一示例性实施方案，所述外骨骼系统包括流体地联接到第一流体致动器的第一气动传动系统和流体地联接到第二流体致动器的单独的第二气动传动系统。
[0014]图9b示出外骨骼系统的另一示例性实施方案，所述外骨骼系统包括经由阀门联接到第一流体致动器和第二流体致动器的单个气动动力传动装置，所述阀门可被配置为在给定时间控制单个气动动力传动装置与第一流体致动器和第二流体致动器中的一者或两者之间的流体流动。
[0015]图10a示出外骨骼系统的另一示例性实施方案，所述外骨骼系统包括经由阀门联接到单个流体致动器的第一气动传动系统和第二气动传动系统。
[0016]图10b示出外骨骼系统的又一示例性实施方案，所述外骨骼系统包括第一气动传动装置、第二气动传动装置和第三气动传动装置，其中所述第一气动传动装置和所述第二气动传动装置专门且分别连接到第一流体致动器和第二流体致动器。
[0017]图11a示出外骨骼系统的另一实施方案，所述外骨骼系统包括被配置为经由阀门流体地联接到第一流体致动器和第二流体致动器的第一传动系统、第二传动系统和第三传动系统。
[0018]图11b示出其中阀门允许将第一动力传动单元和第二动力传动单元选择性地连入到第一致动器和第二致动器中的一者或两者的示例性实施方案。
[0019]图12a示出根据一个实施方案的处于压缩配置的气动致动器的侧视图。
[0020]图12b示出处于膨胀配置的图12a的气动致动器的侧视图。
[0021]图13a示出根据另一实施方案的处于压缩配置的气动致动器的横截面侧视图。
[0022]图13b示出处于膨胀配置的图13a的气动致动器的横截面侧视图。
[0023]图14a示出根据另一实施方案的处于压缩配置的气动致动器的俯视图。
[0024]图14b示出处于膨胀配置的图14a的气动致动器的顶部。
[0025]图15示出根据一个实施方案的气动致动器约束肋的俯视图。
[0026]图16a示出根据另一实施方案的气动致动器波纹管的横截面视图。
[0027]图16b示出处于膨胀配置的图16a的气动致动器的侧视图，示出了图16a的横截面。
[0028]图17示出示例性平面材料，所述平面材料沿着平面材料的一个或多个平面轴是基本上不可伸展的，而在其他方向上是柔性的。
[0029]应注意，附图不是按比例绘制的，并且在整个附图中出于说明性目的，具有类似结构或功能的元件一般由相同附图标号表示。还应注意，附图仅意图促进对优选实施方案的描述。附图未示出所描述实施方案的每个方面，并且不限制本公开的范围。
具体实施方式
[0030]本申请公开了新颖的气动动力传动装置的设计的示例性实施方案。由于在一些气动系统中可能存在的高远侧比功率与可为机电系统典型的效率的组合，各种示例可应用于移动气动机器人。一些气动动力传动装置使用气动压缩机作为主要动力生成源，其中将电力转换为气动动力。然而，各种压缩机技术可相当沉重，并且可由于这些设计固有的流动约束以及使用开放的气动系统而在非常低的总效率下操作，在开放的气动系统中，加压空气被定期地排出到大气。这可导致通过使设计部件降级而牺牲关节处的运行时间或动力容量的一些设计。
[0031]相比之下，各种机电系统可提供较高的总效率，但可具有相对固定的远侧质量要求，这可严重地限制可实现的速度并且可增加致动器处的电力负荷。在本文的一些示例中描述的新颖方法可用于通过适合于移动机器人应用的方式平衡这些需求。这些益处可彰显价值的一些领域包括但不限于针对消费者的装置、军事、现场急救员、工业应用、运动员，以及医疗装置。本说明书将此类气动动力传动装置系统的各种实施方案描述到功能机器人中。
[0032]在一个方面，本公开涉及导螺杆压缩机，其在一些示例中在可包括气动致动器的常闭系统中直接对空气进行压缩和扩张。在各种实施方案中，这可允许非常快的响应时间和高即时流速，其可实现目标压力与高频移动，这在一些应用中可为期望的。
[0033]一个优选实施方案包括机电机械动力源，所述机电机械动力源通过使用从动活塞将动力引入到封闭气动系统，所述从动活塞通过气动传动装置将动力传输到用户的腿上的
专门设计的旋转气动关节。在此实施方案中，主要部件可包括机械动力源、气动传动系统，以及输出自由度，诸如流体致动器。
[0034]以下公开内容还包括新颖的外骨骼装置的设计的示例性实施方案。各种优选实施方案包括：具有集成致动装置的腿支架(brace)；移动电源；以及实时确定装置的输出行为的控制单元。
[0035]外骨骼系统的存在于各种实施方案中的部件是随身穿戴式下肢支架，所述随身穿戴式下肢支架并入向用户引入扭矩的能力。此部件的一个优选实施方案是腿支架，所述腿支架被配置为支撑用户的膝盖，并且包括跨膝关节的致动装置以在伸展方向上提供辅助扭矩。此实施方案可通过一系列附接件(包括在靴子上、在膝盖以下以及沿着用户大腿的附接件)连接到用户。此优选实施方案可包括在用户的双腿上的这种类型的腿支架。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种外骨骼系统，其包括：左腿致动器单元和右腿致动器单元，所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元被配置为分别联接到用户的左腿和右腿，所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元各自包括：上臂和下臂，所述上臂和所述下臂经由关节可旋转地联接，所述关节定位在所述用户的膝盖处，其中所述上臂在所述膝盖上方围绕所述用户的大腿部分联接，并且其中所述下臂在所述膝盖下方围绕所述用户的小腿部分联接，以及流体波纹管致动器，所述流体波纹管致动器在所述上臂与所述下臂之间延伸；单独的第一气动动力传动装置和第二气动动力传动装置，所述第一气动动力传动装置和所述第二气动动力传动装置各自包括：传动主体，所述传动主体限定被配置为保持流体的传动腔室，所述传动主体具有第一端部和第二端部，导螺杆，所述导螺杆在所述传动主体内沿着轴线X延伸，所述导螺杆在所述传动主体的所述第一端部处可旋转地联接，以及活塞，所述活塞经由所述导螺杆的旋转在所述传动腔室内在所述传动主体的所述第一端部和所述第二端部之间平移，其中所述活塞在所述传动腔室内的平移改变所述传动腔室的体积，所述活塞具有非圆形外围轮廓，所述非圆形外围轮廓接合所述传动主体的内壁以产生流体不可渗透密封，并且防止所述活塞在所述传动腔室内的旋转，第一机械动力源和第二机械动力源，所述第一机械动力源和第二机械动力源分别联接到所述第一气动动力传动装置和所述第二气动动力传动装置的所述导螺杆，所述第一机械动力源和所述第二机械动力源被配置为使相应的所述导螺杆独立地旋转，以致使相应的所述活塞在相应的所述传动主体内平移，从而改变相应的传动腔的体积；以及第一流体管线和第二流体管线，所述第一流体管线和所述第二流体管线分别将所述第一气动动力传动装置和所述第二气动动力传动装置联接到所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述流体波纹管致动器中的相应一者，其中所述第一流体管线流体地联接所述第一气动动力传动装置的所述传动腔室和所述左腿致动器单元的所述流体波纹管致动器以限定第一工作流体体积，并且其中所述第二流体管线流体地联接所述第二气动动力传动装置的所述传动腔室和所述右腿致动器单元的所述流体波纹管致动器以限定第一工作流体体积。2.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述第一机械动力源和所述第二机械动力源是由外骨骼装置至少部分地基于从多个传感器获得的包括多个压力的数据来控制。3.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述第一机械动力源和所述第二机械动力源以及所述第一气动动力传动装置和所述第二气动动力传动装置设置在被配置为由所述用户穿戴的背包内。4.如权利要求1所述的外骨骼系统，其中所述左腿致动器单元和所述右腿致动器单元的所述流体波纹管致动器不存在阀；其中所述第一气动动力传动装置和所述第二气动动力传动装置不存在阀；并且其中所述第一流体管线和所述第二流体管线不存在阀。5.一种外骨骼系统，其包括：第一流体波纹管致动器和第二流体波纹管致动器；
第一气动动力传动装置和第二气动动力传动装置，所述第一气动动力传动装置和所述第二气动动力传动装置各自包括：传动主体，所述传动主体限定被配置为保持流体的传动腔室，所述传动主体具有第一端部和第二端部，螺杆，所述螺杆在所述传动主体内沿着轴线X延伸，所述螺杆在所述传动主体的所述第一端部处可旋转地联接，以及活塞，所述活塞经由所述螺杆的旋转在所述传动腔室内在所述传动主体的所述第一端部和所述第二端部之间平移，其中所述活塞在所述传动腔室内的平移改变所述传动腔室的体积，所述活塞接合所述传动主体的内壁以产生流体不可渗透密封，第一机械动力源和第二机械动力源，所述第一机械动力源和所述第二机械动力源分别联接到所述第一气动动力传动装置和所述第二气动动力传动装置的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：漫游机械人技术公司，
类型：发明
国别省市：