一种基于外骨骼机器人的关节结构制造技术

本实用新型专利技术涉及外骨骼机器人技术领域，公开了一种基于外骨骼机器人的关节结构，包括关节外座、关节内座，关节外座与关节内座之间设有关节转动体，关节转动体上固定有转轴，转轴的两端分别与关节外座、关节内座转动连接，转轴内设有中心孔，中心孔的内壁处设有锥齿圈，转轴的外端设有滑动伸入中心孔内的驱动轴，驱动轴的内端设有与锥齿圈啮合的锥齿轮，关节外座上设有用于带动驱动轴沿轴向位移使得锥齿轮与锥齿圈分离的位移动力机构，锥齿轮的内端设有复位压簧。本实用新型专利技术既能通过驱动轴的动力带动关节主动转动，也能通过外部其它动力被动转动，通用性更强，能满足外骨骼机械人的关节不同的状态需求。节不同的状态需求。节不同的状态需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于外骨骼机器人的关节结构


[0001]本技术涉及外骨骼机器人
，尤其涉及一种基于外骨骼机器人的关节结构。

技术介绍

[0002]随着科技的进步，外骨骼机器人应用越来越广泛。例如一些患者上肢受伤或患病之后导致肌肉萎缩，可以通过外骨骼机器人对上肢进行康复训练；对于一些残疾人，也可以通过外骨骼机械人辅助行走等。
[0003]目前外骨骼机器人的关节通常都是直接通过电机控制关节的转动、定位，即将关节的转轴直接与减速电机的输出轴通过联轴器连接在一起，减速电机的输出动力带动关节主动转动。但是这就导致关节处无法被动转动，或被动转动的时候阻力很大，例如康复训练时，肩关节处需要外骨骼机械人主动带动大臂动作，而肘关节处使用者需要自由运动，由于关节上的减速电机对关节进行了限位，这导致肘关节无法被动转动。

技术实现思路

[0004]本技术为了解决现有技术中的存在的上述问题，提供了一种基于外骨骼机器人的关节结构，该种关节结构能够主动实现动力离合，可以根据实际需求进行主动转动或被动转动，从而适用于不同状态的使用需求。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种基于外骨骼机器人的关节结构，包括关节外座、与关节外座固定连接的关节内座，所述关节外座与关节内座之间设有关节转动体，所述关节转动体上固定有转轴，所述转轴的两端分别与关节外座、关节内座转动连接，所述转轴内设有中心孔，所述中心孔的内壁处设有锥齿圈，转轴的外端设有滑动伸入中心孔内的驱动轴，所述驱动轴的内端设有与锥齿圈啮合的锥齿轮，所述关节外座上设有用于带动驱动轴沿轴向位移使得锥齿轮与锥齿圈分离的位移动力机构，所述锥齿轮的内端设有复位压簧。驱动轴与外部动力连接，位移动力机构能够带动驱动轴在中心孔内滑动，从而实现锥齿轮与锥齿圈的动力啮合或分离；当锥齿轮与锥齿圈动力啮合时，外部动力通过驱动轴带动关节主动转动，当锥齿轮与锥齿圈动力分离时，关节在外力（例如人体手臂运动）的作用下被动转动，从而满足不同状态的需求。
[0007]作为优选，所述位移动力机构包括与驱动轴转动连接的连接盘、固定在连接盘内侧面的若干电磁铁，所述关节外座由铁磁体制成，所述驱动轴与连接板之间轴向限位、周向转动；当电磁铁通电时，在电磁铁的磁力作用移动并吸附在关节外座表面，连接盘、驱动轴沿轴向向内移动，使得锥齿轮与锥齿圈分离；当电磁铁断电时，在复位压簧的作用下，锥齿轮与锥齿圈啮合。
[0008]作为优选，所述关节外座的外侧面固定有若干导柱，所述导柱穿过连接盘与连接盘形成滑动连接；所述转轴的中心孔外端与驱动轴之间设有滑套。
[0009]作为优选，所述关节外座的外侧设有防护罩，所述防护罩上与驱动轴的对用处设有通孔，所述驱动轴的外端设有联轴器。
[0010]作为优选，所述联轴器上连接有软轴。
[0011]作为优选，所述转轴的内端设有端盖，所述锥齿轮的内端的中心设有轴承、与轴承转动连接的支撑座，所述压簧的一端与支撑座抵接，压簧的另一端与端盖抵接。
[0012]作为优选，所述关节外座、关节内座的侧面均设有连接块，关节外座、关节内座通过连接块固定连接；所述关节转动体的侧面设有连接耳，所述连接块、连接耳上均设有连接孔。
[0013]因此，本技术既能通过驱动轴的动力带动关节主动转动，也能通过外部其它动力被动转动，通用性更强，能满足外骨骼机械人的关节不同的状态需求。
附图说明
[0014]图1为本技术的一种结构示意图。
[0015]图2为图1的正视图。
[0016]图3 为图2中A
‑
A处剖视图。
[0017]图4为锥齿轮、锥齿圈之间动力分离状态示意图。
[0018]图5为转轴的内部结构示意图。
[0019]图6为本技术的局部爆炸示意图。
[0020]图中：关节外座1、连接块12、关节内座2、关节转动体3、连接耳30、转轴4、中心孔40、锥齿圈41、驱动轴5、复位压簧51、滑套6、位移动力机构7、连接盘70、电磁铁71、导柱72、端盖400、轴承401、支撑座402、防护罩8、通孔80、联轴器9、软轴10。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步描述：
[0022]如图1
‑
图6所示的一种基于外骨骼机器人的关节结构，包括关节外座1、与关节外座固定连接的关节内座2，关节外座与关节内座之间设有关节转动体3，关节转动体上固定有转轴4，转轴的两端分别与关节外座、关节内座转动连接，关节外座1、关节内座2的侧面均设有连接块12，关节外座、关节内座通过连接块固定连接；关节转动体3的侧面设有连接耳30，连接块、连接耳上均设有连接孔。
[0023]转轴4内设有中心孔40，中心孔的内壁处设有锥齿圈41，转轴的外端设有滑动伸入中心孔内的驱动轴5，转轴的中心孔外端与驱动轴之间设有滑套6；驱动轴5的内端设有与锥齿圈啮合的锥齿轮50，关节外座上设有用于带动驱动轴沿轴向位移使得锥齿轮与锥齿圈分离的位移动力机构7，锥齿轮50的内端设有复位压簧51。
[0024]位移动力机构7包括与驱动轴转动连接的连接盘70、固定在连接盘内侧面的若干电磁铁71，关节外座1由铁磁体制成，驱动轴与连接板之间轴向限位、周向转动，关节外座1的外侧面固定有若干导柱72，导柱穿过连接盘与连接盘形成滑动连接；当电磁铁通电时，在电磁铁的磁力作用移动并吸附在关节外座表面，连接盘、驱动轴沿轴向向内移动，使得锥齿轮与锥齿圈分离；当电磁铁断电时，在复位压簧的作用下，锥齿轮与锥齿圈啮合。
[0025]转轴4的内端设有端盖400，锥齿轮的内端的中心设有轴承401、与轴承转动连接的
支撑座402，压簧的一端与支撑座抵接，压簧的另一端与端盖抵接。
[0026]关节外座1的外侧设有防护罩8，防护罩上与驱动轴的对用处设有通孔80，驱动轴5的外端设有联轴器9，联轴器上连接有软轴10。通过软轴将动力传递给驱动轴，使得动力源（电机）的安装位置更加机动灵活。
[0027]结合附图，本技术的原理如下：驱动轴与软轴连接，软轴通过外部的电机带动旋转；需要转轴主动带动关节转动体转动时，电磁铁断电，关节处于图3所示的的状态，驱动轴、转轴之间通过锥齿轮、锥齿圈实现动力传动；当关节需要被动自由转动时，电磁铁通电，使得驱动轴产生轴向位移，关节的状态从图3所示的状态转变为图4所示的状态，锥齿轮与锥齿圈之间动力分离，关节在外力（例如人体手臂运动）的作用下被动转动，从而满足不同状态的需求。
[0028]以上仅为本技术的具体实施例，但本技术的技术特征并不局限于此。任何以本技术为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本技术的保护范围之中。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于外骨骼机器人的关节结构，包括关节外座、与关节外座固定连接的关节内座，所述关节外座与关节内座之间设有关节转动体，所述关节转动体上固定有转轴，所述转轴的两端分别与关节外座、关节内座转动连接，其特征是，所述转轴内设有中心孔，所述中心孔的内壁处设有锥齿圈，转轴的外端设有滑动伸入中心孔内的驱动轴，所述驱动轴的内端设有与锥齿圈啮合的锥齿轮，所述关节外座上设有用于带动驱动轴沿轴向位移使得锥齿轮与锥齿圈分离的位移动力机构，所述锥齿轮的内端设有复位压簧。2.根据权利要求1所述的一种基于外骨骼机器人的关节结构，其特征是，所述位移动力机构包括与驱动轴转动连接的连接盘、固定在连接盘内侧面的若干电磁铁，所述关节外座由铁磁体制成，所述驱动轴与连接板之间轴向限位、周向转动；当电磁铁通电时，在电磁铁的磁力作用移动并吸附在关节外座表面，连接盘、驱动轴沿轴向向内移动，使得锥齿轮与锥齿圈分离；当电磁铁断电时，在复位压簧的作用下，锥齿轮与锥齿圈啮合。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天，张洋，颜海，吉金鹏，赵晴宇，荆磊，
申请(专利权)人：杭州程天科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：