本发明专利技术属于外骨骼技术领域，具体为外骨骼关节驱动装置，其中的下关节具有驱动盘，该驱动盘的圆周等间距分布一圈驱动齿，整个下关节通过与驱动盘同轴线的安装轴连接上关节；该关节驱动装置还包括臂式驱动组件，该臂式驱动组件的上端具有偏转组件，下端活动套装连接安装轴，中下部设置棘指组件，且该棘指组件具有与驱动盘上的驱动齿配合的棘指部。本发明专利技术中，臂式驱动组件下端活动连接安装轴，上端设置偏转组件，在偏转组件的驱动下整个臂式驱动组件会围绕安装轴的轴线转动，同时其中下部设置的棘指组件会推动驱动盘偏转，从而驱动下臂转动，由于整个臂式驱动组件相当于一个省力杠杆，因此借助较小的驱动力就可以驱动下臂转动。此借助较小的驱动力就可以驱动下臂转动。此借助较小的驱动力就可以驱动下臂转动。
【技术实现步骤摘要】
外骨骼关节驱动装置
[0001]本专利技术涉及外骨骼驱动技术，具体为外骨骼关节驱动装置。
技术介绍
[0002]外骨骼作为一种人机协作设备，其能够模拟人体关节运动，在康复、职业健康保护等方面具有重要作用。
[0003]关于外骨骼的关节驱动结构，当前普遍采用的是大电机驱动和蜗轮蜗杆结构驱动，对于直接采用大电机驱动的结构，首先其对电池电压有较大需求，另外大电机的价格较高，这会增加外骨骼设备的成本，同时，大电机一般同轴安装在关节处，这会使关节膨大，对整个外骨骼的穿戴造成一定的影响；对于采用蜗轮蜗杆机构驱动方式，虽然其可以降低对电池电压的需求，但是蜗轮蜗杆占位空间长且宽，这会带来外骨骼尺寸过大的问题，且由于尺寸太大，上述驱动结构只能设置在外骨骼外部，导致外骨骼装置具有许多外露结构。
[0004]公开号为CN 115781652 A的专利技术专利申请提出了一种绳牵引关节旋转结构，这是一种不同于上述两种驱动结构的新式的驱动结构，但其依然没有解决驱动结构庞大的问题，不利于外骨骼设备的精简化、轻量化设计。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供外骨骼关节驱动装置，通过扩大驱动力臂的方式将驱动装置设置在关节以外的地方，并替换原有大尺寸驱动装置，用以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：外骨骼关节驱动装置，包括大臂和小臂，两者通过关节组件连接。所述关节组件包括连接大臂下端的上关节，以及连接小臂上端的下关节，其中下关节具有驱动盘，该驱动盘的圆周等间距分布一圈驱动齿；所述下关节通过与驱动盘同轴线的安装轴连接上关节，且整个下关节相对于上关节能绕安装轴的轴线转动；该关节驱动装置还包括臂式驱动组件，该臂式驱动组件的上端具有偏转组件，下端活动套装连接安装轴，中下部设置棘指组件，且该棘指组件具有与驱动盘上的驱动齿配合的棘指部；所述偏转组件能够控制整个臂式驱动组件围绕安装轴往复偏转，并通过棘指部推动驱动盘转动。
[0007]在上述技术方案中，采用的臂式驱动组件下端活动连接安装轴，上端设置偏转组件，即在偏转组件的驱动下整个臂式驱动组件会围绕安装轴的轴线转动，伴随臂式驱动组件的偏转，在其中下部设置的棘指组件会推动驱动盘偏转，从而驱动下臂转动，由于整个臂式驱动组件相当于一个省力杠杆，因此借助较小的驱动力就可以驱动下臂转动。
[0008]优选地，所述臂式驱动组件包括摇臂，并通过摇臂连接安装轴；所述棘指组件包括棘指部和调节部，其中棘指部包括两个相对于摇臂对称分布的棘指，具体为棘指I和棘指II，两者上端固定连接转动套并呈“八”型分布，且转动套安装在与安装轴的轴线平行的固定轴上，所述调节部设置在棘指部上方并能够控制棘指部围绕固定轴偏转，以控制括棘指I
或棘指II接触驱动盘。摇臂两侧的棘指用于推动驱动盘向不同的方向转动，在调节部的控制下，可以自由切换参与驱动工作的棘指，因此使用同一个臂式驱动组件就可以控制小臂向前或向后偏转。
[0009]优选地，所述调节部包括电磁铁组件，该电磁铁组件具有两个电磁铁；在转动套的上部设置偏转台，该偏转台的两端具有磁性金属部件，且当其中一个电磁铁通电后该电磁铁吸附对应的磁性金属部件，并使偏转台向该电磁铁偏转，从而使同侧的棘指接触驱动盘，另一侧的棘指离开驱动盘。使用两个电磁铁来控制偏转台偏转，当一个电磁铁通电后，偏转台会因受力不平衡而发生偏转，且电磁铁的通断与断电可以实现短时间高频控制，即可以实现对棘指的快速调整，从而满足小臂的快速转动需求。另外，电磁铁组件还对偏转台起到进行定位，即当电磁铁吸附偏转台时，同时会对偏转台进行定位，既不会使其偏转不到位，也不会使其过度偏转，从而实现对棘指部的精准调控。
[0010]优选地，调节部还包括平衡弹簧，该平衡弹簧设置在电磁铁组件和偏转台之间，且在电磁铁组件处于断电状态时，平衡弹簧使偏转台恢复中间位，此时棘指I和棘指II均不接触驱动盘，在此状态下，当臂式驱动组件向着与驱动盘运动方向相反方向偏转时棘指均不接触驱动盘，因此不会产生棘指与驱动盘碰撞的声音，可以起到消除杂音的作用。
[0011]优选地，该外骨骼关节驱动装置具有两套臂式驱动组件，两套臂式驱动组件位于驱动盘的两侧，并都能通过棘指组件推动驱动盘。两个臂式驱动组件错位交替工作可以缩小停顿间隙，且对于小臂受重力影响会自动向着竖直方向偏转的关节组件，两套臂式驱动组件能够协调工作，并交替作为制动部件，从而更好地控制驱动盘的反向复位偏转过程，消除重力对关节组件反向偏转的影响。
[0012]优选地，所述偏转组件由电机组件和齿条组件组成，其中电机组件包括电机和由电机驱动的啮合齿轮，且啮合齿轮与安装轴的轴线平行；所述齿条组件整体呈弧形，其安装在大臂上，且弧心位于安装轴的轴线上，所述啮合齿轮与齿条组件啮合。电机转动时啮合齿轮顺着齿条组件移动，从而驱动整个臂式驱动组件偏转，且随着电机反向转动，臂式驱动组件会反向偏转至原始位置，可以实现臂式驱动组件的快速偏转；且由于采用了杠杆结构，可以使用小功率的电机组件来提供驱动力，这可以有效降低驱动部件的体积和重量，也可以降低成本。
[0013]优选地，所述下关节还包括左右对称设置的活动关节盘，活动关节盘的下部向下延伸形成下拼装件，整个下关节通过该下拼装件连接小臂；所述驱动盘设置在两个活动关节盘中间，且三者与安装轴同步转动。活动关节盘位于两侧，可以确保下关节的结构稳定性，设置在中部的驱动盘在受力后通过安装轴将力均匀传递给两侧的活动关节盘，从而使三者同步转动，这有利于确保各部件受力平衡，同时也可以给臂式驱动组件提供更加合适的安装空间。
[0014]优选地，所述上关节包括上拼装件，上拼装件下方设置对称设置两个固定关节盘，并在两个固定关节盘上同轴设置两个关节轴承；下关节的上部位于两个固定关节盘之间，且安装轴的两端安装在对应的关节轴承中。将下关节的上部设置在固定关节盘的中间，这首先便于下关节与臂式驱动组件结构装配，同时，外置的固定关节盘会对下关节起到保护作用，确保驱动结构具有稳定的工作空间。
[0015]优选地，所述关节组件还包括遮盖件，该遮盖件包括弧形遮盖条以及弧形遮盖条
两端的端部安装条，其中弧形遮盖条与活动关节盘同轴线设置，其位于活动关节盘的中间并完全遮盖驱动盘，所述端部安装条安装在上关节上。遮盖件可以对驱动盘进行遮盖，使得整个关节组件的内部结构不外露，既可以给部件提供良好的工作环境，又可以避免出现意外事故。
[0016]优选地，所述大臂中空，臂式驱动组件位于大臂内部，并在电机组件所在区域设置驱动电机仓，所述齿条组件设置在驱动电机仓中，且该驱动电机仓侧面设置能够打开的盖板。将臂式驱动组件内置于大臂中，既可以有效利用内部空间，又给臂式驱动组件提供良好的保护，且在日常使用中可以通过驱动电机仓对电机组件进行定期检修。
[0017]优选地，该外骨骼关节驱动装置还包括散热系统，散热系统包括设置于大臂中的散热扇，并在大臂上设置气孔，气孔位于电机组件下方，并在大臂中形成从气孔向上经过电机组件然后经散本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.外骨骼关节驱动装置，包括大臂和小臂，两者通过关节组件连接，其特征在于：所述关节组件包括连接大臂下端的上关节，以及连接小臂上端的下关节，其中下关节具有驱动盘，该驱动盘的圆周等间距分布一圈驱动齿；所述下关节通过与驱动盘同轴线的安装轴连接上关节，且整个下关节相对于上关节能绕安装轴的轴线转动；该关节驱动装置还包括臂式驱动组件，该臂式驱动组件的上端具有偏转组件，下端活动套装连接安装轴，中下部设置棘指组件，且该棘指组件具有与驱动盘上的驱动齿配合的棘指部；所述偏转组件能够控制整个臂式驱动组件围绕安装轴往复偏转，并通过棘指部推动驱动盘转动。2.如权利要求1所述的外骨骼关节驱动装置，其特征在于：所述臂式驱动组件包括摇臂，并通过摇臂连接安装轴；所述棘指组件包括棘指部和调节部，其中棘指部包括两个相对于摇臂对称分布的棘指，具体为棘指I和棘指II，两者上端固定连接转动套并呈“八”型分布，且转动套安装在与安装轴的轴线平行的固定轴上，所述调节部设置在棘指部上方并能够控制棘指部围绕固定轴偏转，以控制括棘指I或棘指II接触驱动盘。3.如权利要求2所述的外骨骼关节驱动装置，其特征在于：所述调节部包括电磁铁组件，该电磁铁组件具有两个电磁铁；在转动套的上部设置偏转台，该偏转台的两端具有磁性金属部件，且当其中一个电磁铁通电后该电磁铁吸附对应的磁性金属部件，并使偏转台向该电磁铁偏转，从而使同侧的棘指接触驱动盘，另一侧的棘指离开驱动盘。4.如权利要求3所述的外骨骼关节驱动装置，其特征在于：调节部还包括平衡弹簧，该平衡弹簧设置在电磁铁组件和偏转台之间，且在电磁铁组件处于断电状态时，平衡弹簧使偏转台恢复中间位，此时棘指I和棘指II均不接触驱动盘。5.如权利要求4所述的外骨骼关节驱动装置，其特征在于：该外骨骼关节驱动装置具有两套臂式驱动组件，两套臂式驱动组件位于驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：王天，吉金鹏，叶明辉，张洋，
申请(专利权)人：杭州程天科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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