分布式多模组外骨骼驱动关节制造技术

本发明专利技术属于外骨骼技术领域，具体为分布式多模组外骨骼驱动关节，所用关节包括第一关节组件和第二关节组件，第二关节组件包括关节驱动轮，其通过同轴设置的关节轴连接第一关节组件；所用驱动组件安装在第一骨骼的中部区域，包括若干电机组件以及驱动轮，且驱动轮的直径小于关节驱动轮的直径；驱动组件通过传动带组件连接关节驱动轮。本发明专利技术中，将驱动组件设置在第一骨骼上，采用同步带组件传递动力，使驱动机构与关节机构分离，不仅可以减小关节的体积，而且可以合理利用第一骨骼的空间，将驱动机构的重力相对均匀地分散开；另外，由于驱动轮的直径小于关节驱动轮的直径，因此，使用几个扭矩较小的电机组件就可以驱动关节驱动轮转动。转动。转动。

【技术实现步骤摘要】
分布式多模组外骨骼驱动关节


[0001]本专利技术涉及外骨骼技术，具体为分布式多模组外骨骼驱动关节。

技术介绍

[0002]外骨骼用于辅助行走或训练，现有外骨骼的关节驱动装置设置在关节处，首先会导致关节膨大，另外，关节处设置的模组有重约一千克，会导致关节处的重量大于其他部位的重量，造成外骨骼重量分布不均的现象，这不利于外骨骼维持平衡。同时，直接将驱动模组安装在关节处，由于外骨骼具有一定长度，导致重心远离上一关节，例如膝关节模组远离髋关节，这会对髋关节模组的扭矩有更大的要求。另外，现有外骨骼中，驱动关节运动的模具与外骨骼之间为固定安装，即一套外骨骼装置必须安装一套满足自己运动需求的一套模组，且不能通过快拆的方式将其拆卸并用于另一种功能的外骨骼上，因此购置的每套外骨骼都具有一套模组，这会极大地增加成本，同时也不能将模组的使用价值完全发挥。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供分布式多模组外骨骼驱动关节，使用多个小功率电机组件组成驱动组件，并使用传动带驱动关节关节组件，从而将驱动组件与关节关节组件分离，减小关节关节组件处的体积，同时也使得整个外骨骼装置的重量分散开。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：分布式多模组外骨骼驱动关节，包括第一骨骼和第二骨骼，两者的端部通过关节关节组件活动连接，使得第二骨骼能够在关节的约束下相对于第一骨骼偏转。所述关节关节组件包括第一关节组件和第二关节组件，其中第一关节组件连接第一骨骼的端部，第二关节组件连接第二骨骼的端部；所述第二关节组件包括外周具有啮合齿的关节驱动轮，并通过与关节驱动轮同轴设置的关节轴连接第一关节组件；该外骨骼驱动关节还包括驱动组件，该驱动组件安装在第一骨骼的中部区域，包括若干电机组件以及由各个电机组件一一对应驱动的驱动轮，且驱动轮的直径小于关节驱动轮的直径；驱动组件还包括传动带组件，传动带组件的上部与各个驱动轮啮合，下部绕过关节驱动轮并与之啮合。
[0005]在上述技术方案中，将用于驱动第二骨骼偏转的驱动组件设置在第一骨骼上，采用同步带传动的方式为第二骨骼提供偏转的动力，这使得驱动机构与关节机构分离，不仅可以减小关节关节组件的体积，而且可以合理利用第一骨骼的空间，另外可以将驱动机构的重力相对均匀地分散开。本方案采用的驱动组件包含若干驱动轮，驱动轮通过传动带组件连接关节关节组件中的关节驱动轮，由于驱动轮的直径小于关节驱动轮的直径，因此，使用扭矩较小的电机组件就可以驱动关节驱动轮转动。
[0006]作为优选方案，驱动组件还包括保持架组件，保持架组件依附于第一骨骼安装，其具有若干驱动轮保持架；所述驱动轮保持架包括横向对称设置的两个延伸臂，两个延伸臂的端部设置同轴线的安装轴孔，所述驱动轮位于两个延伸臂之间，且通过同轴线设置的轮轴安装在安装轴孔中。保持架组件作为一个整体，所有驱动轮安装在该保持架组件上，这首
先可以减少部件数量，另外整个设置的保持架组件具有较大的安装面积，因此更有利于保证整个驱动组件的结构稳定性，同时整体设计的保持架组件便于拆装。
[0007]作为优选方案，所述驱动轮保持架从上到下按直线排列，且传动带组件从上方绕过最上方的驱动轮，且与所有驱动轮的两侧同时啮合；所述保持架组件还包括若干导向轮保持架，导向轮保持架分布在相邻的两个驱动轮保持架之间，其具有两个横向对称设置且与驱动轮平行的导向轮；所述传动带组件的上部从两个导向轮之间穿过，其背面接触导向轮，且导向轮将与之接触的传动带组件向着相互靠近的方向挤压，使得传动带组件与驱动轮啮合的部分呈弧形。纵向排列设置的驱动轮保持架可以有效利用第一骨骼长度方向的空间，使驱动组件的重量沿着第一骨骼充分分散，且不会过分增加第一骨骼的尺寸；另外，驱动轮纵向排列后，驱动轮的两侧都能与传动带组件啮合，且在导向轮保持架的导向作用下，传动带组件与驱动轮具有更大的啮合长度，从而确保动力稳定传输。
[0008]作为优选方案，该外骨骼装置包括安装电机组件的若干电机保持架，驱动组件中的所有电机组件安装在对应的电机保持架中，并采用可拆卸结构连接驱动轮；所有电机组件均独立工作并保持同步，且每个电机组件都能够拆卸并互换安装位置。在该方案中，所有电机组件同步转动以驱动传动带组件，拆卸单个电机组件后能够改变驱动力大小，却不影响整个驱动组件的正常运转，因此可以根据使用者自身的运动能力、该外骨骼装置的使用形式以及使用外骨骼的人体部位的重量来选择电机组件的数量，从而提供合适的驱动力；另外，也可以使电机组件在所有同类型外骨骼之间互换使用，因此可以将有限的几个电机组件用于多套不用部位的外骨骼装置中，以满足不同的使用需求。
[0009]作为优选方案，所述电机保持架包括横向对称设置的两个侧延伸臂，两个侧延伸臂对称设置并横向垂直连接驱动轮保持架的一个延伸臂，且侧延伸臂的相邻侧对称设置导向槽；所述电机组件的两侧对称设置与导向槽配合的导向条，且将导向条插入导向槽后，电机组件连接驱动轮；该外骨骼装置还包括限位组件，通过该限位组件能将电机组件稳定安装在电机保持架中。采用侧延伸臂作为电机保持架，并将其固定连接延伸臂，因此所有电机保持架与电机保持架成为一体，这可以不用对电机保持架进行独立固定，简化驱动组件的拆装过程；另外，所用电机组件的两侧设置导向条，通过将导向条插入侧延伸臂内侧的导向槽可以快速正确安装电机组件。
[0010]作为优选方案，在导向条上设置电极触头I，该电极触头I作为电机组件的外置电连接部件，对应地，在导向槽内设置电极触头II，供电线缆连接该电极触头II，且在将电机组件安装好后，电极触头I接触电极触头II。在该方案中，电机组件没有额外的连接线，在将电机组件插入电机保持架后，导向条上的电极触头I直接接触导向槽内的电极触头II，从而为电机组件供电，且在拆卸过程中，直接拔出电机组件即可，因此能够实现电机组件的快速拆装。
[0011]作为优选方案，第一骨骼具有中空的安装腔，所述驱动组件位于安装腔中，且保持架组件固定连接第一骨骼内壁；在第一骨骼侧壁贯穿设置与每个电机组件正对的电机安装孔，且通过该电机安装孔能够拆装电机组件；所述限位组件包括设置于第一骨骼外壁且位于电机安装孔外周的固定环，以及与固定环配合的端盖，两者通过螺纹结构或卡合结构盖合在一起，且在盖合后端盖顶触电机组件末端。安装在第一骨骼内部的驱动组件可以在第一骨骼保护下处于安全的工作环境中，使用者通过第一骨骼侧壁上的电机安装孔可以拆装
电机组件，由于驱动组件位于安装腔中，因此拆装电机组件的过程不会因出现误操作导致整个驱动组件故障；另外，采用外置的端盖对电机电机组件进行限位，便于拆装，同时，在不安装电机组件的情况下，采用端盖可以将电机安装孔封堵。
[0012]作为优选方案，在导向槽内设置指向导向槽的入口的弹簧，当端盖与固定环完全配合安装后，弹簧被电机组件压缩，在需要拆卸电机组件时，打开端盖后弹簧将电机组件向外弹出至伸出电机安装孔，因此可以快速完成电机组件的拆卸。
[0013]作为优选方案，所述第一关节组件包括上部的第一连接件，该第一连接件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.分布式多模组外骨骼驱动关节，包括第一骨骼和第二骨骼，两者的端部通过关节组件活动连接，使得第二骨骼能够在关节组件的约束下相对于第一骨骼偏转，其特征在于：所述关节组件包括第一关节组件和第二关节组件，其中第一关节组件连接第一骨骼的端部，第二关节组件连接第二骨骼的端部；所述第二关节组件包括外周具有啮合齿的关节驱动轮，并通过与关节驱动轮同轴设置的关节轴连接第一关节组件；该外骨骼驱动关节还包括驱动组件，该驱动组件安装在第一骨骼的中部区域，包括若干电机组件以及由各个电机组件一一对应驱动的驱动轮，且驱动轮的直径小于关节驱动轮的直径；驱动组件还包括传动带组件，传动带组件的上部与各个驱动轮啮合，下部绕过关节驱动轮并与之啮合。2.如权利要求1所述的分布式多模组外骨骼驱动关节，其特征在于：驱动组件还包括保持架组件，保持架组件依附于第一骨骼安装，其具有若干驱动轮保持架；所述驱动轮保持架包括横向对称设置的两个延伸臂，延伸臂的端部设置同轴线的安装轴孔，所述驱动轮位于两个延伸臂之间，且通过同轴线设置的轮轴安装在安装轴孔中。3.如权利要求2所述的分布式多模组外骨骼驱动关节，其特征在于：所述驱动轮保持架从上到下按直线排列，且传动带组件从上方绕过最上方的驱动轮，且与驱动轮的两侧同时啮合；所述保持架组件还包括若干导向轮保持架，导向轮保持架分布在相邻的两个驱动轮保持架之间，其具有两个横向对称设置且与驱动轮平行的导向轮；所述传动带组件的上部从两个导向轮之间穿过，其背面接触导向轮，且导向轮将与之接触的传动带组件向着相互靠近的方向挤压，使得传动带组件与驱动轮啮合的部分呈弧形。4.如权利要求3所述的分布式多模组外骨骼驱动关节，其特征在于：该外骨骼驱动关节包括安装电机组件的若干电机保持架，驱动组件中的所有电机组件安装在对应的电机保持架中，并采用可拆卸结构连接驱动轮；所有电机组件均独立工作并保持同步，且每个电机组件都能够拆卸并互换安装位置。5.如权利要求4所述的分布式多模组外骨骼驱动关节，其特征在于：所述电机保持架包括横向对称设置的两个侧延伸臂，两个侧延伸臂对称设置并横向垂直连接驱动轮保持架的一个延伸臂，且侧延伸臂的相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天，吉金鹏，王雷，孙岳，
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：