一种单电机柔性助行外骨骼制造技术

本发明专利技术申请属于外骨骼机器人技术领域，具体涉及一种单电机柔性助行外骨骼，包括绑缚组件

【技术实现步骤摘要】
一种单电机柔性助行外骨骼


[0001]本申请属于外骨骼机器人
，具体涉及一种单电机柔性助行外骨骼
。

技术介绍

[0002]在现代社会中，随着科技的不断发展，外骨骼机器人技术在日常生活
、
工业生产
、
医疗护理等领域得到了广泛的应用，外骨骼根据使用材料可分为刚性和柔性外骨骼，其中刚性外骨骼具有设计方便
、
易于控制
、
辅助效果强等特点，但其同时也存在机体笨重
、
舒适感低的问题，且容易对人体造成二次伤害，而柔性外骨骼具有整体质量轻
、
穿戴体验好
、
制造成本相对较低的特点，且没有刚性材料的约束，为穿戴者提供了极大的灵活性，柔性外骨骼在步态控制方面通常采用一个电机控制一条腿的方法
。
这种方法会增加外骨骼的制造成本和维护成本，且该外骨骼机器人使用了多个电机，结构复杂，整机质量较大
。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中柔性外骨骼采用一个电机控制一条腿的方法，会导致机器人的制造成本和维护成本增加的问题，本申请提供了一种单电机柔性助行外骨骼
。
[0004]本申请是通过以下技术方案实现的：
[0005]一种单电机柔性助行外骨骼，包括：
[0006]绑缚组件，所述绑缚组件包括用于绑缚在人体腰部的腰部绑缚件
、
用于绑缚在人体左大腿的左大腿绑缚件，以及用于绑缚在人体右大腿的右大腿绑缚件；<br/>[0007]驱动装置，所述驱动装置设于所述腰部绑缚件上，所述驱动装置包括能够正反方向转动的电机
、
叠设于所述电机输出端上的正向绕线轮组和反向绕线轮组
、
首端绕设于所述正向绕线轮组上的右腿驱动线，以及首端绕设于所述反向绕线轮组上的左腿驱动线；
[0008]联动装置，所述联动装置包括设于所述左大腿绑缚件上的左膝夹具
、
设于所述右大腿绑缚件上的右膝夹具，以及分别与所述左腿驱动线的末端和所述右腿驱动线的末端连接的两个收线装置，所述左膝夹具供所述左腿驱动线穿过，所述右膝夹具供所述右腿驱动线穿过
。
[0009]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，所述绑缚组件还包括用于绑缚在人体左小腿的左小腿绑缚件，以及用于绑缚在人体右小腿的右小腿绑缚件，所述联动装置还包括设于所述左小腿绑缚件上的左踝夹具，以及设于所述右小腿绑缚件上的右踝夹具，所述左踝夹具供所述左腿驱动线穿过，所述右踝夹具供所述右腿驱动线穿过
。
[0010]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，当所述电机正转，且所述右膝夹具放开以及所述右踝夹具夹紧时，所述右腿驱动线对所述右踝夹具施加牵引力；当所述电机正转，且所述右膝夹具夹紧以及所述右踝夹具放开时，所述右腿驱动线对所述右膝夹具施加牵引力；当所述电机反转，且所述左膝夹具放开以及所述左踝夹具夹紧时，所述左腿驱动线对所述左踝夹具施加牵引力；当所述电机反转，且所述左膝夹具夹紧以及所述左踝夹具放开时，所述左腿驱动线对所述左膝夹具施加牵引力
。
[0011]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，所述左膝夹具
、
所述右膝夹具
、
所述左踝夹具以及所述右踝夹具均包括舵机
、
固定件
、
与所述固定件滑动连接的夹紧件
、
与所述舵机输出端连接的齿轮，以及设于所述夹紧件上并与所述齿轮啮合的齿条，所述左腿驱动线或所述右腿驱动线位于所述固定件与所述夹紧件之间，所述齿轮正向转动从而带动所述夹紧件往靠近所述固定件方向移动以夹紧所述左腿驱动线或所述右腿驱动线，所述齿轮反向转动从而带动所述夹紧件往远离所述固定件方向移动以放开所述左腿驱动线或所述右腿驱动线
。
[0012]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，所述夹紧件上设有凸块，所述固定件上设有对应所述凸块设置的凹槽，所述左腿驱动线或所述右腿驱动线位于所述凸块和所述凹槽之间
。
[0013]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，所述收线装置包括收线轴承
、
设于所述收线轴承上的绕线轮，以及设于所述收线轴承与所述绕线轮之间的弹性件，所述绕线轮供所述左腿驱动线或所述右腿驱动线绕设
。
[0014]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，所述驱动装置带动所述左腿驱动线或所述右腿驱动线拉动所述绕线轮反向转动时，所述弹性件受力压缩并储能，所述驱动装置停止工作后，所述绕线轮在所述弹性件的弹性作用下正向转动并回位，以收紧所述左腿驱动线或所述右腿驱动线
。
[0015]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，所述电机输出端与所述正向绕线轮组和所述反向绕线轮组连接处分别设有两个互为反向的单向轴承
。
[0016]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，还包括控制单元，所述控制单元包括与所述驱动装置和所述联动装置电连接的控制板
、
与所述控制板电连接的传感器组件，以及与所述控制板电连接的供电单元，所述控制板使所述电机正反方向转动
、
使所述左膝夹具夹紧或放开所述左腿驱动线
、
使所述右膝夹具夹紧或放开所述右腿驱动线
、
使所述左踝夹具夹紧或放开所述左腿驱动线，以及使所述右踝夹具夹紧或放开所述右腿驱动线，所述供电单元用于为所述驱动装置
、
所述联动装置
、
所述控制板以及所述传感器组件提供电能
。
[0017]如上所述的一种单电机柔性助行外骨骼，所述传感器组件包括一个或多个扭矩传感器和
/
或角度传感器
。
[0018]与现有技术相比，本申请有如下优点：
[0019]本申请的一种单电机柔性助行外骨骼，通过绑缚组件将驱动装置固定在人体腰部，左膝夹具
、
右膝夹具分别固定在人体的左右腿部，再通过控制单元根据人体关节运动状态控制单个电机的正反转以及左膝夹具
、
右膝夹具之间的配合，分别带动正向绕线轮组和反向绕线轮组转动，对分别对应左腿和右腿的左腿驱动线和右腿驱动线进行旋转回收，进而分别牵引左膝夹具和右膝夹具，实现驱动外骨骼的双腿完成整个步态行走周期
。
通过这种方式，可以实现仅使用单个电机同时控制两条腿，并且简化了外骨骼的机械结构，降低制造和维护成本
。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0021]图1是本申请的三维立体图一；
[0022]图2是本申请的三维立体图二；
[0023]图3是驱动装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种单电机柔性助行外骨骼，其特征在于，包括：绑缚组件
(1)
，所述绑缚组件
(1)
包括用于绑缚在人体腰部的腰部绑缚件
(11)、
用于绑缚在人体左大腿的左大腿绑缚件
(12)
，以及用于绑缚在人体右大腿的右大腿绑缚件
(13)
；驱动装置
(2)
，所述驱动装置
(2)
设于所述腰部绑缚件
(11)
上，所述驱动装置
(2)
包括能够正反方向转动的电机
(21)、
叠设于所述电机
(21)
输出端上的正向绕线轮组
(22)
和反向绕线轮组
(23)、
首端绕设于所述正向绕线轮组
(22)
上的右腿驱动线
(24)
，以及首端绕设于所述反向绕线轮组
(23)
上的左腿驱动线
(25)
；联动装置
(3)
，所述联动装置
(3)
包括设于所述左大腿绑缚件
(12)
上的左膝夹具
(31)、
设于所述右大腿绑缚件
(13)
上的右膝夹具
(32)
，以及分别与所述左腿驱动线
(25)
的末端和所述右腿驱动线
(24)
的末端连接的两个收线装置
(33)
，所述左膝夹具
(31)
供所述左腿驱动线
(25)
穿过，所述右膝夹具
(32)
供所述右腿驱动线
(24)
穿过
。2.
根据权利要求1所述的一种单电机柔性助行外骨骼，其特征在于，所述绑缚组件
(1)
还包括用于绑缚在人体左小腿的左小腿绑缚件
(14)
，以及用于绑缚在人体右小腿的右小腿绑缚件
(15)
，所述联动装置
(3)
还包括设于所述左小腿绑缚件
(14)
上的左踝夹具
(34)
，以及设于所述右小腿绑缚件
(15)
上的右踝夹具
(35)
，所述左踝夹具
(34)
供所述左腿驱动线
(25)
穿过，所述右踝夹具
(35)
供所述右腿驱动线
(24)
穿过
。3.
根据权利要求2所述的一种单电机柔性助行外骨骼，其特征在于，当所述电机
(21)
正转，且所述右膝夹具
(32)
放开以及所述右踝夹具
(35)
夹紧时，所述右腿驱动线
(24)
对所述右踝夹具
(35)
施加牵引力；当所述电机
(21)
正转，且所述右膝夹具
(32)
夹紧以及所述右踝夹具
(35)
放开时，所述右腿驱动线
(24)
对所述右膝夹具
(32)
施加牵引力；当所述电机
(21)
反转，且所述左膝夹具
(31)
放开以及所述左踝夹具
(34)
夹紧时，所述左腿驱动线
(25)
对所述左踝夹具
(34)
施加牵引力；当所述电机
(21)
反转，且所述左膝夹具
(31)
夹紧以及所述左踝夹具
(34)
放开时，所述左腿驱动线
(25)
对所述左膝夹具
(31)
施加牵引力
。4.
根据权利要求2所述的一种单电机柔性助行外骨骼，其特征在于，所述左膝夹具
(31)、
所述右膝夹具
(32)、
所述左踝夹具
(34)
以及所述右踝夹具
(35)
均包括舵机
(5)、
固定件
(6)、
与所述固定件
(6)
滑动连接的夹紧件
(7)、
与所述舵机
(5)
输出端连接的齿轮
(51)
，以及设于所述夹紧件
(7)
上并与所述齿轮
(51)
啮合的齿条
(71)
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙亿，陈俊飞，郭贺骁，
申请(专利权)人：东北大学佛山研究生创新学院，
类型：发明
国别省市：