【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及外骨骼机器人，具体为上肢外骨骼多关节驱动装置及驱动方法。
技术介绍
1、外骨骼系统借助外部驱动力辅助或增强人体运动，在医疗、军事、工业生产等领域有广阔的应用前景和巨大的经济价值。截至目前，国内外已研制了多种形式的样机并实现初步应用。
2、在外骨骼机器人系统中，仿照人体关节运动特点设计多个机器人关节主动驱动自由度成为常见的多关节驱动形式，然而现有的电机驱动型多关节主动驱动外骨骼通常需要配置相应数量的电机驱动装置，导致外骨骼刚性构件多、驱动传动系统的尺寸重量大，导致穿戴舒适性与灵活性不足，为此，我们提出上肢外骨骼多关节驱动装置及驱动方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供上肢外骨骼多关节驱动装置及驱动方法，采用一个驱动电机和套索实现肩、肘双关节的主动驱动，整体结构轻巧、操作简单，方便实用。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：上肢外骨骼多关节驱动装置，包括套索固定件，其特征在于，所述套索固定件的端部安装有转动连接有第一关节连杆，所述第一关节连杆的一端转动连接有第二关节连杆；
3、所述套索固定件上安装有套索机构，所述套索机构的外表面套设有限位控制组件，所述套索机构的尾端穿过限位控制组件固定在第二关节连杆上。
4、进一步的，所述套索固定件与第一关节连杆之间安装有肩关节，所述第一关节连杆与第二关节连杆之间安装有肘关节。
5、进一步的，所述套索机构包括驱动索一，驱动索一上连接有肩弹簧，所述肩弹簧的自
6、驱动索一的外表面套设有第一套管，且第一套管固定连接在套索固定件上，且驱动索一的一端连接有驱动电机。
7、进一步的，所述限位控制组件的侧壁上固定连接有连接件，并通过连接件固定连接在第一关节连杆的中部。
8、进一步的，所述限位控制组件套设在驱动索二的外表面，且肩弹簧与肘弹簧分别位于限位控制组件的两侧。
9、进一步的，所述限位控制组件包括固定连接在所述连接件上的收纳筒，所述收纳筒的内部安装有底座，所述底座的顶部滑动连接有移动套筒，所述移动套筒的内部两端分别套设安装有自锁杆，且两个自锁杆之间固定连接有压簧；
10、所述底座的顶部位于移动套筒左右两侧均安装有自锁套筒，且两个自锁套筒分别套设在两个自锁杆上；
11、所述移动套筒上连接有拉索，所述拉索的另一端连接有调节盘，所述调节盘的侧壁上安装有舵机，且所述移动套筒上还连接有拉簧，所述拉簧的另一端挂设在支撑件上，且支撑件安装在底座上。
12、进一步的，移动套筒的左右两侧对称固定连接有两个套筒凸块，所述套筒凸块开设有用于固定拉索的索孔和用于固定拉簧的簧孔；
13、移动套筒内壁的左右两端均开设有固定槽，所述固定槽内卡接有套筒盖，套筒盖的中心开设有第一通孔；
14、底座上开设有与移动套筒相适配的导轨，且导轨的两侧均开设有与套筒凸块相适配的止转平面。
15、进一步的，自锁杆中心位置均开设有用于穿设驱动索二的第二通孔，自锁杆上设置有锥形段，锥形段的侧壁上开设有滚子孔，所述滚子孔内嵌有滚珠；
16、自锁杆的侧壁上还设有与第一通孔相适配的止推斜面以及与移动套筒内径相适配的平移凸台。
17、进一步的，自锁套筒的内部开设有与自锁杆锥形段相适配的自锁内腔，所述自锁套筒的底部固定连接有固定凸台，且固定凸台的底部开设有螺纹孔。
18、进一步的，调节盘的外侧壁设置有第一圆弧段和第二圆弧段，第一圆弧段半径大于第二圆弧段；
19、调节盘的侧壁上开设有固定孔，拉索的一端固定在固定孔上，另一端固定在移动套筒的索孔上，且拉索的外表面套设有第二套管。
20、根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种上肢外骨骼多关节驱动方法，该方法使用所述的上肢外骨骼多关节驱动装置对上肢外骨骼进行驱动控制。
21、本专利技术至少具备以下有益效果：
22、1.本专利技术通过一个驱动电机即可实现肩关节和肘关节的切换驱动，并提高手臂末端负重安全性，同时降低负重保持时的驱动电机能耗。
23、2.本专利技术通过设置的限位控制组件，能够实现三稳态控制，使用一个机构控制绳索的三种运动方式，使套索传动能够应对更加复杂的工况，且整体通用性广，可以夹持不同直径的绳索，避免了更换锁头的麻烦。
24、当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
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1.上肢外骨骼多关节驱动装置，包括套索固定件(1)，其特征在于，所述套索固定件(1)的端部安装有转动连接有第一关节连杆(2)，所述第一关节连杆(2)的一端转动连接有第二关节连杆(3)；
2.根据权利要求1所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述套索固定件(1)与第一关节连杆(2)之间安装有肩关节(6)，所述第一关节连杆(2)与第二关节连杆(3)之间安装有肘关节(7)。
3.根据权利要求2所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述套索机构(4)包括驱动索一(41)，驱动索一(41)上连接有肩弹簧(42)，所述肩弹簧(42)的自由端连接有驱动索二(43)，所述驱动索二(43)的一端连接有肘弹簧(44)，所述肘弹簧(44)的自由端连接有驱动索三(45)，且驱动索三(45)固定连接在第二关节连杆(3)上；
4.根据权利要求3所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述限位控制组件(5)的侧壁上固定连接有连接件，并通过连接件固定连接在第一关节连杆(2)的中部，且限位控制组件(5)套设在驱动索二(43)的外表面，且肩弹簧(42)与肘弹簧(
5.根据权利要求4所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述限位控制组件(5)包括固定连接在所述连接件上的收纳筒(51)，所述收纳筒(51)的内部安装有底座(52)，所述底座(52)的顶部滑动连接有移动套筒(53)，所述移动套筒(53)的内部两端分别套设安装有自锁杆(54)，且两个自锁杆(54)之间固定连接有压簧(55)；
6.根据权利要求5所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述移动套筒(53)的左右两侧对称固定连接有两个套筒凸块(534)，所述套筒凸块(534)开设有用于固定拉索(57)的索孔(536)和用于固定拉簧(510)的簧孔(535)；
7.根据权利要求5所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述自锁杆(54)中心位置均开设有用于穿设驱动索二(43)的第二通孔(541)，自锁杆(54)上设置有锥形段(542)，锥形段(542)的侧壁上开设有滚子孔(543)，所述滚子孔(543)内嵌有滚珠(544)；
8.根据权利要求7所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述自锁套筒(56)的内部开设有与自锁杆(54)锥形段(542)相适配的自锁内腔(561)，所述自锁套筒(56)的底部固定连接有固定凸台(562)，且固定凸台(562)的底部开设有螺纹孔(563)。
9.根据权利要求7所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述调节盘(58)的外侧壁设置有第一圆弧段(581)和第二圆弧段(582)，第一圆弧段(581)半径大于第二圆弧段(582)；
10.一种上肢外骨骼多关节驱动方法，其特征在于：该方法使用权利要求1至9中任一项所述的上肢外骨骼多关节驱动装置对上肢外骨骼进行驱动控制。
...【技术特征摘要】
1.上肢外骨骼多关节驱动装置，包括套索固定件(1)，其特征在于，所述套索固定件(1)的端部安装有转动连接有第一关节连杆(2)，所述第一关节连杆(2)的一端转动连接有第二关节连杆(3)；
2.根据权利要求1所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述套索固定件(1)与第一关节连杆(2)之间安装有肩关节(6)，所述第一关节连杆(2)与第二关节连杆(3)之间安装有肘关节(7)。
3.根据权利要求2所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述套索机构(4)包括驱动索一(41)，驱动索一(41)上连接有肩弹簧(42)，所述肩弹簧(42)的自由端连接有驱动索二(43)，所述驱动索二(43)的一端连接有肘弹簧(44)，所述肘弹簧(44)的自由端连接有驱动索三(45)，且驱动索三(45)固定连接在第二关节连杆(3)上；
4.根据权利要求3所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述限位控制组件(5)的侧壁上固定连接有连接件，并通过连接件固定连接在第一关节连杆(2)的中部，且限位控制组件(5)套设在驱动索二(43)的外表面，且肩弹簧(42)与肘弹簧(44)分别位于限位控制组件(5)的两侧。
5.根据权利要求4所述的上肢外骨骼多关节驱动装置，其特征在于：所述限位控制组件(5)包括固定连接在所述连接件上的收纳筒(51)，所述收纳筒(51)的内部安装有底座(52)，所述底座(52)的顶部滑动连接有移动套筒(53)，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兴松，陈新澳，张琦，沈冬华，李杰，田梦倩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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