[发明专利]一种基于钢丝传动变速比关节的下肢助力外骨骼机器人

权利要求书

1.一种基于钢丝传动变速比关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于：所述机器人包括背部(A)、腰部(B)、两个髋关节(C)、两个膝关节(D)、两个髋关节轴(I)、两个大腿(E)、两个小腿连接件(J)、两个小腿(F)、两个踝关节(G)和两个脚部(H)；

每个膝关节(D)包括电机轴系(D1)和传动机构(D2)；

电机轴系(D1)包括减速电机(D1-1)、轴承(D1-2)、轴承挡板(D1-3)和电机轴承座(D1-4)，减速电机(D1-1)固定在电机轴承座(D1-4)上，轴承挡板(D1-3)将轴承(D1-2)紧固在电机轴承座(D1-4)内；

传动机构(D2)包括主动轴(D2-1)、从动轴(D2-2)、钢丝绳(D2-3)、主动轴凸轮(D2-4)、从动轴凸轮(D2-5)、关节轴(D2-6)、主动轴凸轮钢丝绳固定块(D2-7)、从动轴凸轮钢丝绳固定块(D2-8)、主动轴轴承(D2-9)和从动轴轴承(D2-10)，主动轴(D2-1)与从动轴(D2-2)平行设置在关节轴(D2-6)上，且主动轴(D2-1)通过主动轴轴承(D2-9)与关节轴(D2-6)连接，从动轴(D2-2)通过从动轴轴承(D2-10)与关节轴(D2-6)连接，主动轴(D2-1)和从动轴(D2-2)的轴线均与关节轴(D2-6)的轴线垂直设置，从动轴凸轮(D2-5)设置在主动轴(D2-1)与从动轴(D2-2)之间，且从动轴凸轮(D2-5)通过轴承安装在关节轴(D2-6)上，主动轴凸轮(D2-4)设置在主动轴(D2-1)的外侧，且主动轴凸轮(D2-4)通过轴承安装在关节轴(D2-6)上，主动轴凸轮(D2-4)朝向主动轴(D2-1)一侧的侧面上设有主凸轮外缘(D 2-4-1)，从动轴凸轮(D2-5)朝向从动轴(D2-2)一侧的侧面上设有副凸轮外缘(D2-5-1)，主动轴(D2-1)的上方设有主动轴走线槽(D2-1-1)，主动轴走线槽(D2-1-1)的下端设有径向通孔(D2-1-2)，从动轴(D2-2)的上方设有从动轴走线槽(D2-2-1)，从动轴(D2-2)的轴心设有轴心孔(D2-2-2)，从动轴走线槽(D2-2-1)的上端设有上通孔(D2-2-3)，从动轴走线槽(D2-2-1)的下端设有下通孔(D2-2-4)，上通孔(D2-2-3)和下通孔(D2-2-4)均与轴心孔(D2-2-2)相通，主动轴凸轮钢丝绳固定块(D2-7)固装在主动轴凸轮(D2-4)的上端，从动轴凸轮钢丝绳固定块(D2-8)固装在从动轴凸轮(D2-5)的下端，钢丝绳(D2-3)的一端与主动轴凸轮钢丝绳固定块(D2-7)固连，钢丝绳(D2-3)的另一端沿主凸轮外缘(D 2-4-1)表面绕在主动轴凸轮(D2-4)上，绕至主动轴(D2-1)位置处再沿主动轴(D2-1)的外径表面螺旋向上缠绕至径向通孔(D2-1-2)处并从径向通孔(D2-1-2)穿过再沿主动轴走线槽(D2-1-1)缠绕2～4圈后再绕到从动轴(D2-2)的从动轴走线槽(D2-2-1)上，在从动轴走线槽(D2-2-1)中缠绕2～4圈后经上通孔(D2-2-3)、轴心孔(D2-2-2)由下通孔(D2-2-4)穿出后再沿从动轴凸轮(D2-5)的副凸轮外缘(D2-5-1)表面绕在从动轴凸轮(D2-5)上后与从动轴凸轮钢丝绳固定块(D2-8)固连；

传动机构(D2)上的主动轴(D2-1)与电机轴系(D1)上的减速电机(D1-1)的输出轴连接；

膝关节(D)和髋关节(C)的结构相同，且膝关节(D)与髋关节(C)设置位置相反，即髋关节(C)上的传动机构(D2)朝上设置，膝关节(D)上的传动机构(D2)朝下设置；

背部(A)与腰部(B)上下设置，且腰部(B)上的腰部捆绑连接件(B1)与背部(A)上的背部支撑件(A1)连接，腰部(B)上的两个腰髋连接件(B2)、两个髋关节轴(I)和两个髋关节(C)一一对应，髋关节轴(I)的上端与腰部(B)上的腰髋连接件(B4)铰接，髋关节轴(I)的下端设置在髋关节(C)上的主动轴凸轮(D2-4)与从动轴凸轮(D2-5)之间，且通过连接元件将主动轴凸轮(D2-4)和从动轴凸轮(D2-5)与髋关节轴(I)连接，两个大腿(E)与两个髋关节(C)一一对应，髋关节(C)上的电机轴承座(D1-4)固装在大腿(E)上，两个膝关节(D)与两个大腿(E)一一对应，膝关节(D)上的电机轴承座(D1-4)固装在大腿(E)上，两个小腿连接件(J)、两个小腿(F)和两个膝关节(D)一一对应，小腿连接件(J)的上端设置在膝关节(D)上的主动轴凸轮(D2-4)与从动轴凸轮(D2-5)之间，且通过连接元件将主动轴凸轮(D2-4)和从动轴凸轮(D2-5)与小腿连接件(J)连接，小腿连接件(J)的下端与小腿(F)连接，两个踝关节(G)、两个脚部(H)和两个小腿(F)一一对应，小腿(F)的下端通过踝关节(G)与脚部(H)铰接。