[实用新型]一种基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人

权利要求书

1.一种基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，包括中控系统(1)、髋关节连接机构(2)、髋关节驱动器(3)及设置在佩戴者大腿上的大腿连接机构；

所述中控系统(1)设置在佩戴者腰部，与所述髋关节驱动器(3)电气连接，并通过所述髋关节连接机构(2)与所述髋关节驱动器(3)物理连接，用于接收所述髋关节驱动器(3)发送的信息并控制所述髋关节驱动器(3)的运行；

所述髋关节驱动器(3)与所述大腿连接机构连接，用于通过大腿连接机构感知佩戴者腿部的运动，并为佩戴者腿部运动提供助力。

2.根据权利要求1所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节驱动器(3)包括伺服电机(10)、与所述伺服电机(10)连接的谐波减速机(12)、与所述谐波减速机(12)连接的环形力矩传感器(13)和与所述环形力矩传感器(13)连接的转矩输出盘(14)；

所述环形力矩传感器(13)还与所述中控系统(1)连接，用于监测佩戴者腿部关节扭矩，获得关节扭矩数据；

所述中控系统(1)根据所述关节扭矩数据控制所述伺服电机(10)的转动，以通过所述转矩输出盘(14)带动所述大腿连接机构运动，为佩戴者腿部运动提供助力。

3.根据权利要求2所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节驱动器(3)还包括角度编码器，所述角度编码器用于监测佩戴者腿部关节位移，获得关节位移数据；

所述中控系统(1)还根据所述关节位移数据控制所述伺服电机(10)及谐波减速机(12)的转动，以带动所述大腿连接机构运动，为佩戴者腿部运动提供助力。

4.根据权利要求3所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节驱动器(3)还包括输入端外壳(15)、输入端内壳(17)和输出端外壳(16)；

所述伺服电机(10)、谐波减速机(12)及环形力矩传感器(13)均设置于所述输入端内壳(17)内，所述转矩输出盘(14)设置在所述输出端外壳(16)内，所述输出端外壳(16)与所述大腿连接机构刚性连接。

5.根据权利要求4所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述输入端内壳(17)靠近所述输出端外壳(16)的侧壁上设置有限位件(19)，所述输出端外壳(16)靠近所述输入端内壳(17)的一面上设置有凹槽(20)，所述凹槽(20)上开设有开口(21)；

当所述转矩输出盘(14)转动时，所述输出端外壳(16)随所述转矩输出盘(14)转动，所述限位件(19)在所述凹槽(20)内运动，当所述限位件(19)运动至所述开口(21)处时，被卡设在所述开口(21)中，限制了所述转矩输出盘(14)的继续转动。

6.根据权利要求4或5所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，还包括紧急解锁机构(18)，所述紧急解锁机构(18)内置在所述输入端内壳(17)中；所述转矩输出盘(14)通过所述紧急解锁机构(18)与所述输出端外壳(16)连接；

当所述紧急解锁机构(18)接收到外界发来的解锁信号时，所述紧急解锁机构(18)与所述转矩输出盘(14)或与所述输出端外壳(16)断开连接，以停止对大腿连接机构的驱动。

7.根据权利要求6所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，还包括外置的紧急解锁构件，所述外置的紧急解锁构件与为所述伺服电机(10)提供电能的电池连接，用于紧急状况下断开电池与伺服电机(10)的连接。

8.根据权利要求1所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿连接机构包括连杆(4)、柔性绑带(6)和用于包覆大腿的包覆式外壳(5)；所述连杆(4)与所述髋关节驱动器(3)刚性连接，所述包覆式外壳(5)设置在所述连杆(4)上，并通过所述柔性绑带(6)固定在所述大腿上。

9.根据权利要求8所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述连杆(4)为可伸缩结构。

10.根据权利要求8所述的基于可变柔性关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述包覆式外壳(5)与大腿接触的一面上设置有软垫。