[发明专利]助力式仿生关节

说明书

本发明提供了一种助力式仿生关节，包括上关节组件、下关节组件和助力机构，助力机构包括谐波减速机和用于驱动谐波减速机的驱动电机，上关节组件与下关节组件转动相连，下关节组件包括并排设置的第一关节座和第二关节座，第一关节座与第二关节座之间具有用于容置助力机构的容纳腔，将具有驱动电机与谐波减速机的助力机构置于容纳腔中，从而实现将驱动上关节组件与下关节组件转动的助力机构内置于仿生关节内部，使助力式仿生关节结构紧凑、体型小、重量轻。则在使用时，驱动电机带动谐波减速机提供足够的助力，驱动上关节组件与下关节组件发生相对转动，并减小仿生关节的运动惯量，对仿生假肢或者仿生机器人正常屈伸运动的影响和限制较小。

技术领域

本发明属于仿生关节技术领域，更具体地说，是涉及一种助力式仿生关节。

背景技术

近年来，随着机电一体化技术/机器人技术的发展，仿生假肢或者仿生机器人也逐渐从低级、简单驱动控制向高级、复杂的智能驱动控制方向发展。由于仿生假肢或者仿生机器人，通常需要在运动肢体的活动关节处设置实现该肢体屈伸运动的动力型仿生关节，以降低仿生假肢或者仿生机器人在运动过程中的能量耗损。然而，当前应用于仿生假肢或者仿生机器人的动力型仿生关节，通常采用锥齿轮传动、蜗轮蜗杆传动或绳索滑轮传动的传动结构，不仅需要较大功率电机驱动，导致仿生关节运动惯量较大，稳定性较差，影响肢体正常的自由屈伸活动；而且导致仿生关节结构臃肿，体型大，重量重，对仿生假肢或者仿生机器人的正常屈伸运动的影响和限制较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种助力式仿生关节，旨在解决现有技术中存在的仿生假肢或者仿生机器人的动力型仿生关节，结构臃肿，体型大，稳定性较差的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种助力式仿生关节，包括上关节组件和下关节组件，所述上关节组件与所述下关节组件转动相连；所述助力式仿生关节还包括用于驱动所述上关节组件与所述下关节组件发生相对转动的助力机构，所述助力机构包括用于放大力矩并进行柔性减速传动的谐波减速机和用于驱动所述谐波减速机的驱动电机，所述下关节组件包括相互扣合相连的第一关节座和第二关节座，所述第一关节座与所述第二关节座之间形成有容纳腔，所述驱动电机与所述谐波减速机支撑于所述容纳腔中；所述谐波减速机的力矩输入端与所述驱动电机的输出端相连，所述第一关节座远离所述第二关节座的一端面上开设有露出所述谐波减速机的力矩输出端的通孔，所述谐波减速机的力矩输出端与所述上关节组件相连。

进一步地，所述谐波减速机包括与所述驱动电机的输出端相连的波形发生器、与所述波形发生器相连的柔轮和与所述柔轮相连的刚轮，所述柔轮伸出所述通孔并与所述上关节组件相连，所述刚轮与所述第一关节座固定相连。

进一步地，所述第二关节座设置成柱状，且所述第二关节座靠近所述第一关节座的一端开设有容置槽，所述驱动电机置于所述容置槽中；所述第一关节座设置成与所述第二关节座扣合配合的盖状。

进一步地，所述刚轮夹持于所述第一关节座与所述第二关节座之间，所述刚轮的一端面与所述第一关节座靠近所述第二关节座的一端面固定相连，所述刚轮的另一端面与所述第二关节座靠近所述第一关节座的一端面固定相连。

进一步地，所述驱动电机为无刷电机，所述无刷电机包括安装于所述容置槽中的电机定子、转动安装于所述电机定子中的电机转子和置于所述电机转子中的驱动轴，所述电机定子的外周面固定支撑于所述容置槽的内侧壁上，所述驱动轴与所述波形发生器相连。

进一步地，所述第二关节座上对应设有供所述驱动轴的一端置入的槽孔，所述驱动轴的一端转动支撑于所述槽孔中，所述驱动轴的另一端与所述波形发生器相连。

进一步地，所述助力式仿生关节还包括连接所述柔轮与所述上关节组件的刚性转盘和支撑所述刚性转盘的支撑轴承，所述支撑轴承套于所述刚性转盘上，所述第一关节座的内侧面上对应于所述通孔的位置开设有容置所述支撑轴承的凹槽。