[发明专利]一种柔性变刚度、自适应人体关节轨迹的传动装置

说明书

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种柔性变刚度、自适应人体关节轨迹的传动装置，包括负载连接板、传动板以及电机连接板；还包括双轴滑块；所述双轴滑块分别与X轴滑轨以及Y轴滑轨滑动连接；所述电机连接板设有容置槽；所述容置槽内设有调节滑块；所述调节滑块与容置槽内壁之间设有弹簧；所述传动板设有滑动槽；所述调节滑块滑动设于滑动槽中。本发明通过设置负载连接板、传动板以及电机连接板，电机驱动电机连接板旋转后挤压弹簧，弹簧压缩后产生的力通过传动板和负载连接板驱动人体关节，实现电机对人体关节的柔性驱动；双轴滑块可以自由地在XY平面上运动，能够自适应不同人体关节的变轴心运动轨迹。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种柔性变刚度、自适应人体关节轨迹的传动装置。

背景技术

随着残疾患者和关节扭伤患者运动康复需求的不断增加，康复机器人、外骨骼机器人、关节训练器、步态矫正器等机器人装置不断被研发，取得了一定的康复训练效果。

在这些机器人设计时，机器人本体通常模仿人体下肢、关节的生理学结构，机器人关节一般被设计成单轴驱动关节，并将机器人关节与人体关节进行绑定。但是人体关节具有复杂的几何结构，并非简单的单自由度铰链机构。以膝关节为例，其矢状面运动存在滚动、滑动并存的变轴心平面运动，关节耦合曲面具有非恒定的旋转轴线。如果以传统的单轴电机驱动人体膝关节，会造成两者转动中心的不匹配，反而对人体膝关节造成不匹配伤害；同时，人体关节的运动是柔顺的，不同人体关节的刚度又有差异，直接将刚性机器人关节和人体关节直接绑定容易对人体关节造成刚性驱动伤害。

为了机器人柔顺驱动人体关节并可调节驱动刚度，同时机器人关节转动中心自适应人体关节转动中心，故需要设计一种柔性变刚度、自适应人体关节轨迹的传动装置，在机器人驱动人体关节时，可柔顺地给人体关节施加驱动力，并可根据人体关节刚度调节机器人关节驱动刚度的大小，驱动装置能够根据人体转动中心的位置自我调节、适应人体转动中心，保证驱动人体关节时不造成伤害。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供了一种柔性变刚度、自适应人体关节轨迹的传动装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：一种柔性变刚度、自适应人体关节轨迹的传动装置，包括依次连接的负载连接板、传动板以及电机连接板；所述负载连接板与传动板之间活动设有双轴滑块；所述负载连接板靠近传动板的一面设有Y轴滑轨；所述传动板靠近负载连接板的一面设有X轴滑轨；所述双轴滑块分别与X轴滑轨以及Y轴滑轨滑动连接；

所述电机连接板靠近传动板的一面设有容置槽；所述容置槽内设有调节滑块；所述调节滑块与容置槽内壁之间设有弹簧；所述传动板靠近电机连接板的一面设有滑动槽；所述调节滑块滑动设于滑动槽中。

本发明进一步设置为，所述负载连接板靠近传动板的一面设有第一凹槽；所述Y轴滑轨设于第一凹槽内；所述Y轴滑轨通过螺丝与第一凹槽可拆卸连接。

本发明进一步设置为，所述传动板靠近负载连接板的一面设有第二凹槽；所述X轴滑轨设于第二凹槽内；所述X轴滑轨通过螺丝与第二凹槽可拆卸连接。

本发明进一步设置为，所述双轴滑块的顶部设有与Y轴滑轨滑动连接的Y轴滑槽；所述双轴滑块的底部设有与X轴滑轨滑动连接的X轴滑槽；

所述Y轴滑轨与X轴滑轨垂直设置。

本发明进一步设置为，所述滑动槽包括横槽以及与横槽连通的竖槽；所述调节滑块包括滑动部以及与滑动部连接的支撑部；所述滑动部用于在横槽中滑动；所述横槽的宽度大于竖槽的宽度；所述滑动部的宽度大于支撑部的宽度。

本发明进一步设置为，所述支撑部的两侧均设有支撑轴；所述弹簧套设于支撑轴上。

本发明进一步设置为，所述滑动槽、容置槽以及调节滑块的数量均为四个；四个容置槽等间距设于电机连接板的四周。