[发明专利]一种航天员低重力运动模拟外骨骼

权利要求书

1.一种航天员低重力运动模拟外骨骼，其特征在于，包括整体重力平衡机构（1），整体重力平衡机构（1）上设置有外骨骼背部平衡机构（2），外骨骼背部平衡机构（2）下端两侧通过外骨骼腿部（3）和外骨骼足部（4）相连；

所述的整体重力平衡机构（1）包括起支撑作用的支架底座（102），支架底座（102）上北部固定有竖架（101），竖架（101）下部设置有平衡电机支架（105），平衡电机支架（105）上安装有直线电机一（103）和直线电机二（104），所述的平衡电机支架（105）上设置有丝杆光轴一（111）和丝杆光轴二（106），直线电机二（104）上连接滑块二（107）并在丝杆光轴二（106）上滑动，直线电机一（103）上连接滑块一（110）并在丝杆光轴一上滑动，所述的竖架（101）两侧开有调节滑槽（148）、竖架轴孔一（149）和竖架轴孔二（150），竖架轴孔一（149）上通过竖架滑轮轴一（117）设置有竖架滑轮一（118），竖架轴孔二（150）中通过竖架滑轮轴二（113）设置竖架滑轮二（114）；

所述的外骨骼背部平衡机构（2）包括背板（201）和腰板（206），在背板（201）的背部存在背部轴承块一（202）和背部轴承块二（203），前臂竖杆（134）连接在背部轴承块一（202）和背部轴承块二（203）之间，腰板（206）与背板（201）之间装配有腰杆（207），背部减重板（205）的底端与腰板（206）铰接，背部减重板（205）的顶端通过背部减重弹簧（204）与背板（201）连接；

所述的外骨骼腿部（3）包括关节驱动模块，关节驱动模块通过端部的转接头（311）与腰杆（207）连接，所述的关节驱动模块包括电机基板（345），电机基板（345）装配在关节基板（335）上，电机基板（345）上通过电机固定块（346）连接关节电机（338），关节电机（338）的末端为电机编码器（336），关节电机（338）的输出轴与电机同步轮（342）连接，关节基板（335）上通过丝杆轴承块一（347）和丝杆轴承块二（348）装配丝杆（349），丝杆（349）同关节电机（338）输出轴的一侧安装了丝杆同步轮（344），电机同步轮（342）和丝杆同步轮（344）之间有同步带（343）传动，电机基板（345）的底部存在方轨（361），方轨（361）上装配有小滑块（362），小滑块（362）与滑块转接块（363）固定连接，滑块转接块（363）与前后两块光轴夹块一（352）和光轴夹块二（364）固定连接，所述的光轴夹块一（352）和光轴夹块二（364）之间固定着四个阵列的小光轴（357），存在螺母块（353）安装在四个阵列的小光轴（357）上，且在螺母块（353）分别和前后两块光轴夹块之间存在与四个阵列的小光轴（357）同轴配合安装的四个阵列的驱动弹簧（358），前后两块光轴夹块一（352）和光轴夹块二（364）上下端通过定位螺栓（359）安装滑块侧板一（351）和滑块侧板二（354），滑块侧板一（351）和滑块侧板二（354）的中心通过轴承螺栓（360）和垫片（356）安装滑块轴承（355）；

所述的关节基板（335）和关节盖板（318）之间存在支撑柱（317）、旋转转接块（339）、结构支撑块一（340）、结构支撑块二（341）和支撑块（333）装配连接，起到支撑的作用，旋转转接块（339）的一面连接扭转块（316），旋转偏心块（312）与扭转块（316）通过止推轴承（313）和深沟球轴承（314）同轴心配合连接，且在旋转偏心块（312）与扭转块（316）之间存在四个阵列的直线弹簧（315），旋转偏心块（312）的另一面与转接头（311）连接，在关节曲柄块（322）的轴心有通过编码器支架（319）连接的关节编码器（321）；

关节盖板（318）上与关节轴心同轴装配髋膝关节平衡杆一（301）和髋膝关节平衡杆二（306），且与关节编码器（321）的输出轴连接，在关节曲柄块（322）的输出部分连接光轴固定块（332），在光轴固定块（332）上两侧连接两个减震光轴（331），直线轴承块（323）与两个减震光轴（331）配合安装并固定在气压杆套（325）上，气压杆套（325）内安装了气压杆（330），气压杆（330）的输出端与关节曲柄块（322）连接，气压杆套（325）的另一端与内杆（324）连接，外杆（327）嵌套在内杆（324）上，弹簧铰接块（326）固定在外杆（327）上且对内杆（324）起到固定的作用，护具转接块（329）固定在内杆（324）上，且通过护具转接板（328）与大腿护具（305）和小腿护具（307）连接，内杆（324）与外杆（327）的嵌套连接构成了大腿杆（304）和小腿杆（308）；

所述的关节曲柄块（322）通过左右两侧对称的关节轴承一（320）和关节轴承二（334）分别装配在关节盖板（318）和关节基板（335）上，滑块轴承（355）连接Y型连杆（350）的一端，Y型连杆（350）的另一端连接在（322）关节曲柄块的偏心处；

所述的外骨骼腿部（3）末端设置外骨骼足部（4），外骨骼足部（4）包括与小腿杆（308）末端连接的踝关节扭转块（405），踝关节扭转块（405）下方设置踝关节内板（407），踝关节内板（407）通过两个偏心支撑块（412）与踝关节外板（404）连接，在（405）踝关节扭转块和（412）偏心支撑块之间存在圆周阵列排布的四个（406）踝关节弹簧，踝关节外板（404）和踝关节内板（407）之间连接足部支撑块（410），足部支撑块（410）与足底框架（411）固定连接，在足底框架（411）的踝关节一侧存在足部弹簧铰接块（409），在足底框架（411）有足底硅胶垫（408），踝关节转接轴（403）与踝关节外板（404）同轴心固定连接，踝关节平衡杆（401）的一端与踝关节转接轴（403）同轴心配合。