[发明专利]基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人

权利要求书

1.一种基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，包括依次连接的髋关节结构、膝关节结构和踝关节结构，髋关节结构、膝关节结构内的驱动器为串联弹性驱动器，所述串联弹性驱动器包括机架，所述机架包括电机安装架和外壳，电机安装架和外壳之间固定连接，所述电机安装架内设无框直流伺服电机，无框直流伺服电机内设传动轴，传动轴的输出端头连接谐波减速器，所述谐波减速器设于外壳内，谐波减速器的输出端固定连接输出连接盘，输出连接盘上设弹性元件，所述弹性元件用于与下级机构连接，用以输出平缓的力矩。

2.根据权利要求1所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述弹性元件包括固定盘和环型外圈，固定盘和环形外圈之间均匀设有三条S形扭力梁，相邻扭力梁之间夹角为120°，所述固定盘与输出连接盘之间固定连接，所述环形外圈上设有螺纹孔，用以和下级机构连接。

3.根据权利要求2所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述弹性元件为弹簧钢材料且一体加工成型。

4.根据权利要求1所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述传动轴分别和无框直流伺服电机的定子、转子通过第一轴承连接，传动轴上固定设有输入连接盘，所述输入连接盘与无框直流伺服电机的转子固定连接。

5.根据权利要求4所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，电机安装架的端面设内圈口，所述外壳套设于内圈口上，外壳的内端口设有第一轴承板，第一轴承板和内圈口的端面固定连接，外壳的外端口设第二轴承板，输出连接盘的外端面设连接柱，传动轴上设轴肩，连接柱和第二轴承板之间、轴肩和第一轴承板之间分别通过第二轴承连接。

6.根据权利要求1至5任一所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，所述髋关节结构包括腰托、髋关节弹簧、大腿套筒、第一串联弹性驱动器、髋关节大腿连接件、输出板、第一套筒封口，腰拖的两端头分别连接第一串联弹性驱动器，第一串联弹性驱动器的弹性元件与输出板固定连接，输出板与髋关节大腿连接件的端口固定连接，髋关节大腿连接件的肋筋与大腿套筒固定连接，第一套筒封口通过螺钉滑动连接于大腿套筒下端的滑槽内，大腿套筒内设髋关节弹簧，髋关节弹簧与第一套筒封口固定连接。

7.根据权利要求6所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，膝关节结构包括第二串联弹性驱动器、膝关节大腿连接件、膝关节小腿连接件，膝关节大腿连接件的端面和第二串联弹性驱动器的弹性元件固定连接，膝关节大腿连接件的肋筋与第一套筒封口固定连接；膝关节大腿连接件的端面设有第一连接轴和半圆弧形槽，膝关节小腿连接件的端面设有第二连接轴和直线槽，膝关节小腿连接件的第二连接轴滑动连接于膝关节大腿连接件的半圆弧形槽槽内，膝关节大腿连接件的第一连接轴滑动连接于膝关节小腿连接件的直线槽内，从而实现膝关节的变瞬心运动。

8.根据权利要求7所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，踝关节结构包括小腿套筒、小腿弹簧件、套筒轴、第二套筒封口、第三轴承、第四轴承、踝关节转动座副、万向节、脚板座，第二套筒封口与膝关节小腿连接件固定连接，小腿弹簧件与第二套筒封口固定连接并置于小腿套筒内，第二套筒封口通过螺钉滑动连接于小腿套筒一端的滑槽内，小腿套筒另一端与套筒轴固定连接，套筒轴和踝关节转动座副通过第三轴承连接，踝关节转动座副、脚板座分别通过第四轴承和万向节连接。

9.根据权利要求8所述基于柔顺驱动的变瞬心仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于，还包括第三轴承板、第四轴承板，第三轴承板和踝关节转动座副连接，第四轴承板和套筒轴连接，用于第三轴承的定位。