[发明专利]用于穿戴式外骨骼的主被动混合可控的关节助力缓冲装置

权利要求书

1.一种用于穿戴式外骨骼的主被动混合可控的关节助力缓冲装置，其特征在于，包括关节上连接杆(1)，陀螺仪角度传感器(2)，动力机构(3)，关节下连接杆(4)，上连接杆绑缚机构(6)和下连接杆绑缚机构(5)；

所述动力机构(3)包括动力机构壳体(3-1)、一体化关节驱动电机(3-2)、电磁离合器(3-4)、电磁制动器(3-13)、内部旋转缓冲机构(3-12)、主动齿轮(3-7)以及从动齿轮(3-11)；所述动力机构壳体(3-1)设有上下两个腔室，一体化关节驱动电机(3-2)、电磁离合器(3-4)、关节下连接杆(4)和主动齿轮(3-7)依次安装在下腔室内，电磁制动器(3-13)、内部旋转缓冲机构(3-12)和从动齿轮(3-11)依次安装在上腔室内，主动齿轮(3-7)和从动齿轮(3-11)啮合，陀螺仪传感器(2)通过螺钉固定在动力机构壳体上部进行运动信息采集；

当主动助力时，一体化关节驱动电机(3-2)通电转动，电磁离合器(3-4)处于通电吸合状态，电磁制动器(3-13)处于通电分离状态，一体化关节驱动电机(3-2)通过电磁离合器(3-4)带动关节下连接杆(4)朝运动控制的方向进行转动；当被动缓冲时，一体化关节驱动电机(3-2)断电停止，此时电磁离合器(3-4)处于断电分离状态，电磁制动器(3-13)处于断电抱死状态，与内部旋转缓冲机构(3-12)的一端抱死，关节下连接杆(4)通过主动齿轮(3-7)和从动齿轮(3-11)将动力传递到内部旋转缓冲机构(3-12)，减缓关节上连接杆(1)和关节下连接杆(4)之间的相对运动速度。

2.根据权利要求1所述的关节助力缓冲装置，其特征在于，所述关节上连接杆(1)由L型杆和设置在L型杆末端的半圆弧形凸起组成，L型杆的竖杆中部沿长度方向开设多个螺纹孔，用于与关节两端的外骨骼肢体连接，L型杆的竖杆的两侧和上连接杆绑缚机构(6)连接，

动力机构壳体(3-1)上部设有半圆弧形凹槽，关节上连接杆(1)的半圆弧形凸起卡设在动力机构壳体(3-1)的半圆弧形凹槽中，并用螺钉进行可拆卸固定连接。

3.根据权利要求2所述的关节助力缓冲装置，其特征在于，关节下连接杆(4)呈类Z型，关节下连接杆(4)的一端通过固定在关节下连接杆(4)内的轴承和动力机构(3)中的电机端法兰轴(3-3)相配合，动力机构(3)中设有用于固定关节下连接杆(4)中的轴承的电机法兰轴轴套(3-5)；

所述动力机构壳体(3-1)上设有对关节下连接杆(4)的转动进行限位的限位槽，限位槽使得关节下连接杆(4)相对关节上连接杆(1)的旋转活动范围小于130-150度；

关节下连接杆(4)的另一端中部沿长度方向开设多个用于与关节两端的外骨骼肢体连接的螺纹孔，关节下连接杆(4)该端的两侧和下连接杆绑缚机构(5)连接。

4.根据权利要求3所述的关节助力缓冲装置，其特征在于，所述上连接杆绑缚机构(6)包括上连接杆绑缚轴(6-1)、上连接杆绑缚轴端卡簧(6-2)、上连接杆绑缚块(6-3)，上连接杆绑缚块(6-3)通过上连接杆绑缚轴(6-1)连接在关节上连接杆(1)两侧，通过绑缚实现穿戴者关节上部肢体的穿戴固定，上连接杆绑缚块(6-3)上设有用于采集人体交互力的薄膜压力传感器；

所述下连接杆绑缚机构(5)包括下连接杆绑缚轴(5-1)、下连接杆绑缚轴端卡簧(5-2)、下连接杆绑缚块(5-3)，下连接杆绑缚块(5-3)通过下连接杆绑缚轴(5-1)连接在关节下连接杆(4)两侧，通过绑缚实现穿戴者关节下部肢体的穿戴固定，下连接杆绑缚块(5-3)上设有用于采集人体交互力的薄膜压力传感器。