[发明专利]一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有膝关节参数测量的大小腿装置

摘要

本发明公开了一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有膝关节参数测量的大小腿装置，该装置采用液压缸驱动膝关节，提高了外骨骼辅助支撑机器人的响应速度和承载能力；腰部通过伸缩杆与大腿连接，小腿通过伸缩杆与足部连接。液压缸的一端通过支架、销轴和关节轴承与大腿相连，活塞杆端通过液压缸连接件与小腿相连，膝关节是大腿和小腿的连接部件，传感器用于测量膝关节角位移，实现外骨骼跟随人体膝关节的运动控制。本发明设计的机器人只有膝关节受控于液压缸，其余关节都是用于适应人体腿关节运动的要求，包括安装传感器的髋关节、踝关节和足底结构，还包括腰部的侧摆、大腿的球关节等。本发明机器人为模拟人体结构特点，适合人体穿戴，保持运动灵活、结构简单，能够帮助使用者支撑负载重量。

主权项

一种适用于外骨骼辅助支撑机器人的具有膝关节参数测量的大小腿装置，其特征在于：大小腿装置包括左腿部组件（2）和右腿部组件（3）；左腿部组件（2）上安装有左液压缸（6），右腿部组件（3）上安装有右液压缸（7）；左腿部组件（2）包括有左大腿伸缩杆（2A）、左小腿伸缩杆（2B）、左大腿（2C）、左小腿（2D）、左支架（2E）、左上销轴（2F）、左下销轴（2G）和左膝关节，所述左膝关节由A角位移传感器（2H）、A角接触球轴承（2J）、B角接触球轴承（2K）、C套筒（2L）、左膝关节轴（2M）和I轴承端盖（2N）组成；A角位移传感器（2H）安装在C套筒（2L）内，且A角位移传感器（2H）插入左膝关节轴（2M）中；左膝关节轴（2M）的一端套接有A角接触球轴承（2J），左膝关节轴（2M）的另一端套接有B角接触球轴承（2K）；左膝关节轴（2M）安装在左大腿（2C）的大腿下接头（2C4）的AA通孔（2C5）中；B角接触球轴承（2K）安装在AE凸耳（2D1）上的A轴承孔（2D9）中，且在AE凸耳（2D1）的外侧板面安装上I轴承端盖（2N）；A角接触球轴承（2J）安装在AF凸耳（2D2）上的B轴承孔（2D10）中，在左小腿（2D）的B轴承孔（2D10）中先安装上A角接触球轴承（2J）后，再将C套筒（2L）的一端安装在B轴承孔（2D10）中，且C套筒（2L）固定在AF凸耳（2D2）的外侧板面上；左大腿伸缩杆（2A）的一端是球铰（2A1），左大腿伸缩杆（2A）的另一端是圆柱（2A1），圆柱（2A1）置入左大腿（2C）的大腿盲孔（2C3）内；左小腿伸缩杆（2B）的下端设有AB通孔（2B1），该AB通孔（2B1）用于左足销钉（4B8）穿过；左小腿伸缩杆（2B）的上端置入左小腿（2D）下端的小腿盲孔（2D13）内；左大腿（2C）的上端设有大腿盲孔（2C3），该大腿盲孔（2C3）用于放置左大腿伸缩杆（2A）的圆柱（2A1）；左大腿（2C）的下端设有大腿下接头（2C4），大腿下接头（2C4）的端部设有AA通孔（2C5）和销钉孔（2C6），AA通孔（2C5）用于左膝关节轴（2M）穿过；左支架（2E）上设有固定板（2E1）、AC凸耳（2E2）、AD凸耳（2E3），AC凸耳（2E2）上设有AC通孔（2E4），AD凸耳（2E3）上设有AD通孔（2E5），AC凸耳（2E2）与AD凸耳（2E3）之间是C凸耳槽（2E6），C凸耳槽（2E6）用于放置左液压缸（6）的上活塞杆（6A），左上销轴（2F）的一端顺次穿过AD凸耳（2E3）上的AD通孔（2E5）、上活塞杆（6A）上的通孔、AC凸耳（2E2）上的AC通孔（2E4）后连接一螺母；左小腿（2D）的下端端部设有小腿盲孔（2D13），该小腿盲孔（2D13）用于放置左小腿伸缩杆（2B）的上端；左小腿（2D）上设有AE凸耳（2D1）、AF凸耳（2D2）、AG凸耳（2D3）、AH凸耳（2D4）；AE凸耳（2D1）与AF凸耳（2D2）之间是A凸耳槽（2D7），该A凸耳槽（2D7）用于放置左大腿（2C）的大腿下接头（2C4）；AE凸耳（2D1）上设有A轴承孔（2D9），该A轴承孔（2D9）用于放置B角接触球轴承（2K）；AF凸耳（92D2）上设有B轴承孔（2D10），该B轴承孔（2D10）用于放置A角接触球轴承（2J）；AG凸耳（2D3）与AH凸耳（2D4）之间是B凸耳槽（2D8），AG凸耳（2D3）上设有AE通孔（2D11），AH凸耳（2D4）上设有AF通孔（2D12）；该B凸耳槽（2D8）用于放置左液压缸（6）的下活塞杆（6B），左下销轴（2G）的一端顺着穿过AG凸耳（2D3）上的AE通孔（2D11）、下活塞杆（6B）上的通孔、AH凸耳（2D4）上的AF通孔（2D12）后连接一螺母；右腿部组件（3）包括有右大腿伸缩杆（3A）、右小腿伸缩杆（3B）、右大腿（3C）、右小腿（3D）、右支架（3E）、右上销轴（3F）、右下销轴（3G）和右膝关节，所述右膝关节由B角位移传感器（3H）、C角接触球轴承（3J）、D角接触球轴承（3K）、D套筒（3L）、右膝关节轴（3M）和J轴承端盖（3N）组成；B角位移传感器（3H）安装在D套筒（3L）内，且B角位移传感器（3H）插入右膝关节轴（3M）中；右膝关节轴（3M）的一端套接有C角接触球轴承（3J），右膝关节轴（3M）的另一端套接有D角接触球轴承（3K）；右膝关节轴（3M）安装在右大腿（3C）的大腿下接头（3C4）的BA通孔（3C5）中；D角接触球轴承（3K）安装在BE凸耳（3D1）上的A轴承孔（3D9）中，且在BE凸耳（3D1）的外侧板面安装上H轴承端盖（3N）；C角接触球轴承（3J）安装在BF凸耳（3D2）上的B轴承孔（3D10）中，在右小腿（3D）的B轴承孔（3D10）中先安装上C角接触球轴承（3J）后，再将D套筒（3L）的一端安装在B轴承孔（3D10）中，且D套筒（3L）固定在BF凸耳（3D2）的外侧板面上，D套筒（3L）用于顶紧C角接触球轴承（3J），同时也用于安装B角位移传感器（3H）；右大腿伸缩杆（3A）的一端是球铰（3A1），右大腿伸缩杆（3A）的另一端是圆柱（3A1），圆柱（3A1）置入右大腿（3C）的大腿盲孔（3C3）内；右小腿伸缩杆（3B）的下端设有BB通孔（3B1），该BB通孔（3B1）用于右足销钉（5B8）穿过；右小腿伸缩杆（3B）的上端置入右小腿（3D）下端的小腿盲孔（3D13）内；右大腿（3C）的上端设有大腿盲孔（3C3），该大腿盲孔（3C3）用于放置右大腿伸缩杆（3A）的圆柱（3A1）；右大腿（3C）的下端设有大腿下接头（3C4），大腿下接头（3C4）的端部设有BA通孔（3C5）和销钉孔（3C6），BA通孔（3C5）用于右膝关节轴（3M）穿过；右支架（3E）上设有固定板（3E1）、BC凸耳（3E2）、BD凸耳（3E3），BC凸耳（3E2）上设有BC通孔（3E4），BD凸耳（3E3）上设有BD通孔（3E5），BC凸耳（3E2）与BD凸耳（3E3）之间是C凸耳槽（3E6），C凸耳槽（3E6）用于放置右液压缸（6）的上活塞杆（6A），右上销轴（3F）的一端顺次穿过BD凸耳（3E3）上的BD通孔（2E5）、上活塞杆（6A）上的通孔、BC凸耳（2E2）上的BC通孔（3E4）后连接一螺母；右小腿（3D）的下端端部设有小腿盲孔（3D13），该小腿盲孔（3D13）用于放置右小腿伸缩杆（3B）的上端；右小腿（3D）上设有BE凸耳（3D1）、BF凸耳（3D2）、BG凸耳（3D3）、BH凸耳（3D4）；BE凸耳（3D1）与BF凸耳（3D2）之间是A凸耳槽（3D7），该A凸耳槽（3D7）用于放置右大腿（3C）的大腿下接头（3C4）；BE凸耳（3D1）上设有A轴承孔（3D9），该A轴承孔（3D9）用于放置D角接触球轴承（3K）；BF凸耳（3D2）上设有B轴承孔（3D10），该B轴承孔（3D10）用于放置C角接触球轴承（3J）；BG凸耳（3D3）与BH凸耳（3D4）之间是B凸耳槽（3D8），BG凸耳（3D3）上设有BE通孔（3D11），BH凸耳（3D4）上设有BF通孔（3D12）；该B凸耳槽（3D8）用于放置右液压缸（6）的下活塞杆（6B），右下销轴（3G）的一端顺着穿过BG凸耳（3D3）上的BE通孔（3D11）、下活塞杆（6B）上的通孔、BH凸耳（3D4）上的BF通孔（3D12）后连接一螺母；通过右下销轴（3G）实现右液压缸（6）的下活塞杆（6B）与右小腿（3D）的安装。