[发明专利]一种基于钢丝传动变速比关节的下肢助力外骨骼机器人

摘要

一种基于钢丝传动变速比关节的下肢助力外骨骼机器人，它涉及一种下肢助力外骨骼机器人。本发明的背部与腰部上下设置，腰部上的腰部捆绑连接件与背部上的背部支撑件连接，髋关节轴的上端与腰部上的腰髋连接件铰接，髋关节轴的下端设置在髋关节上的主动轴凸轮与从动轴凸轮之间，且通过连接元件将主动轴凸轮和从动轴凸轮与髋关节轴连接，髋关节上的电机轴承座固装在大腿上，膝关节上的电机轴承座固装在大腿上，小腿连接件的上端设置在膝关节上的主动轴凸轮与从动轴凸轮之间，且通过连接元件将主动轴凸轮和从动轴凸轮与小腿连接件连接，小腿连接件的下端与小腿连接，小腿的下端通过踝关节与脚部铰接。本发明用于军用负重。

主权项

1.一种基于钢丝传动变速比关节的下肢助力外骨骼机器人，其特征在于：所述机器人包括背部(A)、腰部(B)、两个髋关节(C)、两个膝关节(D)、两个髋关节轴(I)、两个大腿(E)、两个小腿连接件(J)、两个小腿(F)、两个踝关节(G)和两个脚部(H)；每个膝关节(D)包括电机轴系(D1)和传动机构(D2)；电机轴系(D1)包括减速电机(D1‑1)、轴承(D1‑2)、轴承挡板(D1‑3)和电机轴承座(D1‑4)，减速电机(D1‑1)固定在电机轴承座(D1‑4)上，轴承挡板(D1‑3)将轴承(D1‑2)紧固在电机轴承座(D1‑4)内；传动机构(D2)包括主动轴(D2‑1)、从动轴(D2‑2)、钢丝绳(D2‑3)、主动轴凸轮(D2‑4)、从动轴凸轮(D2‑5)、关节轴(D2‑6)、主动轴凸轮钢丝绳固定块(D2‑7)、从动轴凸轮钢丝绳固定块(D2‑8)、主动轴轴承(D2‑9)和从动轴轴承(D2‑10)，主动轴(D2‑1)与从动轴(D2‑2)平行设置在关节轴(D2‑6)上，且主动轴(D2‑1)通过主动轴轴承(D2‑9)与关节轴(D2‑6)连接，从动轴(D2‑2)通过从动轴轴承(D2‑10)与关节轴(D2‑6)连接，主动轴(D2‑1)和从动轴(D2‑2)的轴线均与关节轴(D2‑6)的轴线垂直设置，从动轴凸轮(D2‑5)设置在主动轴(D2‑1)与从动轴(D2‑2)之间，且从动轴凸轮(D2‑5)通过轴承安装在关节轴(D2‑6)上，主动轴凸轮(D2‑4)设置在主动轴(D2‑1)的外侧，且主动轴凸轮(D2‑4)通过轴承安装在关节轴(D2‑6)上，主动轴凸轮(D2‑4)朝向主动轴(D2‑1)一侧的侧面上设有主凸轮外缘(D 2‑4‑1)，从动轴凸轮(D2‑5)朝向从动轴(D2‑2)一侧的侧面上设有副凸轮外缘(D2‑5‑1)，主动轴(D2‑1)的上方设有主动轴走线槽(D2‑1‑1)，主动轴走线槽(D2‑1‑1)的下端设有径向通孔(D2‑1‑2)，从动轴(D2‑2)的上方设有从动轴走线槽(D2‑2‑1)，从动轴(D2‑2)的轴心设有轴心孔(D2‑2‑2)，从动轴走线槽(D2‑2‑1)的上端设有上通孔(D2‑2‑3)，从动轴走线槽(D2‑2‑1)的下端设有下通孔(D2‑2‑4)，上通孔(D2‑2‑3)和下通孔(D2‑2‑4)均与轴心孔(D2‑2‑2)相通，主动轴凸轮钢丝绳固定块(D2‑7)固装在主动轴凸轮(D2‑4)的上端，从动轴凸轮钢丝绳固定块(D2‑8)固装在从动轴凸轮(D2‑5)的下端，钢丝绳(D2‑3)的一端与主动轴凸轮钢丝绳固定块(D2‑7)固连，钢丝绳(D2‑3)的另一端沿主凸轮外缘(D 2‑4‑1)表面绕在主动轴凸轮(D2‑4)上，绕至主动轴(D2‑1)位置处再沿主动轴(D2‑1)的外径表面螺旋向上缠绕至径向通孔(D2‑1‑2)处并从径向通孔(D2‑1‑2)穿过再沿主动轴走线槽(D2‑1‑1)缠绕2～4圈后再绕到从动轴(D2‑2)的从动轴走线槽(D2‑2‑1)上，在从动轴走线槽(D2‑2‑1)中缠绕2～4圈后经上通孔(D2‑2‑3)、轴心孔(D2‑2‑2)由下通孔(D2‑2‑4)穿出后再沿从动轴凸轮(D2‑5)的副凸轮外缘(D2‑5‑1)表面绕在从动轴凸轮(D2‑5)上后与从动轴凸轮钢丝绳固定块(D2‑8)固连；传动机构(D2)上的主动轴(D2‑1)与电机轴系(D1)上的减速电机(D1‑1)的输出轴连接；膝关节(D)和髋关节(C)的结构相同，且膝关节(D)与髋关节(C)设置位置相反，即髋关节(C)上的传动机构(D2)朝上设置，膝关节(D)上的传动机构(D2)朝下设置；背部(A)与腰部(B)上下设置，且腰部(B)上的腰部捆绑连接件(B1)与背部(A)上的背部支撑件(A1)连接，腰部(B)上的两个腰髋连接件(B2)、两个髋关节轴(I)和两个髋关节(C)一一对应，髋关节轴(I)的上端与腰部(B)上的腰髋连接件(B4)铰接，髋关节轴(I)的下端设置在髋关节(C)上的主动轴凸轮(D2‑4)与从动轴凸轮(D2‑5)之间，且通过连接元件将主动轴凸轮(D2‑4)和从动轴凸轮(D2‑5)与髋关节轴(I)连接，两个大腿(E)与两个髋关节(C)一一对应，髋关节(C)上的电机轴承座(D1‑4)固装在大腿(E)上，两个膝关节(D)与两个大腿(E)一一对应，膝关节(D)上的电机轴承座(D1‑4)固装在大腿(E)上，两个小腿连接件(J)、两个小腿(F)和两个膝关节(D)一一对应，小腿连接件(J)的上端设置在膝关节(D)上的主动轴凸轮(D2‑4)与从动轴凸轮(D2‑5)之间，且通过连接元件将主动轴凸轮(D2‑4)和从动轴凸轮(D2‑5)与小腿连接件(J)连接，小腿连接件(J)的下端与小腿(F)连接，两个踝关节(G)、两个脚部(H)和两个小腿(F)一一对应，小腿(F)的下端通过踝关节(G)与脚部(H)铰接。