一种线传动穿戴式机械外骨骼.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105500343A(43)申请公布日2016.04.20(21)申请号201610026011.6(22)申请日2016.01.15(71)申请人中国矿业大学地址221008江苏省徐州市泉山区金山东路1号中国矿业大学文昌校区(72)发明人陈宁李琦朱广宇彭伟刘爽(74)专利代理机构徐州市三联专利事务所32220代理人朱海东(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图6页(54)发明名称一种线传动穿戴式机械外骨骼(57)摘要一种线传动穿戴式机械外骨骼，该机械外骨骼包括踝关节部件、膝关节部件、髋关节部件和控制部件，踝关节部件通过小腿支杆连接膝关节部件，膝关节部件通过大腿支杆连接髋关节部件，踝关节部件、膝关节部件、髋关节部件通过控制部件实现机械外骨骼完成与人体相似的动作。在膝关节处采用轮盘设计，保证了线传动机械外骨骼膝关节的弯曲度，有效避免了涉水时马达驱动膝关节的安全问题，大幅度地增加了恶劣环境下的可靠性；将牵引绳配合定滑轮组用于机械外骨骼，相比膝关节直接放置液压驱动器驱动，相关机构大为简化，并且液压驱动器布置的离混合动力模块很近，降低了液压油在油管路中的能量损失，提高了能量利用率。CN105500343ACN105500343A权利要求书1/2页1.一种线传动穿戴式机械外骨骼，其特征在于：该机械外骨骼包括踝关节部件（100）、膝关节部件（200）、髋关节部件（300）和控制部件(400)，所述踝关节部件（100）通过小腿支杆（34）连接膝关节部件（200），所述膝关节部件（200）通过大腿支杆（35）连接髋关节部件（300），所述踝关节部件（100）、膝关节部件（200）、髋关节部件（300）通过控制部件(400)实现机械外骨骼完成与人体相似的动作。2.根据权利要求1所述一种线传动穿戴式机械外骨骼，其特征在于：所述踝关节部件（100）包括脚板（1），所述脚板（1）通过回转轴承Ⅰ（33）与小腿支杆（34）活动连接，所述脚板（1）上间隔固定连接有两个限位销轴（32），在两个限位销轴（32）之间的小腿支杆（34）上固定连接一个双向限位挡块（31），在脚板（1）的上部和小腿支杆（34）上各固定连接一个弹簧挂耳（3），两个弹簧挂耳（3）之间悬挂一根拉伸弹簧（4），小腿支杆（34）上还固定连接一个定滑轮Ⅰ（6）。3.根据权利要求2所述一种线传动穿戴式机械外骨骼，其特征在于：所述脚板（1）分为后脚板（1.1）和前脚板（1.2），所述后脚板（1.1）和前脚板（1.2）之间通过销轴（1.3）连接，所述销轴（1.3）上套装有扭转弹簧（2），扭转弹簧（2）一端固定在后脚板（1.1）上，另一端固定在前脚板（1.2）上。4.根据权利要求1所述一种线传动穿戴式机械外骨骼，其特征在于：所述膝关节部件（200）包括轮盘（8），所述轮盘（8）下部与小腿支杆（34）固定连接，轮盘（8）中心与大腿支杆（35）之间通过回转轴承Ⅱ（5）活动连接，所述轮盘（8）上开有两个牵引绳挂孔Ⅰ（7），所述大腿支杆（35）上固定连接有两个定滑轮Ⅱ（9）。5.根据权利要求1所述一种线传动穿戴式机械外骨骼，其特征在于：所述髋关节部件（300）包括髋关节轴筒（10），所述髋关节轴筒（10）的下部与大腿支杆（35）固定连接，髋关节轴筒（10）的上部与髋关节轴承套（11）活动连接，髋关节轴承套（11）内安装有回转轴承Ⅲ（38），髋关节轴承套（11）连接有一个定滑轮Ⅲ（42），髋关节轴承套（11）的顶部固定连接一个牵引绳挂孔Ⅱ（37），髋关节轴承套（11）的底部固定连接一个牵引绳挂孔Ⅲ（36）；还包括一个刚性腰带（12），所述刚性腰带（12）的前端短轴与回转轴承Ⅲ（38）内圈相连接，所述刚性腰带（12）的后端固定连接背部多功能支架（21），所述背部多功能支架（21）上安装有呈T型布置的定滑轮组，所述定滑轮组包括外圈带齿定滑轮Ⅰ（14）、位于外圈带齿定滑轮Ⅰ（14）上方的外圈带齿定滑轮Ⅱ（15）以及位于外圈带齿定滑轮Ⅰ（14）两侧的定滑轮Ⅳ（13）和定滑轮Ⅴ（18）。6.根据权利要求5所述一种线传动穿戴式机械外骨骼，其特征在于：所述髋关节轴承套（11）上连接有两个髋关节轴承套挂耳（41），所述髋关节轴承套挂耳（41）与髋关节轴筒（10）相连接；靠近后背的髋关节轴承套挂耳（41）上间隔开有两个凹槽（39）。7.根据权利要求1所述一种线传动穿戴式机械外骨骼，其特征在于：所述控制部件(400)包括位于各个关节处的接收传感器，所述接收传感器与AD数模转换组（26）相连，所述AD数模转换组（26）与模拟比较器组（25）相连，所述模拟比较器组（25）与DA数模转换组（24）相连，所述DA数模转换