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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115737362A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211307051.X(22)申请日2022.10.25(71)申请人昆明理工大学地址650093云南省昆明市五华区学府路253号(72)发明人那靖尹学友李奇高贯斌邢亚珊黄英博杨春曦王娴(74)专利代理机构昆明明润知识产权代理事务所(普通合伙)53215专利代理师张云(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)B25J9/00(2006.01)B25J9/12(2006.01)B25J9/08(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图8页(54)发明名称一种刚柔切换的串联弹性驱动器(57)摘要本发明公开了一种刚柔切换的串联弹性驱动器,包括支撑保护模块、外部输入模块、负载驱动模块、刚柔切换模块;其中支撑保护模块用于安装外部输入模块、负载驱动模块、刚柔切换模块;外部输入模块通过关节球轴承I与第一连接部连接,将第一连接部力传递到外部输入模块中的弹簧I上;负载驱动模块通过关节球轴承II与第二连接部连接,由驱动电机提供输出力矩对第二连接部进行驱动;刚柔切换模块在减速电机驱动下完成弹簧I的锁紧与放松。本发明结构紧凑;实现了刚性模式与柔性模式之间的切换,可以满足为穿戴者提供腰部助力、腰部支撑两种不同的使用需求,并进一步对穿戴者进行紧急保护,有效避免穿戴者在进行恢复训练时二次受伤。CN115737362ACN115737362A权利要求书1/2页1.一种刚柔切换的串联弹性驱动器,其特征在于:包括支撑保护模块(1)、外部输入模块(2)、负载驱动模块(3)、刚柔切换模块(4);其中支撑保护模块(1)用于安装外部输入模块(2)、负载驱动模块(3)、刚柔切换模块(4);外部输入模块(2)通过关节球轴承I(21)与第一连接部连接,将第一连接部力传递到外部输入模块(2)中的弹簧I(14)上;负载驱动模块(3)通过关节球轴承II(38)与第二连接部连接,由驱动电机(25)提供输出力矩对第二连接部进行驱动;刚柔切换模块(4)在减速电机(46)驱动下完成弹簧I(14)的锁紧与放松,实现刚性模式与柔性模式之间的切换。2.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器,其特征在于:所述关节球轴承I(21)的轴向方向与关节球轴承II(38)轴向方向平行,且两者位于支撑保护模块(1)对侧。3.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器,其特征在于:所述支撑保护模块(1)包括串联弹性驱动器外壳I(5)、支撑架(7)、串联弹性驱动器外壳II(8);其中,串联弹性驱动器外壳I(5)与串联弹性驱动器外壳II(8)连接且两者之间用于安装支撑架(7)。4.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器,其特征在于:所述外部输入模块(2)包括弹簧I(14)、弹簧限位滑块(15)、双头螺杆(18)、类齿条机构I(19)、关节球轴承I(21);其中,关节球轴承I(21)一端与第一连接部连接,关节球轴承I(21)另一端与双头螺杆(18)一端固定,双头螺杆(18)另一端与弹簧限位滑块(15)一端连接,弹簧I(14)一端套在弹簧限位滑块(15)另一端上,弹簧I(14)另一端通过支撑保护模块(1)中支撑架(7)进行轴向方向限位;弹簧限位滑块(15)与支撑架(7)滑动配合;双头螺杆(18)上安装类齿条机构I(19),通过刚柔切换模块(4)的驱动实现刚柔切换模块(4)中类齿条机构II(60)与类齿条机构I(19)的啮合与非啮合。5.根据权利要求4所述的刚柔切换的串联弹性驱动器,其特征在于:所述弹簧I(14)、弹簧限位滑块(15)、双头螺杆(18)通过支撑架(7)与支撑保护模块(1)中串联弹性驱动器外壳I(5)形成的空间进行径向方向限位。6.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器,其特征在于:所述负载驱动模块(3)包括驱动电机(25)、齿轮I(26)、齿轮II(31)、深沟球轴承(32)、丝杆(35)、丝杆螺母(36)、内螺纹管(37)、关节球轴承II(38);其中驱动电机(25)固定于支撑保护模块(1)中负载支撑架(7)上,齿轮I(26)固定在驱动电机(25)输出轴上,齿轮I(26)与齿轮II(31)啮合进行传动,齿轮II(31)固定于丝杆(35)顶端,深沟球轴承(32)固定于丝杆(35)上,丝杆螺母(36)与丝杆(35)啮合传动,内螺纹管(37)一端与丝杆螺母(36)固定连接,内螺纹管(37)另一端穿过负载支撑架(7)中内螺纹管限位孔(39)与关节球轴承II(38)固定连接,关节球轴承II(38)与第二连接部连接,将驱动电机输出转矩转化为驱动力矩对第二连接部进行驱动。7.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器,其特征在于:所述刚柔