一种主被动结合式膝关节外骨骼机器人.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115741643A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211557322.7(22)申请日2022.12.06(71)申请人深圳市迈步机器人科技有限公司地址518000广东省深圳市盐田区海山街道田东社区深盐路2028号大百汇生命健康产业园1栋二单元1201(72)发明人陈功叶晶徐延宗郭登极李粤梁思远许宇杰董文杰张石生(74)专利代理机构深圳市智胜联合知识产权代理有限公司44368专利代理师袁斌(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)B25J17/00(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图6页(54)发明名称一种主被动结合式膝关节外骨骼机器人(57)摘要本申请提供了一种主被动结合式膝关节外骨骼机器人，包括腰部结构和连接在腰部结构两侧的腿部结构；腰部结构包括主动助力组件；腿部结构包括膝关节旋转盘和与膝关节旋转盘连接的被动助力组件；主动助力组件的活动端在第一状态下与第一侧的膝关节旋转盘连接并驱动第一侧的膝关节旋转盘转动；主动助力组件的活动端在第二状态下与第二侧的膝关节旋转盘连接并驱动第二侧的膝关节旋转盘转动。本申请通过采用主被动结合式的设计，提高了膝关节外骨骼机器人在不同情景下的能量利用效率和辅助效果；通过使用欠驱动的主动助力组件，减少了驱动电机的使用数量，提高了驱动电机的使用率，降低了整机重量。CN115741643ACN115741643A权利要求书1/3页1.一种主被动结合式膝关节外骨骼机器人，其特征在于，包括：腰部结构和连接在所述腰部结构两侧的腿部结构；所述腰部结构包括主动助力组件；所述腿部结构包括膝关节旋转盘和与所述膝关节旋转盘连接的被动助力组件；所述主动助力组件的活动端在第一状态下与第一侧的所述膝关节旋转盘连接并驱动第一侧的所述膝关节旋转盘转动；所述主动助力组件的活动端在第二状态下与第二侧的所述膝关节旋转盘连接并驱动第二侧的所述膝关节旋转盘转动；当用户穿戴所述主被动结合式膝关节外骨骼机器人时，所述腰部结构固定在所述用户的腰部位置，所述腿部结构固定在所述用户的腿部位置，其中，所述膝关节旋转盘对应于所述用户的膝关节位置；当穿戴有所述主被动结合式膝关节外骨骼机器人的所述用户的任一侧腿部弯曲时，对应侧的所述膝关节旋转盘沿第一方向转动，带动对应侧的所述被动助力组件存储弹性势能；当穿戴有所述主被动结合式膝关节外骨骼机器人的所述用户的任一侧腿部舒张时，所述主动助力组件的活动端与对应侧的所述膝关节旋转盘连接并驱动对应侧的所述膝关节旋转盘沿第二方向转动，对应侧的所述被动助力组件释放所述弹性势能，带动对应侧的所述膝关节旋转盘沿所述第二方向转动。2.根据权利要求1所述的主被动结合式膝关节外骨骼机器人，其特征在于，所述腰部结构包括背板和安装在所述背板表面的所述主动助力组件；所述主动助力组件包括电气模块、弹性驱动模块和驱动切换模块；所述电气模块分别与所述弹性驱动模块和所述驱动切换模块电连接；所述弹性驱动模块与所述驱动切换模块的活动端连接并驱动所述驱动切换模块的活动端转动；所述驱动切换模块的活动端沿预设轴向往复运动；所述驱动切换模块的活动端运动至第一位置时与第一侧的所述膝关节旋转盘连接并带动第一侧的所述膝关节旋转盘转动；所述驱动切换模块的活动端运动至第二位置时与第二侧的所述膝关节旋转盘连接并带动第二侧的所述膝关节旋转盘转动。3.根据权利要求2所述的主被动结合式膝关节外骨骼机器人，其特征在于，所述弹性驱动模块包括驱动电机、电机安装板、弹性驱动器外圈、第一弹性元件和弹性驱动器内圈；所述驱动电机通过所述电机安装板安装在所述背板表面；所述驱动电机的输出轴与所述弹性驱动器外圈连接并带动所述弹性驱动器外圈转动；所述弹性驱动器外圈通过所述第一弹性元件与所述弹性驱动器内圈连接并带动所述弹性驱动器内圈转动；所述弹性驱动器内圈与所述驱动切换模块的活动端连接并带动所述驱动切换模块的活动端转动。4.根据权利要求3所述的主被动结合式膝关节外骨骼机器人，其特征在于，所述弹性驱动模块还包括编码器齿轮和编码器；所述编码器安装在所述电机安装板表面；所述弹性驱动器内圈上的齿轮与所述编码器齿轮啮合；所述编码器齿轮与所述编码器的输入轴连接并带动所述编码器的输入轴转动。5.根据权利要求3所述的主被动结合式膝关节外骨骼机器人，其特征在于，所述驱动切换模块包括第一传动绳、第一驱动轮、移动啮合块、主轴、第二驱动轮、第二传动绳、舵机安装支架、舵机、舵机齿轮、操纵块、微型直线滑轨和滑轨安装支架；所述第一传动绳一端绕设在所述第一驱动轮上，另一端绕设在第一侧的所述膝关节旋转盘上；所述第二传动绳一端绕设在所述第二驱动轮上，另一端绕设在第二侧的所述膝关2CN115741643A权利要求书2/3页节