用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构.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CN110202548A(43)申请公布日2019.09.06(21)申请号201910568957.9(22)申请日2019.06.27(71)申请人迈宝智能科技（苏州）有限公司地址215000江苏省苏州市相城区高铁新城环秀湖大厦（原怡诚园艺）南三楼D306室(72)发明人林西川魏巍岳春峰张海峰(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构(57)摘要本发明提供一种用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其包括：至少两个铰链结构，至少两个铰链结构依次连接；铰链结构包括：连接片组件、钢绳滑轮、限位片，连接片组件包括：相对设置的左片和右片、位于左片和右片之间的骨片，骨片为一矩形片，其一端上边缘形成上接触面，下边缘形成下接触面，左片和右片一端的上边缘为向上凸伸的弧形面，下边缘为向上凹陷的与弧形面相仿型的凹形面，钢绳滑轮通过限位片枢转连接于左片和右另一端，左片和右片向上凸伸的部分通过一定位销相连接。本发明提供一种变力矩柔性膝关节结构，使膝关节在转动时扭矩稳定，减少能量损失；鲍登线长度变化与角度成线性关系，可根据鲍登线长度变化判断膝关节角度。CN110202548ACN110202548A权利要求书1/1页1.一种用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其特征在于，所述变力矩柔性膝关节结构包括：至少两个铰链结构，至少两个铰链结构依次连接；任一铰链结构包括：连接片组件、钢绳滑轮、限位片，所述连接片组件包括：相对设置的左片和右片、位于左片和右片之间的骨片，所述骨片为一矩形片，其一端上边缘形成上接触面，下边缘形成下接触面，所述上接触面和下接触面为逐渐靠拢的弧形面，所述左片和右片一端的上边缘为向上凸伸的弧形面，下边缘为向上凹陷的与所述弧形面相仿型的凹形面，所述钢绳滑轮通过所述限位片枢转连接于所述左片和右另一端，所述左片和右片向上凸伸的部分通过一定位销相连接。2.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其特征在于，任一铰链结构中，所述骨片上还开设有弧形的滑槽，相邻铰链结构的左片和右片之间的定位销贯穿所述滑槽，并在变力矩柔性膝关节结构弯曲时，沿所述滑槽进行滑动。3.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其特征在于，所述变力矩柔性膝关节结构弯曲时，相邻的铰链结构的上、下接触面相吻合。4.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其特征在于，所述限位片一端凸伸于所述钢绳滑轮设置，所述限位片的凸伸部分与钢绳滑轮之间形成鲍登线的走线空间。5.根据权利要求4所述的用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其特征在于，所述鲍登线的长度变化与变力矩柔性膝关节结构的弯曲角度呈线性变化。6.根据权利要求5所述的用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其特征在于，所述鲍登线的长度变化与变力矩柔性膝关节结构的弯曲角度满足如下关系式：lθ=dθ+C0，其中，lθ为转动角度θ时鲍登线有效长度，d为自然状态时力臂长度，C0为力臂长度为d时下接触面与上接触面的中心线间距。7.根据权利要求1所述的用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其特征在于，所述铰链结构中，所述下接触面及上接触面半径大小满足如下关系式：；其中，R为下接触面及上接触面半径大小，d为自然状态时力臂长度，θmax为变力矩柔性膝关节结构最大弯曲角度。2CN110202548A说明书1/4页用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构[0001]技术领域[0002]本发明涉及一种柔性膝关节结构，尤其涉及一种用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构。背景技术[0003]外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置，穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。由于外骨骼机器人涉及人机工效学，这就要求其有较强适应性，不仅要适用不同体型穿戴者，同时也要对人体关节进行危险防护，防止穿戴过程中造成人体损伤。[0004]现有技术中，外骨骼机器人的柔性膝关节在弯曲时，因关节角度变化，使驱动力角度断变化，导致外骨骼关节力矩改变，进而产生能量损失。本发明所要解决的问题是提供一种变力矩柔性膝关节结构，使膝关节在转动时扭矩稳定，减少能量损失。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，以克服现有技术中存在的不足。[0006]为实现上述发明目的，本发明提供一种用于可穿戴外骨骼的变力矩柔性膝关节结构，其包括：至少两个铰链结构，至少两个铰链结构依次连接；任一铰链结构包括：连接片组件、