穿戴式下肢外骨骼康复机器人髋关节弹簧电机并联驱动器.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CN106667720A(43)申请公布日2017.05.17(21)申请号201510760745.2(22)申请日2015.11.10(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人帅梅孙光耀宋明月韦阳(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称穿戴式下肢外骨骼康复机器人髋关节弹簧电机并联驱动器(57)摘要本发明公开了一种外骨骼机器人弹簧电机并联驱动器结构设计，主要包括有驱动能力的髋关节部件、可调节刚度的且具有能量储存与释放功能的柔性结构部件、可调节位置并固定锁死的定位开关结构部件、起支撑作用的大腿杆部件。所述有驱动能力的髋关节部件主要包括关节驱动电机组件、齿轮1。所述的可调节刚度且具有能量储存与释放功能的柔性结构部件主要包括曲柄滑块机构、弹簧刚度调节部件、小齿轮组件、中齿轮组件。所述的可调节位置并固定锁死的定位开关结构部件主要包括支撑件、定位板、舵机、舵盘、传动轴、齿轮、齿条。所述的起支撑作用的大腿杆部件主要包括大腿杆、轴承上盖、轴承端盖。CN106667720ACN106667720A权利要求书1/1页1.一种穿戴式下肢外骨骼机器人弹簧电机并联驱动器，主要包括有驱动能力的髋关节部件、可调节刚度的且具有能量储存与释放功能的柔性结构部件、可调节位置并固定锁死的定位开关结构部件、起支撑作用的大腿杆部件。2.根据权利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼机器人弹簧电机并联驱动器，其特征在于：所述的有驱动能力的髋关节部件主要包括关节驱动电机组件、大齿轮，大齿轮固定于关节驱动电机组件的外壳上，髋关节部件可通过电机输出轴和大齿轮共同作用到所述起支撑作用的大腿杆上。3.根据权利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼机器人弹簧电机并联驱动器，其特征在于：所述的可调节刚度且具有能量储存与释放功能的柔性结构部件主要包括曲柄滑块机构、弹簧刚度调节组件、小齿轮组件、中齿轮组件；所述的弹簧刚度调节组件包括弹簧、特殊螺栓、旋转环、滑块、丝杠板，通过调节弹簧悬入丝杠板的长度可对弹簧刚度进行调节。4.根据权利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼机器人弹簧电机并联驱动器，其特征在于：所述的可调节位置并固定锁死的定位开关结构部件主要包括固定挡板、定位板、舵机架、舵机、舵盘、传动轴、齿轮、齿条，固定挡板设计有腰槽，固定于大腿杆上，其固定位置可根据弹簧刚度调节组件的位置进行调节，齿条嵌入定位板可实现定位开关的锁死定位。5.根据权利要求1所述的穿戴式下肢外骨骼机器人弹簧电机并联驱动器，其特征在于：所述的起支撑作用的大腿杆部件主要包括大腿杆、支撑盖、轴承端盖，主要支撑着柔性机构和定位开关机构，一起绕髋关节摆动。2CN106667720A说明书1/4页穿戴式下肢外骨骼康复机器人髋关节弹簧电机并联驱动器一.技术领域[0001]本发明涉及医疗器械领域，具体涉及一种穿戴式下肢外骨骼康复机器人髋关节弹簧电机并联驱动器。二.背景技术[0002]本发明以降低外骨骼机器人髋关节驱动电机峰值转矩和功耗为目的，目前所有电机驱动型外骨骼机器人，所需的动力均来自电机，这使得行走过程中原本可回收利用的重力势能没有回收利用。[0003]电池供电时间是影响辅助行走外骨骼机器人能否实际应用的一个重要因素；本发明能够降低电机功耗，从而增加外骨骼机器人电池供电时间，本发明又能减小电机峰值转矩，从而可以减小电机体积；因此，本发明外骨骼康复机器人弹簧电机并联驱动器正是能够有效解决外骨骼机器人实际应用的驱动器。[0004]目前康复机器人主要有两种：辅助型康复机器人和康复训练机器人。辅助性康复机器人主要是帮助肢体运动有困难的患者完成各种动作，该类产品有机器人轮椅、机器人护士、机器人假肢、机器人外骨骼等，康复训练机器人的主要功能是帮助患者完成各种运动功能的恢复训练；按驱动方式划分，外骨骼机器人一般分为液压驱动、气压驱动和电气驱动。这三种驱动方式各有优缺点。三.发明内容[0005]本发明穿戴式下肢外骨骼康复机器人弹簧电机并联驱动器采用电机与柔性结构部件并联的形式作为下肢外骨骼机器人的驱动器，降低电机峰值转矩，降低能耗，节省能量。[0006]一种穿戴式下肢外骨骼机器人弹簧电机并联驱动器，包括有驱动能力的髋关节部件、可调节刚度且具有能量储存与释放功能的柔性结构部件、可调节位置并固定锁死的定位开关结构部件、起支撑作用的大腿杆部件，其特征在于，通过设计，使弹簧电机并联驱动器的柔性结构部件能够收集外骨骼机器人在摆动期下肢损失的重力势能，并在支撑期将能量反馈给下肢，从而达到降低驱动电机功耗和峰值转矩的目的。[0007]所述的有驱动能力的髋关节部件，包括关节驱动电机组件以及大齿轮，大齿