用于使关节伸展和弯曲的带多电机组件的致动器系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102187118A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102187118A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号200980140750.6(74)专利代理机构北京安信方达知识产权代理(22)申请日2009.08.14有限公司11262代理人李冬梅郑霞(30)优先权数据12/191,8372008.08.14US(51)Int.Cl.F16H1/16(2006.01)(85)PCT申请进入国家阶段日2011.04.13(86)PCT申请的申请数据PCT/US2009/0539392009.08.14(87)PCT申请的公布数据WO2010/019917EN2010.02.18(71)申请人蒂比昂公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人罗伯特·W·霍斯特科恩·布格拉罗伯特·L·贾丁权利要求书4页说明书6页附图6页(54)发明名称用于使关节伸展和弯曲的带多电机组件的致动器系统(57)摘要一种用于伸展和弯曲关节的致动器系统，包括：多电机组件，用于提供转动输出；转动转线性机构，用于将来自多电机组件的转动输出转换成关节的伸展和弯曲；以及控制器，用于以多种操作模式操作致动器系统。多电机组件优选将来自两个不同来源的动力结合，使得多电机组件可以以较低的速度(“低速齿轮”)提供较大的力，并且以较高的速度(“高速齿轮”)提供较小的力。致动器被特别设计为用于伸展和弯曲人类的关节(例如踝、膝、肘，或者肩)。但是致动器系统可以用于通过任何适当的运动(线性、转动或其他)移动任何适当的物体。CN10287ACCNN110218711802187122A权利要求书1/4页1.一种用于使关节伸展和弯曲的致动器系统，包括：●多电机组件，其用于提供转动输出；●转动转线性机构，其用于将来自所述多电机组件的转动输出转换成关节的伸展和弯曲；以及●控制器，其用于以多种操作模式操作所述致动器系统。2.如权利要求1所述的致动器系统，其中，所述多电机组件包括：●驱动轴，其向所述转动转线性机构提供转动输出；●第一电机子系统，其具有第一输出轴和将所述第一输出轴连接到所述驱动轴的第一传动装置；以及●第二电机子系统，其具有第二输出轴和将所述第二输出轴耦合到所述驱动轴的第二传动装置。3.如权利要求2所述的驱动器系统，其中，所述第一传动装置限定所述驱动轴的转动与所述第一输出轴的转动的第一齿轮比，且其中，所述第二传动装置至少部分地限定所述驱动轴的转动与所述第二输出轴的转动的第二齿轮比，其中，所述第二齿轮比与所述第一齿轮比不同。4.如权利要求3所述的致动器系统，其中，所述第二齿轮比小于所述第一齿轮比。5.如权利要求3所述的致动器系统，其中，所述第二传动装置将所述第二输出轴连接到所述第一输出轴，并且其中，所述第二传动装置和所述第一传动装置配合地限定所述第二齿轮比。6.如权利要求5所述的致动器系统，其中，所述第二电机子系统还包括单向离合器，所述单向离合器位于第二电机和第一电机之间。7.如权利要求3所述的致动器系统，其中，所述第二传动装置将所述第二输出轴连接到所述驱动轴，并且其中，所述第二传动装置限定所述第二齿轮比。8.如权利要求7所述的致动器系统，其中，所述第一电机子系统包括第一电机，其中所述第二电机子系统包括第二电机，并且其中，所述第一电机和所述第二电机具有基本相同的性能特性。9.如权利要求3所述的致动器系统，其中，所述控制器以下面的电机模式操作所述致动器系统：●连续变化传动电机模式，其中所述控制器向所述第一电机子系统和所述第二电机子系统都提供电流，使得所述多电机组件向所述转动转线性机构提供转动输出；以及●高速齿轮电机模式，其中所述控制器仅仅向所述第一电机子系统提供电流，使得所述多电机组件向所述转动转线性机构提供转动输出。10.如权利要求9所述的致动器系统，其中，所述控制器改变电流比，所述电流比为提供到所述第一电机子系统的电流与提供到所述第二电机子系统的电流的比，以便以所述连续变化传动电机模式实现希望的转动输出。11.如权利要求1所述的致动器系统，其中，所述转动转线性机构包括：丝杠，其接受所述多电机组件的转动输出；螺母，其连接到所述丝杠，其中所述丝杠和所述螺母配合以将所述丝杠的转动运动转换成所述螺母的线性运动。2CCNN110218711802187122A权利要求书2/4页12.如权利要求11所述的致动器系统，还包括具有伸展止块的运动轨道，所述伸展止块将所述螺母在伸展方向的线性运动转换为所述运动轨道在伸展方向的线性运动。13.如权利要求12所述的致动器系统，其中，所述运动轨道在伸展方向的线性运动引起关节的伸展。14.如权利要求12所述的致动器系统，其中，所述伸展止块在允许所述螺母抵着所述伸展止块施加力的力位置和防止所述螺母抵着所述