[发明专利]一种电机横置的助行外骨骼机器人

说明书

技术领域

本发明涉及医疗康复器械技术领域，特别是一种电机横置的助行外骨骼机器人。

背景技术

目前外骨骼普遍采用电机轴与人体关节转动轴线同轴的布置方式，此方式必然使得关节处有一个巨大的减速器和电机，使外骨骼不便于人穿戴。此外，如果需要更大的力量，关节处会更大 。

中国专利申请号为201310572075.2，公开了穿戴式下肢外骨骼康复机器人所述髋膝驱动关节部件，主要包括关节支撑件、减速器、电机、轴承、输出轴、编码盘，并结合其附图1可以看出，电机主轴与关节转动轴线同轴，为了提供更大的输出扭矩，则必然会加大电机功率，其体积也随之加大，导致电机在水平方向占用空间太大，从而使得机器人的整体占用空间增大，若要缩减占用空间，则输出扭矩必然受到限制。

目前虽有少数外骨骼机器人采用锥齿轮，但几乎都是开式的锥齿轮传动。此方案完全没有实用意义，原因如下：（1）、外骨骼为人所穿戴，齿轮暴露在外面，完全不能够满足安全需要求，一旦人体某个部位接触齿轮，后果严重；（2）、开式锥齿轮传动效率低下；（3）开式锥齿轮传动不适合外骨骼的应用环境，很容易搅入异物。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种体积小且输出转矩高、操作方便和可靠性高的电机横置的助行外骨骼机器人。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种电机横置的助行外骨骼机器人，它包括腰部固定装置、大腿固定装置、大腿驱动机构、膝盖固定装置、小腿固定装置、小腿驱动机构、弹性踝关节和鞋底，所述的腰部固定装置的中部设置有人体宽度调节机构，腰部固定装置的两端设置有人体厚度调节机构，人体厚度调节机构的端部通过铰销铰接有大腿连杆转动固定座，人体厚度调节机构与大腿连杆转动固定座铰接处的外侧通过弹性钢片连接，所述的大腿固定装置的上端转动安装在大腿连杆转动固定座的外侧，大腿驱动机构固定安装于大腿固定装置的外侧，并与大腿连杆转动固定座传动连接，大腿驱动机构顺沿大腿固定装置的长度方向设置，大腿固定装置的下端内侧设置有膝盖固定装置，所述的小腿固定装置设置于膝盖固定装置的下方，小腿驱动机构固定安装在小腿固定装置的外侧，并与大腿固定装置的下端传动连接，小腿驱动机构顺沿小腿固定装置的长度方向设置，所述的弹性踝关节上端固定安装在小腿固定装置上，下端与鞋底连接。

所述的腰部固定装置的两侧分别还设置有腰部绑缚装置。

所述的大腿驱动机构和小腿驱动机构的上端分别设置有有关节限位台阶。

所述的大腿驱动机构和小腿驱动机构均包括外壳和设置于外壳内部的驱动电机、减速器、主动锥齿轮以及从动锥齿轮，驱动电机的输出轴与减速器的输入轴传动连接，减速器的输出轴与主动锥齿轮传动连接，主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合。

所述的弹性踝关节包括调节连杆、转轴、踝连杆、限位壳和弹簧，调节连杆的上端固定在小腿固定装置上，下端通过转轴与踝连杆连接，踝连杆的一侧设置有限位壳，限位壳内安装有可使踝连杆自动复位的弹簧。

所述的从动锥齿轮的尾部还设置有编码器。

本发明具有以下优点：

1、驱动机构分别采用锥齿轮结构，将大腿驱动机构和小腿驱动机构分别顺沿大腿固定装置和小腿固定装置的长度方向设置，并将驱动机构与大腿固定装置或小腿固定装置作成一体，不仅可以减小机器人的体积，还使得外骨骼可以选择功率更大的电机来达到更大的力量，在大小腿连杆厚度不大于65mm的情况下，能够提供高达120N·m的额定输出扭矩，并且能够降低成本。

2、本发明分别设置有人体宽度调节机构和人体厚度调节机构，可适用于不同体型的用户，且其都是通过螺栓插入不同的螺纹孔来实现调节的功能，操作简单，使得用户的适应速度加快。

3、将驱动电机、减速器、主动锥齿轮以及从动锥齿轮设置与外壳内部，确保使用者安全，而且比开式锥齿轮传动效率更高，更能够增加传动可靠性。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为本发明的侧面结构示意图；

图3 为图2中B-B剖视结构示意图；

图4 为腰部固定装置的结构示意图；

图5 为驱动机构的剖视结构示意图；

图6 为驱动机构的结构示意图；

图7 为弹性踝关节的结构示意图