[发明专利]一种下肢助力外骨骼装置及其动力关节装置

权利要求书

1.一种动力关节装置，包括关节主体和动力装置，所述关节主体包括上臂和下臂，所述下臂的上部为两侧开口的空腔，其特征在于，所述空腔的两侧外壁上分别套接有第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承外分别套接有第一轴承套和第二轴承套，所述第一轴承套和第二轴承套具有柄部，且均通过各自的柄部与上臂连接；所述动力装置包括电机、减速机以及驱动输出臂，所述电机连接于位于下臂空腔一侧的电机连接板上，下臂空腔的另一侧连接第一电机盖板，所述第一电机盖板和电机连接板将所述空腔的两侧开口封闭形成封闭腔，所述电机位于封闭腔内，电机的输出轴的一端靠近第一电机盖板，另一端穿过所述电机连接板并与减速机的动力输入端相连；所述驱动输出臂的中下部与减速机的动力输出端相连，所述驱动输出臂的上部与上臂或第二轴承套相连，

所述上臂和下臂在一个平面内相对转动，所述动力关节装置还包括测量装置，所述测量装置包括第一角度测量装置，所述第一角度测量装置包括第一磁体和第一磁场感应电路，所述第一磁体连接电机输出轴的一端，并靠近第一电机盖板；所述第一磁场感应电路设置于第一电机盖板的内侧，并靠近所述第一磁体；所述电机旋转带动电机输出轴旋转，进而带动第一磁体旋转，所述第一磁场感应电路通过感应第一磁体的转动角度从而可以测量电机相对下臂的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的动力关节装置，其特征在于，所述测量装置还包括力传感器，所述力传感器的一端与驱动输出臂连接，另一端与上臂或第二轴承套连接；所述电机转动带动减速机的动力输出端转动，进而带动驱动输出臂转动，驱动输出臂转动使得力传感器推动与其连接的上臂转动；通过所述力传感器测量上臂和驱动输出臂之间的相互作用力从而可以计算出电机的输出扭矩。

3.根据权利要求2所述的动力关节装置，其特征在于，所述力传感器与上臂通过触碰方式连接，所述上臂具有能够容纳力传感器一端的容纳腔，所述驱动输出臂的转动带动力传感器碰触上臂容纳腔的内壁，从而带动所述上臂摆动。

4.根据权利要求3所述的动力关节装置，其特征在于：所述力传感器与驱动输出臂之间、所述力传感器与上臂或第二轴承套之间设置有绝缘垫。

5.根据权利要求1所述的动力关节装置，其特征在于，所述测量装置还包括第二角度测量装置，所述第二角度测量装置包括第二磁体和第二磁场感应电路，所述第一电机盖板的外侧设置有固定于第一轴承套上的第二电机盖板，所述第二磁体设置于第二电机盖板的内侧；所述第二磁场感应电路设置于第一电机盖板的外侧，即靠近第二电机盖板的一侧；所述上臂和下臂的相对转动带动第二磁体与第二磁场感应电路相对转动，所述第二磁场感应电路通过感应其与第二磁体的相对磁场角度，进而可以测量上臂和下臂之间的相对转动角度。

6.根据权利要求1-5任一项所述的动力关节装置，其特征在于，所述上臂和下臂分别在伸展和收缩方向接触形成限位，所述上臂和下臂接触限位处设置有由缓冲耐磨材料形成的伸展限位耐磨压块和弯曲限位耐磨压块。

7.根据权利要求6所述的动力关节装置，其特征在于：所述缓冲耐磨材料为尼龙、聚四氟乙烯、铁基聚四氟乙烯、聚四氟乙烯覆铜或橡胶中的任一种。

8.根据权利要求1所述的动力关节装置，其特征在于：所述第一电机盖板采用导磁性材料制成。

9.根据权利要求1所述的动力关节装置，其特征在于：所述电机输出轴采用非导磁材料制成。

10.一种下肢助力外骨骼装置，其特征在于，包括助力支架、能源系统和控制系统，所述助力支架包括由权利要求1-9任一项所述的动力关节装置，所述能源系统与电机和控制系统电连接，为两者提供能源；所述控制系统与电机电连接，直接控制电机的转动。