[发明专利]一种单源仿生动力膝关节及其实现方法

权利要求书

1.一种单源仿生动力膝关节，所述单源仿生动力膝关节包括：电机输出轴、小腿传动同步齿轮、同步带、小腿传动单向轴承、小腿连接轴、小腿膝关节啮合齿轮、大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一至第三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮、电机、大腿连接架、小腿连接架、轴承组件以及膝关节支架；其特征在于，所述电机连接电机输出轴；所述电机输出轴与大腿传动同步齿轮的内圈过盈配合；所述大腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，大腿传动单向轴承的外圈与大腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；所述第二大腿连接轴的顶端与大腿传动单向轴承的内圈过盈配合；所述第二大腿连接轴的底端与第三锥齿轮过盈配合；所述第三锥齿轮与第二锥齿轮的顶端90°齿轮啮合；所述第二锥齿轮的底端与第一锥齿轮90°齿轮啮合；所述第一锥齿轮与第一大腿连接轴的顶端过盈配合；所述第一大腿连接轴的底端与大腿膝关节啮合齿轮的内圈过盈配合；所述大腿膝关节啮合齿轮与小腿膝关节啮合齿轮通过齿轮啮合；所述小腿膝关节啮合齿轮的内圈与小腿连接轴的底端过盈配合；所述小腿连接轴的顶端与小腿传动单向轴承的内圈过盈配合；所述小腿传动同步齿轮的底部具有凹陷，小腿传动单向轴承的外圈与小腿传动同步齿轮的凹陷过盈配合；所述小腿传动同步齿轮与大腿传动同步齿轮的外圈与同步带啮合；所述大腿膝关节啮合齿轮、第一大腿连接轴、第一和三锥齿轮、第二大腿连接轴、大腿传动单向轴承、大腿传动同步齿轮以及电机输出轴均共轴，以电机输出轴为大腿中心轴；所述小腿传动同步齿轮、小腿传动单向轴承、小腿连接轴和小腿膝关节啮合齿轮均共轴，小腿连接轴为小腿中心轴；大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；所述小腿传动同步齿轮、大腿传动同步齿轮、第一至第三锥齿轮、小腿连接轴的中部分别通过轴承组件安装固定在膝关节支架上；所述电机安装在膝关节支架上；所述大腿膝关节啮合齿轮与大腿连接架固定连接；所述小腿膝关节啮合齿轮与小腿连接架固定连接。

2.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述大腿连接架包括大腿固定连杆和大腿固定绷带；其中，所述大腿固定连杆的一端与大腿膝关节啮合齿轮固定连接，另一端设置大腿固定绷带，通过大腿固定绷带固定在大腿上。

3.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述小腿连接架包括小腿固定连杆和小腿固定绷带；其中，所述小腿固定连杆的一端与小腿膝关节啮合齿轮固定连接，另一端设置小腿固定绷带，通过小腿固定绷带固定在小腿上。

4.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述膝关节支架包括：膝关节外壳支架、电机固定端盖、轴承固定端盖和固定梁；其中，所述电机固定端盖与膝关节外壳支架固定连接；轴承固定端盖与膝关节外壳支架固定连接；所述固定梁与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合连接；所述固定梁设置在第一大腿连接轴、第一至第三锥齿轮和第二大腿连接轴与小腿连接轴之间，以固定大腿中心轴与小腿中心轴互相平行；所述电机固定在电机固定端盖上。

5.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述轴承组件包括第一至第六深沟球轴承；其中，所述小腿传动同步齿轮的外圈与第一深沟球轴承的内圈过盈配合；所述大腿传动同步齿轮的外圈与第二深沟球轴承的内圈过盈配合；所述小腿连接轴的中部与第三深沟球轴承的内圈过盈配合；所述第一至第三锥齿轮的外圈分别与第四至第六深沟球轴承的内圈过盈配合；所述第一深沟球轴承的外圈与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合，并通过轴承固定端盖压紧；所述第二深沟球轴承的外圈与膝关节外壳支架的安装孔过盈配合，并通过电机固定端盖压紧；所述第三深沟球轴承的外圈与固定梁的安装孔通过过盈配合连接；所述第四至第六深沟球轴承的外圈分别与固定梁的安装孔过盈配合连接。

6.如权利要求1所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述小腿传动单向轴承与大腿传动单向轴承均只能在一个方向上转动时传递力，而在相反的方向上转动时不传递力，二者的转动方向相反。

7.如权利要求6所述的单源仿生动力膝关节，其特征在于，所述大腿传动单向轴承在第一方向转动时传递力而在第二方向转动时不传递力，同时，小腿传动单向轴承在第二方向转动时传递力而在第一方向转动时不传递力。