[发明专利]一种无驱动的穿戴式膝关节助力外骨骼机器人

权利要求书

1.一种无驱动的穿戴式膝关节助力外骨骼机器人，其特征在于，包括大腿固定机构(1)、小腿固定机构(6)、离合机构(2)、以及两侧大腿支架(5)；

其中，每侧大腿支架(5)下部通过膝关节回转机构(3)活动连接有小腿支架(4)，且大腿固定机构(1)、小腿固定机构(6)分别滑动固定于大腿支架(5)上部、小腿支架(4)下部；所述离合机构(2)设置于人体外侧的大腿支架(5)上，且该侧小腿支架(4)上设置有正向拉伸弹簧(8)、反向拉伸弹簧(7)；所述正向拉伸弹簧(8)、反向拉伸弹簧(7)上分别连接有正向旋转钢丝绳(9)、反向旋转钢丝绳(10)，通过正向旋转钢丝绳(9)、反向旋转钢丝绳(10)穿过膝关节回转机构(3)后与离合机构(2)相连提供膝关节回转时的弯曲锁紧与伸展助力；

所述离合机构(2)包括相对布置的正面基座(215)、反面基座(214)以及安装于正面基座(215)、反面基座(214)之间的棘爪轴(210)、正向绕线轮(22)、反向绕线轮(26)、正向棘轮(23)、反向棘轮(25)；

其中，所述正向绕线轮(22)、反向绕线轮(26)对称分布在棘爪轴(210)两侧，正向棘轮(23)、反向棘轮(25)分别与正向绕线轮(22)、反向绕线轮(26)同轴同步转动安装；所述棘爪轴(210)上套接有正向棘爪(24)、反向棘爪(28)，正向旋转钢丝绳(9)、反向旋转钢丝绳(10)分别绕接于正向绕线轮(22)、反向绕线轮(26)上；

所述正向绕线轮(22)、反向绕线轮(26)分别与正面基座(215)、反面基座(214)贴合的一侧设置有环形凹槽，环形凹槽内分别设置有与正面基座(215)、反面基座(214)相连的正向扭转弹簧(21)、反向扭转弹簧(27)；所述正向绕线轮(22)上沿正向棘轮(23)的圆周外侧布置有锁紧节点挡销(216)、解锁节点挡销(217)，分别通过锁紧节点挡销(216)、解锁节点挡销(217)拨动正向棘爪(24)实现正向棘爪(24)与正向棘轮(23)啮合状态、反向棘爪(28)与反向棘轮(25)啮合状态的切换。

2.根据权利要求1所述的一种无驱动的穿戴式膝关节助力外骨骼机器人，其特征在于，所述正向棘轮(23)下方设置有止动底座(212)，且止动底座(212)上连接有弹簧柱塞(211)，通过弹簧柱塞(211)上端的弹性弧面抵住正向棘爪(24)底部圆弧面实现正向棘爪(24)转动时的弹性限位。

3.根据权利要求2所述的一种无驱动的穿戴式膝关节助力外骨骼机器人，其特征在于，所述止动底座(212)下方设置有导向滑轮(213)，通过导向滑轮(213)实现反向旋转钢丝绳(10)从反向绕线轮(26)至膝关节回转机构(3)的导向。

4.根据权利要求1所述的一种无驱动的穿戴式膝关节助力外骨骼机器人，其特征在于，所述膝关节回转机构(3)包括大腿回转轴(34)、小腿回转轴(32)、大腿回转固定盘、小腿回转固定盘(31)、正向过渡滑轮(35)、反向过渡滑轮(310)、编码器(39)以及编码器固定盘(37)；

其中，所述小腿回转轴(32)通过内接轴承套接于大腿回转轴(34)一端内，其外端与小腿回转固定盘(31)固定；所述大腿回转固定盘固定于大腿回转轴(34)外侧，且正向过渡滑轮(35)、反向过渡滑轮(310)通过外接轴承套接于大腿回转轴(34)外侧；大腿回转轴(34)通过大腿回转固定盘与大腿支架(5)固定，小腿回转轴(32)通过小腿回转固定盘(31)与小腿支架(4)固定；所述编码器(39)通过编码器固定盘(37)固定于大腿回转轴(34)另一端，通过编码器(39)测量大腿回转轴(34)与小腿回转轴(32)相对转动的角度。

5.根据权利要求1所述的一种无驱动的穿戴式膝关节助力外骨骼机器人，其特征在于，所述大腿固定机构(1)包括大腿固定基座(51)和大腿弹性绑带(53)，且大腿固定基座(51)上开设有与大腿支架(5)相适配的滑槽，通过大腿快拆固定夹(52)实现大腿支架(5)与该滑槽的滑动固定。

6.根据权利要求1所述的一种无驱动的穿戴式膝关节助力外骨骼机器人，其特征在于，所述小腿固定机构(6)包括小腿固定基座(61)和小腿弹性绑带(63)，且小腿固定基座(61)上开设有与小腿支架(4)相适配的滑槽，通过小腿快拆固定夹(62)实现大腿支架(5)与该滑槽的滑动固定。