[实用新型]一种柔性可离合外骨骼关节致动器

说明书

本实用新型提供一种柔性可离合外骨骼关节致动器，安装于与人体下肢的平行并联的矫形器外骨骼的大腿和小腿之间，用于提供关节非使能状态时的被动顺应性和单边出线的结构，包括：内部安装有电机定子的电机底座、设置于电机定子内部的电机转子、依次连接的输出部和减速器以及贯穿电机定子、减速器和输出部的旋转部，其中，输出部包括：输出盘、外圈转角反馈板、第一磁环、多个磁编码线性传感、小腿锁紧连接盘、碟簧以及关节绝对转角反馈杆，减速器包括：小腿连接盘、减速器刚轮、减速器柔轮以及减速器波发生器，旋转部包括：转子连接件、轴承组、中空定心轴以及关节绝对运动反馈轴。本实用新型降低了结构的复杂性和重量，提高了整体安全性和可靠性。

技术领域

本实用新型属于智能机械关节旋转致动器领域，具体涉及一种柔性可离合外骨骼关节致动器。

背景技术

下肢外骨骼与动力矫形器等智能化下肢辅具是对老年人、残疾人及相关运动功能障碍人士具有辅助行走与助力助行功能的辅助器械。关节致动器是下肢辅具实现辅助功能的重要元器件。目前，这类下肢辅具较为常见的关节驱动形式是电机驱动方式。一方面，为了提高驱动效率和输出扭矩，电机驱动的关节致动器通常采用具有较高减速比的减速机构(如谐波减速器)，这就造成关节体积自重较大，且在关节非使能状态缺乏必要的被动顺应性；另一方面，辅具的控制器需要借助额外安装的扭矩、关节转角传感器模块来感知致动关节的运行状态，但由于缺乏结构一体式设计，会进一步提高关节结构复杂性，而未经优化的传感元件走线，可能造成传感器信息丢失进而降低辅具设备整体的安全性与可靠性。

授权号CN209319777U的中国实用新型授权专利提出了一种可快速分离的外骨骼机器人关节。其采用非中空的驱动电机，通过连接轴驱动谐波减速器使减速器输出法兰转动，并通过离合装置实现减速器输出法兰与输出架板之间的衔接与分离。但该实用新型提出的关节缺乏冲击保护器件，容易损坏减速机构；整体轴向尺寸较大且缺乏必要的传感反馈器件，不利于外骨骼的运动控制。

授权号CN106313104B的中国实用新型专利提出了一种可分离式串联弹性关节，采用谐波减速器与弹性元件传动，并具有关节角度测量机构。但其关节离合是基于多边型弹性体内外圈的过载分离，其特性依赖于零部件的设计参数，且无法主动分离。

综上，需要设计一种能够解决上述问题的关节致动器。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种柔性可离合外骨骼关节致动器。

本实用新型提供了一种柔性可离合外骨骼关节致动器，安装于与人体下肢的平行并联的矫形器外骨骼的大腿和小腿之间，具有这样的特征，包括：内部安装有电机定子的电机定子底座、设置于电机定子内部的电机转子、依次连接的输出部和减速器以及贯穿电机定子、减速器和输出部的旋转部，其中，输出部包括：输出盘，由输出盘内圈、输出盘外圈以及多条轮辐组成；输出盘外圈转角反馈板，安装于输出盘外圈的外侧；第一磁环，安装于输出盘外圈转角反馈板上；多个磁编码线性传感器，安装于输出盘内圈上，与第一磁环配合，用于检测输出盘内圈和输出盘外圈的转动差异值，进而根据输出盘的扭矩模量计算出施加在输出盘上的扭矩大小；小腿锁紧连接盘，连接于输出盘外圈上；碟簧，设置于输出盘外圈与小腿锁紧连接盘之间；以及关节绝对转角反馈杆，呈人字形，安装于小腿锁紧连接盘上，减速器包括：小腿连接盘，通过小腿锁紧连接盘固定；减速器刚轮，与轴承安装座固定连接；减速器柔轮，设置于小腿连接盘内部；以及减速器波发生器，设置于减速器柔轮内部；旋转部包括：转子连接件，与电机转子固定连接；轴承组，设置于转子连接件内部，用于承担径向载荷和少许轴向载荷；中空定心轴，呈三段阶梯状，设置于轴承组内部，且一端穿过电机定子底座，另一端穿过输出盘内圈内孔通过定心轴紧固螺母固定；以及关节绝对运动反馈轴，设置于中空定心轴内部，一端从电机定子底座的一端穿过，另一端从输出盘内圈的内孔穿过，通过螺钉固定于小腿连接盘上的关节绝对转角反馈杆的凹槽内。