[发明专利]一种用于可穿戴外骨骼关节处的角度检测导电滑环

说明书

本发明提供的用于可穿戴外骨骼关节处的角度检测导电滑环，涉及可穿戴设备技术领域，包括盒体和设置在盒体内驱动模组、转子杆、转子模块和定子模块，转子杆在驱动模组的驱动下具有相对于盒体转动的自由度；转子模块包括连接于转子杆的转子PCB板和设置在转子PCB板上的弹簧针和霍尔传感器，定子模块包括定子PCB板、连接于定子PCB板的定子模块出线端子和连接于盒体的磁柱，其中，定子PCB板与转子PCB板相对且平行，定子PCB板靠近转子PCB板的板面上嵌设有铜片滑环，铜片滑环与弹簧针适配并构成若干导电滑环，磁柱与霍尔传感器适配构成角度检测绝对编码器；导电滑环实现本发明结构内部导电，角度检测绝对编码器集成在本发明结构上实现关节角度检测的简易化。

技术领域

本发明涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种用于可穿戴外骨骼关节处的角度检测导电滑环。

背景技术

外骨骼原来指生物学中保护生物内部柔软器官的一种坚硬外部结构，而现在外骨骼机器人是指一类模仿人体运动状态、加强人体运动能力的、集仿生学与人机工效学的机械装置，穿戴于人体肢体外侧，可以提高人们在行走耐久性、负重能力等特定方面的能力。其应用领域十分广泛，在军事领域上，可以提高士兵的运动灵活性、机动性、负重能力等；在医疗领域，可以帮助下肢肌无力或其他残疾患者进行康复训练；在民用领域，可以帮助穿戴者提高搬运重物能力，提高行走耐久性等。

目前现有外骨骼中，主要应用存在经过转动关节处的线材进行通讯，因为若采用无线通信，会有数据延时、数据中断的情况出现。由于关节存在转动角度，经过关节处的线材需要留有转动余量，这也常常导致线材外露影响外骨骼整体外观。同时，现有外骨骼的膝、髋关节屈伸转动方向，大部分都会布置角度检测元件，如增量式编码器、绝对编码器等，以实时测量关节转动角度，这也导致关节处的结构复杂度会提升。因此，对外骨骼的膝、髋关节等位置进行结构改进以适应走线的难度较大，工序也十分复杂。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于可穿戴外骨骼关节处的角度检测导电滑环，解决外骨骼关节处电气线材难以走线的问题；同时，本发明的角度检测导电滑环集成角度检测绝对编码器，解决外骨骼关节角度检测导致的结构复杂性问题。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种用于可穿戴外骨骼关节处的角度检测导电滑环，包括盒体、驱动模组、转子杆、转子模块和定子模块；

所述驱动模组固设在盒体内侧壁上，所述转子杆连接于驱动模组的输出端，所述转子杆在驱动模组的驱动下具有相对于盒体转动的自由度；

所述转子模块连接于转子杆，包括转子PCB板、若干弹簧针和霍尔传感器，所述转子PCB板固连于转子杆，所述若干弹簧针和霍尔传感器分别安装在转子PCB板远离转子杆侧板面上，所述若干弹簧针布置在转子PCB板板面的同一直线上，并且依次靠近霍尔传感器；

所述定子模块固设在盒体内，位于转子模块远离驱动模组侧，包括定子模块出线端子、定子PCB板和磁柱；所述定子PCB板与转子PCB板板面相对且相互平行，所述定子PCB板远离转子PCB板的板面连接于盒体，所述定子PCB板靠近转子PCB板的板面上嵌设有若干同心的铜片滑环，所述铜片滑环的数量与弹簧针数量相等，并且位于同一直线的若干弹簧针对应抵触于同一径向上的若干铜片滑环，构成若干导电滑环；所述磁柱设置在铜片滑环的圆心位置，磁柱连接于盒体板面，并且磁柱位置对应于霍尔传感器，构成角度检测绝对编码器；所述定子模块出线端子设置在定子PCB板侧边上，电连接于定子PCB板；

所述盒体上还设置有转子线材出口和定子线材出口，所述转子线材出口用于通过电连接于转子模块的线材，所述定子线材出口用于通过电连接于定子模块的线材。

进一步的，所述盒体由动力仓和定子盖构成；所述驱动模组设置在动力仓内，驱动模组的输出端贯穿于动力仓侧壁，所述转子杆安装在动力仓外侧；所述定子盖盖设于动力仓靠近转子杆的侧壁，定子盖的凸缘连接于动力仓侧壁，并与动力仓侧壁构成安装仓；所述转子模块和定子模块分别设置在安装仓内；