[实用新型]一种多运动轴膝关节外骨骼结构

说明书

本实用新型公开了一种多运动轴膝关节外骨骼结构，具体涉及仿生膝关节技术领域，膝关节外骨骼结构由小腿构件、连杆机构、大腿构件、橡胶缓冲座以及驱动机构组成，所述连杆机构位于小腿构件和大腿构件之间，所述小腿构件通过连杆机构与大腿构件连接，所述驱动机构的底端设置在大腿构件的一侧并且通过橡胶缓冲座与小腿构件相连接，所述连杆机构包括通过螺栓固定在所述小腿构件一端的连接板，且连接板的外侧壁前后端分别设有支座，且两个支座的外部设有第一连接杆和第二连接杆，本实用新型的缓冲性能良好、多运动轴且能使运动瞬心与小腿摆动角度符合人体的仿生膝关节外骨骼结构，贴合性好，舒适性提高。

技术领域

本实用新型涉及仿生膝关节技术领域，具体涉及一种多运动轴膝关节外骨骼结构。

背景技术

在人体外骨骼与双足机器人领域，仿生膝关节是重要的功能部件，它可以帮助人体实现站立的支撑和行走时的灵活自然步态，膝关节的运动很复杂，胫骨关节可以沿着四个轴运动，包括屈伸、内旋外旋和内收外展自由度以及前后平移的自由度，其中，膝关节在矢状面的运动是膝关节最主要的运动，其他运动在屈伸运动达到一定角度的时候才会发生，一般的仿生膝关节只需研究矢状面上的屈伸运动，自然人腿膝关节的转动中心会随屈伸动作而移动，即转动运动中心是变化的，当小腿运动到不同角度时，其转动瞬心轴不同，整个运动过程中小腿转动中心呈现一条J型曲线，多轴膝关节相比于单轴膝关节有着与生俱来的优势，就是运动轨迹可以与人体下肢膝关节的运动轨迹尽可能的接近；

现有的膝关节外骨骼仍然有对人体冲击力大、运动瞬心位置与小腿摆动角度不够对应的各种缺陷，如申请号CN201911093203.9的中国专利申请公开了一种套索人工肌肉驱动式膝关节外骨骼装置，在装置中通过单轴模拟膝关节运动，使用套索进行缓冲，这种结构虽然避免了电机启停的冲击，但其单轴结构使外骨骼运动时易与人体偏离，降低了人体的舒适性。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种多运动轴膝关节外骨骼结构，旨在解决现有的膝关节外骨骼仍然有对人体冲击力大、运动瞬心位置与小腿摆动角度不够对应的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种多运动轴膝关节外骨骼结构，膝关节外骨骼结构由小腿构件、连杆机构、大腿构件、橡胶缓冲座以及驱动机构组成，所述连杆机构位于小腿构件和大腿构件之间，所述小腿构件通过连杆机构与大腿构件连接，所述驱动机构的底端设置在大腿构件的一侧并且通过橡胶缓冲座与小腿构件相连接，所述连杆机构包括通过螺栓固定在所述小腿构件一端的连接板，且连接板的外侧壁前后端分别设有支座，且两个支座的外部设有第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆和第二连接杆在运动面上交叉布置，所述支座与第一连接杆、第一连接杆与大腿构件之间以及支座与第二连接杆、第二连接杆与大腿构件分别用铰链机构相连接；

四个所述的铰链机构的结构均一致，其中一个所述铰链机构包括设置在支座内部的第一自润滑轴承，且第一自润滑轴承的内部插接有铰链转轴，所述铰链转轴为阶梯轴，其较粗部分与第一自润滑轴承的内圈配合，其较细部分与第二连接杆相配合，所述铰链转轴的两端端部均开设有螺纹孔，所述支座远离铰链转轴的一侧插接有与铰链转轴相螺纹连接的防脱螺栓，且防脱螺栓与支座之间设有大垫片，所述第二连接杆的一端套设有铰链转轴的外部，且第二连接杆的另一端设有铰链转轴相螺纹连接的紧固螺栓，所述紧固螺栓与第二连接杆之间设有小垫片。

进一步的，所述小腿构件和大腿构件的板面前端、第一连接杆与第二连接杆的外部以及两个支座的外部均开设有与连杆机构相对应的铰链孔，所述铰链转轴的粗端长度比所述大腿构件以及支座上的铰链孔处的厚度长，且铰链转轴的细端长度比第一连接杆、第二连接杆铰链孔处的厚度短。

进一步的，所述第一连接杆的靠近连接板的一端锪平有凹槽，所述大腿构件靠近第二连接杆处的铰链孔处锪平有凹槽。

进一步的，所述橡胶缓冲座均包括橡胶轴承座与固定螺栓，所述橡胶轴承座分别通过固定螺栓固定在小腿构件上。