[实用新型]一种下肢外骨骼机器人髋关节机械结构

说明书

本实用新型提供一种下肢外骨骼机器人髋关节机械结构包括冠状面自由度模块、连杆模块、水平面自由度模块和矢状面自由度模块；冠状面自由度模块包括髋关节基体零件和背部构件，髋关节基体零件和背部构件铰接以形成一个冠状面内的转动自由度；水平面自由度模块包括弧形导轨和滑块模组，弧形导轨固定设置在髋关节基体零件上，滑块模组滑动设置在弧形导轨上以形成一个水平面内的转动自由度；连杆模块包括长连杆和短连杆，长连杆的一端和短连杆的一端铰接，长连杆的另一端与滑块模组铰接，短连杆的另一端与髋关节基体零件铰接；矢状面自由度模块与滑块模组固定连接。本髋关节机械结构能使外骨骼机体髋关节运动与人体髋关节运动高度契合。

技术领域

本实用新型涉及外骨骼机器人领域，特别涉及一种下肢外骨骼机器人髋关节机械结构。

背景技术

外骨骼机器人可以广泛应用于军事及民用领域，尤其作为未来高科技武器装备的重要发展方向，对未来战场的格局有举足轻重的作用，因此当前外骨骼机器人是各发达国家及众多发展中国家的重点机器人研究领域，国内各科研院所及高校也对其做了大量的研究，各相关外骨骼产品及样机层出不穷，在相关技术取得不断进步的同时，外骨骼先进机械结构设计技术仍是制约外骨骼样机各项性能的关键技术，而其中外骨骼髋关节的结构设计是整机结构设计的重要组成部分。

目前国内的各种外骨骼样机机体普遍无法做到与人体运动的高度贴合，其原因大多为样机机体自由度位置与人体相应自由度位置不一致，特别是髋关节自由度位置不一致，由于人体单边髋关节具有三个转动自由度，其旋转中心交于一点，而通常要使样机髋关节三个转动自由度的旋转中心交于一点并与人体髋关节自由度交点一致十分困难。因此，设计开发一种能较好解决上述问题的新型下肢外骨骼机器人髋关节模块化机械结构是十分有必要的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种下肢外骨骼机器人髋关节机械结构，本髋关节机械结构能使外骨骼机器人的髋关节自由度与人体髋关节自由度位置高度一致，使外骨骼机体髋关节运动与人体髋关节运动高度契合。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种下肢外骨骼机器人髋关节机械结构包括冠状面自由度模块、连杆模块、水平面自由度模块和矢状面自由度模块；所述冠状面自由度模块包括髋关节基体零件和背部构件，所述髋关节基体零件和所述背部构件铰接以形成一个冠状面内的转动自由度；所述水平面自由度模块包括弧形导轨和滑块模组，所述弧形导轨固定设置在所述髋关节基体零件上，所述滑块模组滑动设置在所述弧形导轨上以形成一个水平面内的转动自由度；所述连杆模块包括长连杆和短连杆，所述长连杆的一端和所述短连杆的一端铰接，所述长连杆的另一端与所述滑块模组铰接，所述短连杆的另一端与所述髋关节基体零件铰接；所述矢状面自由度模块与所述滑块模组固定连接，所述矢状面自由度模块中的电机模块具有矢状面内的转动自由度。

进一步地，所述冠状面自由度模块还包括转动轴、第一磁环、第一载体零件、带座轴承模块、第一霍尔传感器探头和第二载体零件；所述髋关节基体零件包括水平弧形件和竖直连接件，所述水平弧形件的一端与所述竖直连接件垂直固定连接，所述弧形导轨固定设置在所述水平弧形件上，所述短连杆的另一端与所述竖直连接件铰接；所述带座轴承模块固定设置在所述背部构件上，所述转动轴穿过所述带座轴承模块和所述竖直连接件的一端以将所述髋关节基体零件和所述背部构件铰接，从而形成所述冠状面内的转动自由度；所述第一磁环固定设置在所述第一载体零件上，所述第一载体零件固定设置在所述转动轴上，且所述第一磁环和所述第一载体零件均位于所述带座轴承模块和所述竖直连接件之间；所述第一霍尔传感器探头固定设置在所述第二载体零件上，所述第二载体零件固定设置在所述背部构件上，且所述第一霍尔传感器探头靠近所述第一磁环的径向外缘；优选地，所述第一霍尔传感器探头与所述第一磁环的径向外缘的距离为1.5mm-2.5mm；优选地，所述第一霍尔传感器探头与所述第一磁环的径向外缘的距离为2mm。