[实用新型]一种无源外骨骼机器人的大转矩力关节结构

说明书

本实用新型公开一种无源外骨骼机器人的大转矩力关节结构，其包括关节转臂、关节基座、卷簧、卷簧座及固定盖，所述关节转臂、关节基座、关节端盖、卷簧、卷簧座及固定盖，所述卷簧与所述关节转臂之间形成有至少两节转轴，两节转轴分别对应主动卷簧旋转轴和从动卷簧旋转轴，所述主动卷簧旋转轴用于与所述卷簧连接，所述从动旋转轴用于与所述关节转臂连接，所述主动卷簧旋转轴与所述从动卷簧旋转轴之间设有行星轮机构，使得主动卷簧旋转轴与从动卷簧旋转轴之间的扭矩力扩大，从而使用者在穿着具有本关节结构的外骨骼机器人可以进行高负荷、往复性的蹲起搬运等工作，工作机能得以提升。

技术领域

本实用新型涉及无源外骨骼机器人技术领域，具体涉及一种无源外骨骼机器人的大转矩力关节结构。

背景技术

随着社会发展，全球老龄化、医疗康复以及抢险救灾等问题愈发突出，外骨骼机器人作为一种能够辅助并增强人体机能的穿戴式机器人，其可以将人体的智力与机器人的体力进行完美结合，实现单纯机器人完成不了的复杂运动，具有非常广泛的应用前景。

面向外骨骼关节是外骨骼机器人研究的重要分支，主要用于辅助人体上下肢负重方面的助力。主动有源外骨骼指利用传感器感知人体运动意图，并通过控制程序驱动执行机构将力施加于穿戴者，但现阶段由于意图感知、柔顺控制等的技术瓶颈，经常会引起穿戴者的不适，同时由于其系统复杂，存在可靠性低、成本高、续航短、穿戴体验差的缺点。因此，被动无源的外骨骼慢慢成为主流方案之一，被动无源外骨骼的关节结构主要采用具有势能的卷簧结构连接可以相互转动的关节转臂和关节基座，由于轴连接式的弹性驱动，使得转矩力限制在10N以内，无法满足关节反作用输出助力的需求，此外，由于考虑关节质量、体积比例的原由，导致大转臂的设计也无法实现，因此在质量、体积比受限的情况下，大转矩的外骨骼关节结构亟需解决。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种无源外骨骼机器人的大转矩力关节结构，为增强无源外骨骼下肢关节结构的大转矩辅助力进行负重行走、蹲起搬运等工作提供解决方案，使得使用者可以进行往复高负荷关节运动的舒适工作，降低疲劳度。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种无源外骨骼机器人的大转矩力关节结构，其包括关节转臂、关节基座、卷簧、卷簧座及固定盖，所述关节转臂、关节基座、关节端盖、卷簧、卷簧座及固定盖，所述关节转臂和所述关节基座转动连接，所述卷簧安装于所述卷簧座内，所述卷簧安装于所述关节基座内，并且通过安装于所述关节基座侧面固定，所述关节端盖用于将卷簧座封装于所述关节基座内；

所述卷簧与所述关节转臂之间形成有至少两节转轴，两节转轴分别对应主动卷簧旋转轴和从动卷簧旋转轴，所述主动卷簧旋转轴用于与所述卷簧连接，所述从动旋转轴用于与所述关节转臂连接，所述主动卷簧旋转轴与所述从动卷簧旋转轴之间设有行星轮机构，使得主动卷簧旋转轴与从动卷簧旋转轴之间的扭矩力扩大。

在一些优选的实施方式中，所述主动卷簧旋转轴与所述从动卷簧旋转轴具有同一转动自由度，该转动自由度对应一个转动轴线，所述行星轮结构也具有所述转动轴线。

在一些优选的实施方式中，所述行星轮机构为安装于所述关节端盖内的三个行星轮，在三个所述的行星轮靠近所述关节转臂的一侧安装有三角架，该三角架的的三个角侧分别通过销轴插接所述行星轮内，并且与之转动连接，所述三角架的中心设有安装孔，所述安装孔用于与所述从动卷簧旋转轴连接；还包括位于三个行星轮之间与之啮合的恒星轮，所述恒星轮中心与所述主动卷簧旋转轴固定连接。

在一些优选的实施方式中，所述三角架具有所述转动轴线。

在一些优选的实施方式中，三个所述的行星轮直径相同。

在一些优选的实施方式中，所述恒星轮的直径小于所述行星轮的直径。

在一些优选的实施方式中，所述从动卷簧旋转轴上形成有阶梯轴段一，所述阶梯轴段一的直径大于所述从动卷簧旋转轴的直径，使得从动卷簧旋转轴较高的强度。