[发明专利]摩擦阻尼驱动器及外骨骼

说明书

本发明公开了一种摩擦阻尼驱动器，包括绞盘以及驱动绞盘旋转的驱动装置，绞盘上绕有用于传递助力的力传输部件；设置在绞盘上的被锁止部件，设置在驱动装置输出端的锁止部件和第一摩擦部件，以及设置在锁止部件上，可与第一摩擦部件相互作用产生摩擦力的第二摩擦部件；当驱动装置不提供驱动力，并相对于绞盘反向旋转时，在第一摩擦部件和第二摩擦部件之间摩擦力的作用下，锁止部件释放被锁止部件，使得驱动装置与绞盘双向解锁；当驱动装置提供驱动力，并带动锁止部件正向转动时，在第二摩擦部件和第一摩擦部件之间所产生的摩擦力作用下，锁止部件将被锁止部件迅速地单向锁止，从而将驱动装置与绞盘单向锁止。

技术领域

本发明涉及一种助力外骨骼的驱动装置，尤其是一种摩擦阻尼驱动器，以及具有该摩擦阻尼驱动器的助力外骨骼。

背景技术

助力外骨骼是一种新型的现代化可穿戴装置，这种装置融合了多种信息、控制系统以及传感系统集于一身,为助力外骨骼的穿戴者提供了相应的控制功能，能够协助穿戴者更高效地完成各项任务(例如，承重、搬运等)。目前，助力外骨骼的驱动方式有液压助力和电机助力等。其中，电机助力技术是目前采用最常用的驱动方式。

为了降低外骨骼在执行端(例如踝关节、膝关节或手臂等)质量和惯性，通常在设计外骨骼时，采用拉线形式的柔性力传输部件将电机的转矩转化为拉力并柔性传输至外骨骼执行端。然而，由于拉线(包括钢丝、绳索或编织带等)可高效的传递拉力，却不能传递推力。因此，为了确保拉线可以被可靠的拉出和收回，优选在驱动机构至执行机构中串联弹性元件，例如弹簧，从而得到相应的串联弹性驱动装置。串联弹性驱动装置的优点是驱动装置本身具有机械刚度，电机的助力转矩会通过串联的弹簧柔性的传递至外骨骼执行端，如果人体的运动意图和外骨骼的预定位置不相符，系统固有的允许外骨骼的预定位置和外骨骼执行机构实际位置之间存在偏差。但其缺点是串联机构会降低系统整体的响应频率，当人体需要较大助力时，串联机构始终存在一定的延时。鉴于此，并联弹性驱动器应运而生，其通过在拉线机构的输入端并联设置驱动机构和弹性机构，并在驱动机构和缠绕拉线的绞盘之间设置离心离合器，当驱动机构提供助力时，通过该离心离合器将驱动机构与拉线机构的绞盘相连，当驱动机构停止提供助力时，通过该离心离合器断开驱动机构与拉线机构的绞盘之间的连接。虽然，驱动机构不工作时，驱动机构和拉线机构中缠绕力传输部件，即拉线的绞盘完全解锁，但离心离合器的啮合条件是驱动机构(如电机)的输出端必须要达到足够大的转速，才能够使离心离合器中棘爪的离心力克服棘爪的复位力，从而与绞盘上的棘轮啮合以实现电机到绞盘的转矩传递。这就使得当驱动机构，如电机输出端的转速不高的情况下，离心离合器啮合的时机会有所滞后，并且，由于输出端带有较大转速，因此，离心离合器啮合瞬间会给绞盘带来较大的冲击力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种助力外骨骼的摩擦阻尼驱动器及外骨骼，部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，提高用户体验。

为部分地解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一方面，在于提供了一种摩擦阻尼驱动器，包括绞盘以及驱动绞盘旋转的驱动装置，所述绞盘上绕有用于传递助力的力传输部件；其特征在于：还包括设置在所述绞盘上的被锁止部件，设置在所述驱动装置输出端的锁止部件和第一摩擦部件，以及设置在所述锁止部件上，可与所述第一摩擦部件相互作用产生摩擦力的第二摩擦部件；

当所述驱动装置不提供驱动力，并相对于所述绞盘反向旋转时，使得所述第二摩擦部件相对于所述第一摩擦部件旋转运动，并在第一摩擦部件和第二摩擦部件之间产生摩擦力，从而在所述第一摩擦部件和所述第二摩擦部件之间摩擦力的作用下，所述锁止部件释放所述被锁止部件，使得所述驱动装置与所述绞盘双向解锁；

当所述驱动装置提供驱动力，并带动所述锁止部件正向转动时，使得所述第二摩擦部件相对于所述第一摩擦部件旋转运动，并在所述第一摩擦部件和所述第二摩擦部件之间产生摩擦力，从而在所述第一摩擦部件和所述第二摩擦部件之间所产生的摩擦力作用下，所述锁止部件将所述被锁止部件迅速地单向锁止，从而将所述驱动装置与所述绞盘单向锁止。