[发明专利]一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构

说明书

本发明涉及一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，属于可穿戴设备技术领域。依次由髋部异构的柔索传动机构、负载多级可调的下肢转接机构以及柔索动力传动机构等结构部件组成。本发明依据人体髋部和大腿肢体运动的自由度特点及可达范围，包容人体下肢步态特性的运动需求，可实现人机穿戴运动承载的舒适性、灵活性及适应性，体积小，轻便可靠。

技术领域

本发明属于可穿戴设备技术领域，具体涉及一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构。

背景技术

外骨骼助力技术的迅猛发展促使了外骨骼机器人的应用发展，可极大缓解人体作业的疲累及体能的高消耗。目前，外骨骼机器人髋部机构多是基于链条式、气动式、液压式、电机直驱等驱动方式，造成髋部自由度匹配程度不理想，体积庞大，结构复杂，影响穿戴运动时的轻便性、灵活性和舒适性。

专利文献CN106236518B公布了一种外骨骼机器人线缠绕驱动髋关节，包括髋关节支撑座、髋关节支撑盖、髋关节绞盘、大腿支撑座、大腿支撑盖及离合定位组件。离合定位组件采用离合器套、离合器芯、压缩弹簧以及钢珠与髋关节支撑座、髋关节支撑盖、髋关节绞盘上的梯形花键槽配合，通过离合器芯表面的钢珠活动装置驱动钢珠伸出或回缩，结构简单，锁定和解锁操作方便。本发明的不足之处在于髋关节自由度配置不足，而且该机构结构复杂，对加工精度及安装要求较高。

专利文献CN212399567U公布了一种髋关节结构及外骨骼机器人，在现有髋关节本体可以实现屈伸自由度的基础上增加了：第一连接杆可以带动髋关节本体以第二连接杆为中心，沿着第一方向进行转动；根据力的传递作用，第二连接杆带动第一连接杆以及髋关节本体以固定件为中心，沿着第二方向进行转动，从而髋关节实现上述三个自由度的转动。本发明的不足之处在于髋关节机构体积过大，缺少下肢内外旋转自由度，而且配置的自由度和人体相应自由度的空间位置距离较远，容易造成人机运动干涉、阻力过大等不舒适现象。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：提供一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，结合人体髋部和大腿肢体运动的自由度特点及可达范围，包容人体下肢步态特性的运动需求。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种柔索驱动的仿生异构多自由度外骨骼髋部机构，其特征在于，包括：髋部异构的柔索传动机构1、负载多级可调的下肢转接机构2以及柔索动力传动机构3；

所述髋部异构的柔索传动机构1包括：调节件11、第一连接销12、内摆件13、外摆件14、钢丝导向架15、钢丝轨道16、钢丝压块17、第一螺钉18、钢丝盖板19；

所述负载多级可调的下肢转接机构2包括：内外旋转件21、台阶螺钉22、下肢转接板24；

所述柔索动力传动机构3包括：柔索内芯31、柔索外套32、柔索固定头33；

所述调节件11一端设置在背架上，另一端通过第一连接销12连接内摆件13，所述内摆件13下端连接外摆件14，所述钢丝导向架15固定在外摆件14上；

所述钢丝轨道16为左右对称的扇形件，其下部为向外凸起的圆柱面，所述钢丝压块17通过第一螺钉18设置在钢丝轨道16上，所述钢丝盖板19固定在钢丝轨道16上，固定端连接外摆件14且与外摆件14上的下端定位面平齐，同时弧形钢丝盖板19的内侧面与钢丝轨道16的弧形轨道相切；

所述内外旋转件21设有弧形定位面，与钢丝轨道16的内弧面相配合，内外旋转件21下部设有台阶孔，台阶孔通过台阶螺钉22连接下肢转接板24；

所述柔索固定头33设置在钢丝导向架15上，所述柔索固定头33通过柔索外套32套设柔索内芯31，所述柔索内芯31穿过钢丝轨道16通过钢丝压块17进行压紧固定。