申请/专利权人：合肥工业大学

申请日：2024-04-28

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118219241A

主分类号：B25J9/00

分类号：B25J9/00;B25J9/16

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：本发明公开了一种基于离合式非线性并联弹性驱动器的踝关节助力外骨骼及其控制方法，该踝关节助力外骨骼包括腰部驱动单元、踝部执行单元、人机接触单元和电控单元，腰部驱动单元和踝部执行单元之间通过鲍登线传动连接；腰部驱动单元包括电机驱动装置、离合式非线性并联弹性机构和背部支撑板，电机驱动装置包括驱动电机、第一主轴和腰部滑轮；离合式非线性并联弹性机构包括非线性并联弹性机构和离合机构。本发明将外骨骼的驱动单元置于腰部，驱动单元通过鲍登线与踝部执行单元连接，从而降低了踝部的负重；通过将曲柄滑块机构与线性弹簧组成非线性并联弹性机构来模拟人体踝关节的力矩‑角度输出关系，从而更好的贴合人体踝关节的生物特性。

主权项：1.一种基于离合式非线性并联弹性驱动器的踝关节助力外骨骼，其特征在于：包括腰部驱动单元1、踝部执行单元2、人机接触单元3和电控单元4，所述腰部驱动单元1和踝部执行单元2之间通过鲍登线5传动连接；所述腰部驱动单元1包括电机驱动装置10、离合式非线性并联弹性机构11和背部支撑板12，所述电机驱动装置10包括固定连接于背部支撑板12正侧面上的驱动电机101、转动连接于背部支撑板12的正侧面上并与驱动电机101的输出轴端传动连接的第一主轴105和同轴固定于第一主轴105上的腰部滑轮108，鲍登线5的一端卷绕在腰部滑轮108上；所述离合式非线性并联弹性机构11包括非线性并联弹性机构和离合机构，所述非线性并联弹性机构包括同轴固定于第一主轴105上的曲柄1101、铰接于曲柄1101自由端上的连杆1102、固定连接于背部支撑板12的正侧面上且垂向设置的导轨组，导轨组上通过导轨滑块1109分别连接有第一滑块1104和第二滑块1105，第一滑块1104和第二滑块1105之间连接有并联弹簧1106，第一滑块1104远离并联弹簧1106的一侧与连杆1102的另一端铰接，第一滑块1104和第二滑块1105的外侧面之间还设置有与并联弹簧1106并行设置的直线位移传感器1112；所述离合机构包括固定连接于背部支撑板12正侧面上的调节电机1115、转动连接于背部支撑板12的正侧面上并与调节电机1115的输出轴端传动连接的丝杆1122、螺纹套接于丝杆1122上的螺母1123、固定连接于螺母1123上的螺母连接座1125，所述丝杆1122与第一主轴105导轨组平行设置，螺母连接座1125与第二滑块1105固定连接；所述踝部执行单元2包括小腿支撑板201、转动设置于小腿支撑板201外侧面内的扭矩传感器209、与扭矩传感器209同轴设置的踝部滑轮208和位于小腿支撑板201的内侧并与扭矩传感器209同轴设置的足部支撑板212，鲍登线5的另一端卷绕在踝部滑轮208上，所述足部支撑板212的底部固定连接有足部支架213，足部支架213的顶面上固定连接有足底板216，足底板216的顶面两端分别设置有第一薄膜压力传感器214和第二薄膜压力传感器215，小腿支撑板201和足部支撑板212的转轴之间还设置有电位计210；所述人机接触单元3包括固定连接于小腿支撑板201顶部内侧的小腿护套31、设置于小腿护套31上的小腿绑带32、连接于背部支撑板12顶部的肩部绑带33和连接于背部支撑板12两侧的腰部绑带34；所述电控单元4包括固定设置于腰部绑带34上的电控盒46、固定设置于电控盒46外侧的操作面板，所述电控盒46内分别设置有与驱动电机101连接的驱动电机控制器41和驱动电机电源43、与调节电机1115连接的调节电机控制器42和调节电机电源44，以及分别与驱动电机控制器41、调节电机控制器42、扭矩传感器209、第一薄膜压力传感器214、第二薄膜压力传感器215和电位计210相连接的单片机模块45。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 合肥工业大学 基于离合式非线性并联弹性驱动器的踝关节助力外骨骼及其控制方法

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