外骨骼机器人线缠绕驱动系统技术方案

本发明专利技术为一种外骨骼机器人线缠绕驱动系统，包括驱动组件、驱动绞盘、关节绞盘和驱动线；驱动组件具有输出轴，驱动绞盘固定在输出轴上，驱动组件促使驱动绞盘进行转动；关节绞盘设置在相应的关节处；驱动线同时缠绕在驱动绞盘和关节绞盘的外部；驱动绞盘的转动带动缠绕在其外部的驱动线作缠绕运动，通过驱动线带动关节绞盘进行同步转动，进而带动相应的关节运动。其驱动组件可以集中布置于腰部，简化了各个关节处的结构，减轻了外骨骼机器人下肢的重量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于助行的外骨骼机器人领域，尤其涉及一种外骨骼机器人线缠绕驱动系统。
技术介绍
目前下肢外骨骼机器人，就驱动模式而言，主要有链条驱动式、气动式、液压驱动式、四连杆机构、减速电机直接驱动等硬体机械驱动模式。这些驱动模式具有一个共同的特点，就是各关节均配有驱动电机，导致结构体积大、重量重等不足。中国专利技术专利CN102327173A外骨骼可穿戴下肢康复机器人，是利用谐波减速器作为驱动单元来实现关节的运动，由于谐波减速器具有一定的可逆性，即不具有完全自锁功能，使用者长久地站立时可能出现失稳缺陷，而带来安全隐患。中国专利技术专利CN1586434A可穿戴式的下肢步行外骨骼，是利用液压缸来驱动连杆从而实现关节运动，结构松散庞大，整体结构复杂，重量偏重，不适合便携和穿戴。由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种外骨骼机器人线缠绕驱动系统，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种外骨骼机器人线缠绕驱动系统，将各个关节驱动的动力装置集中在人体的腰部，以减轻外骨骼机器人下肢的重量。本专利技术的目的是这样实现的，一种外骨骼机器人线缠绕驱动系统，所述外骨骼机器人线缠绕驱动系统包括驱动组件、驱动绞盘、关节绞盘和驱动线；所述驱动组件具有输出轴，所述驱动绞盘通过单向轴承连接在所述输出轴上，所述驱动组件驱动所述驱动绞盘进行转动；所述关节绞盘设置在相应的关节处；所述驱动线同时缠绕在所述驱动绞盘和所述关节绞盘的外部；所述驱动绞盘的转动带动缠绕在其外部的所述驱动线作缠绕运动，通过所述驱动线带动所述关节绞盘进行同步转动，进而带动相应的关节运动。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动绞盘和所述关节绞盘均为圆柱体，所述驱动绞盘及所述关节绞盘的圆柱表面均设有螺旋槽，所述螺旋槽用于所述驱动线的缠绕和导向。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动绞盘由能分离的两段圆柱体轴向对接组成；第一段圆柱体与第二段圆柱体相对的对接端面上均设有压紧凹槽；所述驱动线的一部分嵌入所述压紧凹槽内并被所述两段圆柱体压紧，所述驱动线的另一部分缠绕在所述驱动绞盘及所述关节绞盘的所述螺旋槽内。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动线为环形柔性线。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动线为直线型柔性线，所述驱动线的两端分别固定有圆柱接头，所述驱动线拉直状态时所述圆柱接头的轴线与所述驱动线垂直。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一段圆柱体与第二段圆柱体的对接端面上还设有接头卡槽，所述驱动线第一端的所述圆柱接头嵌入到所述第一段圆柱体的所述接头卡槽内；所述驱动线第二端的所述圆柱接头嵌入到所述第二段圆柱体的所述接头卡槽内；所述压紧凹槽一端连接所述接头卡槽，另一端连接到所述驱动绞盘的所述螺旋槽，使所述驱动线顺着所述螺旋槽的旋向伸出到所述驱动绞盘的外部。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一段圆柱体与所述第二段圆柱体的对接端面之间还设有压紧垫片，所述压紧垫片用于辅助压紧嵌入到所述压紧凹槽内的所述驱动线。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述外骨骼机器人线缠绕驱动系统还包括定滑轮组件和张紧机构，所述定滑轮组件包括至少一个定滑轮，所述定滑轮组件用于支撑和导向所述驱动线；所述张紧机构用于向所述驱动线施加张紧力。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述驱动组件包括髋关节驱动电机和膝关节驱动电机；所述驱动绞盘包括髋关节驱动绞盘和膝关节驱动绞盘；所述关节绞盘包括髋关节绞盘和膝关节绞盘；所述驱动线包括髋关节驱动线和膝关节驱动线；所述髋关节驱动绞盘和所述膝关节驱动绞盘分别通过第一单向轴承和第二单向轴承连接在所述髋关节驱动电机的输出轴和所述膝关节驱动电机的输出轴上；所述髋关节绞盘和所述膝关节绞盘分别设在髋关节和膝关节处；所述髋关节驱动线同时缠绕在所述髋关节驱动绞盘和所述髋关节绞盘的外部，所述膝关节驱动线同时缠绕在所述膝关节驱动绞盘和所述膝关节绞盘的外部；所述髋关节驱动绞盘通过所述髋关节驱动线带动所述髋关节绞盘进行同步转动；所述膝关节驱动绞盘通过所述膝关节驱动线带动所述膝关节绞盘进行同步转动。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述髋关节驱动绞盘由能分离的第一段圆柱体与第二段圆柱体轴向对接组成；所述第一段圆柱体与第二段圆柱体的对接端面上均设有第一压紧凹槽；所述髋关节驱动绞盘的圆柱表面设有第一螺旋槽，所述第一螺旋槽用于所述髋关节驱动线的缠绕和导向；所述膝关节驱动绞盘由能分离的第三段圆柱体与第四段圆柱体轴向对接组成；所述第三段圆柱体与第四段圆柱体的对接端面上均设有第二压紧凹槽；所述膝关节驱动绞盘的圆柱表面设有第二螺旋槽，所述第二螺旋槽用于所述膝关节驱动线的缠绕和导向。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述髋关节绞盘为圆柱体，所述髋关节绞盘的圆柱表面设有第三螺旋槽；所述髋关节驱动线的一部分嵌入所述第一压紧凹槽内并被压紧固定，所述髋关节驱动线的另一部分缠绕在所述第一螺旋槽及所述第三螺旋槽内；所述膝关节绞盘为圆柱体，所述膝关节绞盘的圆柱表面设有第四螺旋槽；所述膝关节驱动线的一部分嵌入所述第二压紧凹槽内并被压紧固定，所述膝关节驱动线的另一部分缠绕在所述第二螺旋槽及所述第四螺旋槽内。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述髋关节驱动线及所述膝关节驱动线均为直线型柔性线，所述髋关节驱动线的两端分别固定有第一圆柱接头，所述髋关节驱动线拉直状态时所述第一圆柱接头的轴线与所述髋关节驱动线垂直；所述膝关节驱动线的两端分别固定有第二圆柱接头，所述膝关节驱动线拉直状态时所述第二圆柱接头的轴线与所述膝关节驱动线垂直。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述第一段圆柱体与第二段圆柱体的对接端面上设有第一接头卡槽，所述髋关节驱动线第一端的所述第一圆柱接头嵌入到所述第一段圆柱体的所述第一接头卡槽内；所述髋关节驱动线第二端的所述第一圆柱接头嵌入到所述第二段圆柱体的所述第一接头卡槽内；所述第一压紧凹槽一端连接所述第一接头卡槽，另一端连接到所述第一螺旋槽，使所述髋关节驱动线顺着所述第一螺旋槽的旋向伸出到所述髋关节驱动绞盘的外部；所述第三段圆柱体与第四段圆柱体的对接端面上设有第二接头卡槽，所述膝关节驱动线第一端的所述第二圆柱接头嵌入到所述第三段圆柱体的所述第二接头卡槽内；所述膝关节驱动线第二端的所述第二圆柱接头嵌入到所述第四段圆柱体的所述第二接头卡槽内；所述第二压紧凹槽一端连接所述第二接头卡槽，另一端连接到所述第二螺旋槽，使所述膝关节驱动线顺着所述第二螺旋槽的旋向伸出到所述膝关节驱动绞盘的外部。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述髋关节绞盘为阶梯状圆柱体，所述髋关节绞盘的中部为大直径段，所述大直径段的圆柱表面设置所述第三螺旋槽；所述髋关节绞盘的两端为小直径段，两端的所述小直径段上分别套设有分离定滑轮，所述分离定滑轮抵靠在所述大直径段的端面并能相对所述髋关节绞盘转动，所述膝关节驱动线分别绕过两端的所述分离定滑轮，所述分离定滑轮将所述髋关节绞盘的转动与所述膝关节驱动线的运动相互分离。在本专利技术的一较佳实施方式中，在所述大直径段的端面与所述分离定滑轮之间还设有减摩垫片。在本专利技术的一较佳实施方式中，所述外骨骼机器人线缠绕驱动系统还包括髋关节支撑座和髋关节支撑盖；所述髋关节支撑座包括座底和座体侧壁，所述座体侧壁垂直所述座底并围绕在所述座底四周形成一侧敞口的盒体结构；所述髋关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述外骨骼机器人线缠绕驱动系统包括驱动组件、驱动绞盘、关节绞盘和驱动线；所述驱动组件具有输出轴，所述驱动绞盘通过单向轴承连接在所述输出轴上，所述驱动组件驱动所述驱动绞盘进行转动；所述关节绞盘设置在相应的关节处；所述驱动线同时缠绕在所述驱动绞盘和所述关节绞盘的外部；所述驱动绞盘的转动带动缠绕在其外部的所述驱动线作缠绕运动，通过所述驱动线带动所述关节绞盘进行同步转动，进而带动相应的关节运动。

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述外骨骼机器人线缠绕驱动系统包括驱动组件、驱动绞盘、关节绞盘和驱动线；所述驱动组件具有输出轴，所述驱动绞盘通过单向轴承连接在所述输出轴上，所述驱动组件驱动所述驱动绞盘进行转动；所述关节绞盘设置在相应的关节处；所述驱动线同时缠绕在所述驱动绞盘和所述关节绞盘的外部；所述驱动绞盘的转动带动缠绕在其外部的所述驱动线作缠绕运动，通过所述驱动线带动所述关节绞盘进行同步转动，进而带动相应的关节运动。2.如权利要求1所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述驱动绞盘和所述关节绞盘均为圆柱体，所述驱动绞盘及所述关节绞盘的圆柱表面均设有螺旋槽，所述螺旋槽用于所述驱动线的缠绕和导向。3.如权利要求2所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述驱动绞盘由能分离的两段圆柱体轴向对接组成；第一段圆柱体与第二段圆柱体相对的对接端面上均设有压紧凹槽；所述驱动线的一部分嵌入所述压紧凹槽内并被所述两段圆柱体压紧，所述驱动线的另一部分缠绕在所述驱动绞盘及所述关节绞盘的所述螺旋槽内。4.如权利要求3所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述驱动线为环形柔性线。5.如权利要求3所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述驱动线为直线型柔性线，所述驱动线的两端分别固定有圆柱接头，所述驱动线拉直状态时所述圆柱接头的轴线与所述驱动线垂直。6.如权利要求5所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述第一段圆柱体与第二段圆柱体的对接端面上还设有接头卡槽，所述驱动线第一端的所述圆柱接头嵌入到所述第一段圆柱体的所述接头卡槽内；所述驱动线第二端的所述圆柱接头嵌入到所述第二段圆柱体的所述接头卡槽内；所述压紧凹槽一端连接所述接头卡槽，另一端连接到所述驱动绞盘的所述螺旋槽，使所述驱动线顺着所述螺旋槽的旋向伸出到所述驱动绞盘的外部。7.如权利要求6所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述第一段圆柱体与所述第二段圆柱体的对接端面之间还设有压紧垫片，所述压紧垫片用于辅助压紧嵌入到所述压紧凹槽内的所述驱动线。8.如权利要求1所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述外骨骼机器人线缠绕驱动系统还包括定滑轮组件和张紧机构，所述定滑轮组件包括至少一个定滑轮，所述定滑轮组件用于支撑和导向所述驱动线；所述张紧机构用于向所述驱动线施加张紧力。9.如权利要求1所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述驱动组件包括髋关节驱动电机和膝关节驱动电机；所述驱动绞盘包括髋关节驱动绞盘和膝关节驱动绞盘；所述关节绞盘包括髋关节绞盘和膝关节绞盘；所述驱动线包括髋关节驱动线和膝关节驱动线；所述髋关节驱动绞盘和所述膝关节驱动绞盘分别通过第一单向轴承和第二单向轴承连接在所述髋关节驱动电机的输出轴和所述膝关节驱动电机的输出轴上；所述髋关节绞盘和所述膝关节绞盘分别设在髋关节和膝关节处；所述髋关节驱动线同时缠绕在所述髋关节驱动绞盘和所述髋关节绞盘的外部，所述膝关节驱动线同时缠绕在所述膝关节驱动绞盘和所述膝关节绞盘的外部；所述髋关节驱动绞盘通过所述髋关节驱动线带动所述髋关节绞盘进行同步转动；所述膝关节驱动绞盘通过所述膝关节驱动线带动所述膝关节绞盘进行同步转动。10.如权利要求9所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述髋关节驱动绞盘由能分离的第一段圆柱体与第二段圆柱体轴向对接组成；所述第一段圆柱体与第二段圆柱体的对接端面上均设有第一压紧凹槽；所述髋关节驱动绞盘的圆柱表面设有第一螺旋槽，所述第一螺旋槽用于所述髋关节驱动线的缠绕和导向；所述膝关节驱动绞盘由能分离的第三段圆柱体与第四段圆柱体轴向对接组成；所述第三段圆柱体与第四段圆柱体的对接端面上均设有第二压紧凹槽；所述膝关节驱动绞盘的圆柱表面设有第二螺旋槽，所述第二螺旋槽用于所述膝关节驱动线的缠绕和导向。11.如权利要求10所述的外骨骼机器人线缠绕驱动系统，其特征在于，所述髋关节绞盘为圆柱体，所述髋关节绞盘的圆柱表面设有第三螺旋槽；所述髋关节驱动线的一部分嵌入所述第一压紧凹槽内并被压紧固定，所述髋关节驱动线的另一部分缠绕在所述第一螺旋槽及所述第三螺旋槽内；所述膝关节绞盘为圆柱体，所述膝关节绞盘的圆柱表面设有第四螺旋槽；所述膝关节驱动线的一部分嵌入所述第二压紧凹槽内并被压紧固定，所述膝关节驱动线的另一部分缠绕在所述第二螺旋槽及所述第四螺旋槽内。12.如权利要求11所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭安思，吴新宇，陈春杰，王灿，刘笃信，冯伟，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44