用于髋关节助力外骨骼机器人的腿杆装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及助力机器人技术领域，具体提供一种用于髋关节助力外骨骼机器人的腿杆装置，腿杆装置包括腿杆本体、腿部绑缚模块、便捷拆装模块；便捷拆装模块包括腿部支撑板、卡接轮和卡齿组件，其中：腿部支撑板设置在腿部绑缚模块与人体腿部前侧相对的位置上；卡接轮绕第一轴线转动地设置在支撑板上，卡接轮内部形成有多齿卡接槽、且多齿卡接槽内设有朝向第一轴线凸起的啮合齿；卡齿组件设有可自卡齿组件的外周面凸出的卡齿结构，卡齿结构与啮合齿啮合，卡齿结构设置成可相对于支撑板沿人体腿部的长度方向伸缩的结构；通过卡齿组件的周向多齿与卡接轮啮合避免了连接松动，且可伸缩性以及卡接轮的旋转结构能够使其进行轴向位移和内收/外展角度的补偿。内收/外展角度的补偿。内收/外展角度的补偿。

【技术实现步骤摘要】
用于髋关节助力外骨骼机器人的腿杆装置


[0001]本专利技术涉及助力机器人
，具体提供一种用于髋关节助力外骨骼机器人的腿杆装置。

技术介绍

髋关节助力外骨骼机器人是通过外部的机构为人体髋关节的运动过程提供助力的装置，可以为人体行走、奔跑、弯腰搬运、行走康复提供辅助，具有较广的应用前景。其中，腿杆装置是机器人的重要模块之一，它起到为人体传导力与人机固定的作用，需要具备穿戴便捷、人体干涉低、结构强度可靠与结构稳定的特点；现有技术的机器人为了便于不同的人群使用，会将腿部绑缚带设置成可拆卸的结构，以便用户更换适合自身的不同规格的腿部绑缚带，但是通过便捷拆装模块连接后，长时间使用中存在卡接件与卡槽间隙扩大的情况，卡接件会左右晃动，影响穿戴者的使用体验，干扰腿部助力效果。其次，在穿戴机器人运动时，腿杆会跟随机器主体一起运动。在弯腰搬运时，腿杆会沿轴向移动，因该腿杆装置缺少轴向位移的补偿结构，弯腰时腿杆结构对大腿产生的干涉作用尤为显著，导致人体可弯腰的程度受限，再次，穿戴腿杆后，受穿戴者大腿宽度、穿戴衣物厚度的影响，腿杆会呈现不同程度的内收或外展的角度，现有腿部固定装置处缺少相应补偿。相应地，本领域需要一种新的用于髋关节助力外骨骼机器人的腿杆装置来解决上述技术问题。

技术实现思路

本专利技术旨在解决上述技术问题，即，解决现有腿杆装置的拆装处连接易松动，以及腿杆装置本身缺乏轴向和内收/外展补偿的问题。本专利技术提供一种用于髋关节助力外骨骼机器人的腿杆装置，所述腿杆装置包括腿杆本体、腿部绑缚模块、便捷拆装模块；所述便捷拆装模块包括腿部支撑板、卡接轮和卡齿组件，其中：所述腿部支撑板设置在所述腿部绑缚模块与人体腿部前侧相对的位置上；所述卡接轮绕第一轴线转动地设置在所述支撑板上，所述卡接轮内部形成有绕所述第一轴线周向分布的多齿卡接槽、且所述多齿卡接槽内设有朝向所述第一轴线凸起的啮合齿；所述第一轴线沿人体腿部前后方向延伸；所述卡齿组件与所述腿杆本体的第一端连接，所述卡齿组件设有可自所述卡齿组件的外周面凸出的卡齿结构，所述卡齿结构与所述啮合齿啮合。所述卡齿结构设置成可相对于所述支撑板沿人体腿部的长度方向伸缩的结构，以使所述卡齿组件可相对所述卡接轮沿所述腿杆本体长度方向进行调节运动；所述腿杆本体呈弯曲状，以使所述腿杆本体的第二端可绕至腰部。基于上述结构设置，便捷拆装模块通过卡齿组件的周向多齿与卡接轮啮合避免了便捷拆装模块在长期使用后出现连接处松动的情况。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述卡齿结构设置成可相对于所述支撑板沿
人体腿部的长度方向伸缩的结构，以使所述卡齿组件可相对所述卡接轮沿所述腿杆本体长度方向进行调节运动；所述腿杆本体呈弯曲状，以使所述腿杆本体的第二端可绕至腰部。基于上述结构设置，为了提升人机相融性，便捷拆装模块通过弹性连接件还可沿人体腿部的长度方向轴向位移，当腿部作出弯曲和伸展动作时，腿杆本体便会随着腿部同时动作，此时便捷拆装模块会跟随腿杆本体进行位移，从而对腿杆轴向位移进行补偿，其次，由于卡接轮可在腿部支撑板上转动，卡接后的腿杆本体可绕大腿外表面法向旋转，从而对腿杆本体内收、外展进行角度补偿。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述卡齿组件包括卡扣、弹性连接件和外壳构件：所述卡接轮上形成有用于容纳所述外壳构件的安装槽，所述外壳构件内部相对所述腿部支撑板沿人体腿部上下的方向形成有滑槽，所述滑槽内的两端分别设置有所述卡扣，所述弹性连接件设置于两个所述卡扣之间，以为两个所述卡扣提供远离彼此的支撑力，以使任意一个卡扣远离另一个卡扣的端部探出所述卡接轮的圆周面，所述卡扣底部设置有卡接齿，用于延伸到多齿卡接槽内啮合。基于上述结构设置，通过按压卡扣可带动底部的卡接齿在滑槽内伸缩，当卡齿组件安装到卡接轮内时，便可松开卡扣，此时卡扣底部的卡接齿便会伸入到多齿卡接槽内啮合固定，以达到快捷拆装的效果；并且通过滑槽固定卡扣的伸缩方向，保证便捷拆装模块能够稳定的进行轴向补偿，避免便捷拆装模块晃动。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述腿部支撑板上还设置有轴承，所述轴承与所述卡接轮通过过盈配合连接，以使所述卡接轮绕所述轴承旋转。基于上述结构设置，通过轴承连接的方式能够降低卡接轮的旋转阻尼，以便便捷拆装模块能够随着腿杆本体的活动进行角度补偿。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述卡扣的两侧还设置有卡扣导向条，所述滑槽的两侧形成有用于与所述卡扣导向条配合的卡扣导向槽。基于上述结构设置，卡扣导向条能够进一步将卡扣限位在滑槽中，以使卡扣在滑槽内压缩或拉伸弹性连接件进行滑动时，不会出现抖动的情况。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述弹性连接件为压缩弹簧，每个所述卡扣对应连接有两个所述压缩弹簧。基于上述结构设置，压缩弹簧的弹性能够满足卡扣在滑槽内的收缩，并且每个卡扣与两个压缩弹簧连接，能够进一步提高弹簧对卡扣提供的弹性支撑。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述滑槽的中间处还设置有连接块，所述连接块相对两侧所述压缩弹簧处分别设置有环形槽，用于固定连接两侧的所述压缩弹簧。基于上述结构设置，连接块作为压缩弹簧的连接点，通过环形槽能够将压缩弹簧限位，避免压缩弹簧在长期使用后出现脱落的情况。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述外壳构件包括上壳体和下壳体：所述上壳体的与所述下壳体组合处设置有铰链插销孔，用于定位所述上壳体与所述下壳体，并且可通过铰链插销将所述腿杆本体的底部安装孔与所述铰链插销孔相连接。基于上述结构设置，铰链插销孔能够将上壳体与下壳体进行定位，并与腿杆本体相连接后，腿杆本体能够绕铰链插销孔进行活动，以配合便捷拆装模块进行轴向、法向补偿。
在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述腿部绑缚模块包括口字扣、魔术贴和腿部绑缚带：所述腿部绑缚带捆绑在人体的大腿处，所述腿部绑缚带的一端设置有口字扣，用于将所述腿部绑缚带的两端穿插相连，所述腿部绑缚带上还设置有多个所述魔术贴，多个所述魔术贴分别用于粘连所述腿部绑缚带两端以及粘连所述腿部支撑板和所述腿部绑缚带。基于上述结构设置，通过口字扣将腿部绑缚带的两端穿插固定，再通过魔术贴粘固定，可将腿部绑缚带固定在人体腿部，并且通过魔术贴还可以将腿部支撑板固定，以便腿部支撑板的安装。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述腿部绑缚带为双层尼龙织物带结构，所述腿部绑缚带平铺为扇形状结构，所述腿部绑缚带两端相连为圆锥状结构，以贴合人体腿部曲线，所述魔术贴整体成正方形结构。基于上述结构设置，腿部绑缚带能够使得用户佩戴更加舒适。在上述腿杆装置的优选技术方案中，所述腿部支撑板为弯曲结构，以便贴合腿部；所述腿杆本体的顶部还形成有与外骨骼机器人连接的连接孔。基于上述结构设置，便于腿杆本体与外界的外骨骼机器人连接安装。
附图说明
下面结合附图来描述本专利技术的优选实施方式，附图中：图1示出了本专利技术的腿杆装置结构示意图；图2示出了本专利技术的腿部绑缚模块的结构示意图；图3示出了本专利技术的腿部支撑模块的结构示意图；图4示出了本专利技术的腿部支撑模块中的卡接轮的剖视图；图5示出了本专利技术的便捷拆装模块的结构示意图；图6示出了本专利技术的便捷拆装模块的爆炸图；图7示出了本专利技术的便捷拆装模块的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于髋关节助力外骨骼机器人的腿杆装置，其特征在于，所述腿杆装置包括腿杆本体、腿部绑缚模块、便捷拆装模块；所述便捷拆装模块包括腿部支撑板、卡接轮和卡齿组件，其中：所述腿部支撑板设置在所述腿部绑缚模块与人体腿部前侧相对的位置上；所述卡接轮绕第一轴线转动地设置在所述支撑板上，所述卡接轮内部形成有绕所述第一轴线周向分布的多齿卡接槽、且所述多齿卡接槽内设有朝向所述第一轴线凸起的啮合齿；所述第一轴线沿人体腿部前后方向延伸；所述卡齿组件与所述腿杆本体的第一端连接，所述卡齿组件设有可自所述卡齿组件的外周面凸出的卡齿结构，所述卡齿结构与所述啮合齿啮合，所述卡齿结构设置成可相对于所述支撑板沿人体腿部的长度方向伸缩的结构，以使所述卡尺组件可相对所述卡接轮沿所述腿杆本体长度方向进行调节运动；所述腿杆本体呈弯曲状，以使所述腿杆本体的第二端可绕至腰部。2.根据权利要求1所述的髋关节助力外骨骼机器人腿杆装置，其特征在于，所述卡齿组件包括卡扣、卡接齿、弹性连接件和外壳构件：所述卡接轮上形成有用于容纳所述外壳构件的安装槽，所述外壳构件内部相对所述腿部支撑板沿人体腿部上下的方向形成有滑槽，所述滑槽内的两端分别设置有所述卡扣，所述弹性连接件设置于两个所述卡扣之间，以为两个所述卡扣提供远离彼此的支撑力，以使任意一个卡扣远离另一个卡扣的端部探出所述卡接轮的圆周面，所述卡扣底部设置有卡接齿，用于延伸到多齿卡接槽内啮合。3.根据权利要求2所述的髋关节助力外骨骼机器人腿杆装置，其特征在于，所述腿部支撑板上还设置有轴承，所述轴承与所述卡接轮通过过盈配合连接，以使所述卡接轮绕所述轴承旋转。4.根据权利要求2所述的髋关节助力外骨骼机器人腿杆装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡君，张震宇，李昀佶，黄浩，宁业衍，刘建文，刘凯旋，许栋来，王春雷，
申请(专利权)人：上海微电机研究所中国电子科技集团公司第二十一研究所，
类型：发明
国别省市：