一种轻便运动助力装置执行机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及助力装置技术领域，特别是一种轻便运动助力装置执行机构。
【背景技术】
[0002]人们在生活中经常会进行上楼梯、爬山、骑自行车等运动，而这些运行都会使得膝关节承受很大的力量，长时间会损伤膝关节，而且容易引起人体疲劳，对于老年人或者负重行走的人员更是如此。随着科技水平的不断进步，出现了可穿戴式辅助机械装置，此类装置可以辅助老人和体弱者短途行走和解决在日常生活中遇到的问题；随着老龄化社会的到来，这类辅助机械将会有广阔的应用空间，在有效控制成本的情况下这类商品甚至将成为每个家庭中的必须品，普及程度很高。适用人群不仅限于尚能独立行走的中老年人，还包括需要助力支持的青壮年人。
[0003]可穿戴式辅助机械装置在机械装置中增加智能，可以经过配置耦合于穿戴者身上，能够承担穿戴者及其背负的部分负荷，这类装置也成为人机外骨骼系统。专利CN200680006514.UCN200910020107.UCN201180028332.5 以及 CN201310215174.5 均就相关装置的实现进行说明。
[0004]上述实用新型揭示的外骨骼系统及装置能够实现运动助力功能，但均实现复杂、成本高昂且很笨重，不适合大规模推广普及。如专利CN200680006514.1提及的助力装置采用液压系统来驱动，而液压系统容易泄露，不太适合面向大众推广使用。专利201120010940.0提到一种用直线电机驱动的助力装置，其直线电机安装在大小腿中间位置，重量较大，影响穿戴者腿部运动。专利201210370654.4提到的助行外骨骼装置采用电机驱动，电机安装在膝关节处，造成腿部重量沉重，不利于穿戴者运动。专利CN201410462145.3提到一种基于套索传动的膝关节助力康复装置，该装置采用套索传动，系统依靠腰部提供力量支撑。为此，该装置需要大力度固定在腰部，给穿戴者造成不适，且正常工作时套索不断运动，容易磨损，系统可靠性不高。
[0005]助力系统通常需要用到电机、减速器等动力装置以驱动人体腿部运动，而这些动力装置一般本身重量较大，动力装置安装在腿部会非常不利于人体腿部灵活运动，尤其对大腿抬腿运动带来非常不利影响。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型提供一种轻便运动助力装置执行机构，以解决上述助力装置动力装置安装在腿部会非常不利于人体腿部灵活运动，尤其对大腿抬腿运动带来非常不利影响的技术问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本实用新型提出一种轻便运动助力装置执行机构，包括大腿连接段、小腿连接段和膝关节轴，所述大腿连接段的下端和所述小腿连接段的上端通过所述膝关节轴连接；所述执行机构还包括用于驱动所述大腿连接段和所述小腿连接段伸展或弯曲的连杆传动机构，所述连杆传动机构的一端与所述大腿连接段连接，所述连杆传动机构的另一端与所述小腿连接段连接。
[0008]本实用新型的有益效果是:本实用新型的轻便运动助力装置执行机构，采用连杆传动机构来驱动大腿连接段和小腿连接段伸展或弯曲，模块化设计，装配简单、维护方便；活动部分不带传动装置，极大地简化了设计，大大增强装置可靠性和运动灵活性；在腿部没有动力装置，便于人体腿部灵活运动。
[0009]进一步，所述连杆传动机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端和第二连杆的一端通过第一连接轴连接，所述第一连杆的另一端通过动力轴与所述大腿连接段的上部连接，所述第二连杆的另一端通过第三连接轴与所述小腿连接段的上部连接，所述第一连杆上或所述大腿连接段上设有传动轴。
[0010]采用上述进一步方案的有益效果是:四杆连杆机构承受载荷大，制造非常方便，易获得较高的精度，便于轻便运动助力装置执行机构的控制。
[0011]进一步，当所述大腿连接段上设有传动轴时，所述传动轴设置在所述大腿连接段的顶端，所述传动轴通过动力系统驱动，所述传动轴驱动所述动力轴转动，所述动力轴用于驱动所述第一连杆绕其摆动，所述大腿连接段可以绕所述传动轴自由转动。
[0012]采用上述进一步方案的有益效果是:当传动轴设置在大腿连接段上，通过传动轴带动动力轴，最后驱动第一连杆绕动力轴摆动，实现大腿连接段和小腿连接段伸展或弯曲，驱动人体腿部向前移动。
[0013]进一步，当所述第一连杆上设有传动轴时，所述传动轴共用所述动力轴，所述大腿连接段可绕所述动力轴转动，所述动力轴通过动力系统驱动，所述动力轴用于驱动所述第一连杆绕其摆动。
[0014]采用上述进一步方案的有益效果是:将传动轴直接设置在第一连杆，结构比较紧凑，同时驱动比较方便。
[0015]进一步，当所述第一连杆上设有传动轴时，所述执行机构还包括第三连杆，所述第三连杆设置在所述动力轴和所述传动轴之间，并且所述动力轴和所述传动轴固定安装在第三连杆上；所述传动轴和所述动力轴通过动力系统驱动其转动，并同时驱动所述第一连杆和所述大腿连接段一起转动。
[0016]采用上述进一步方案的有益效果是:通过增加设置第三连杆，动力轴通过动力系统驱动其转动，并同时驱动第一连杆和大腿连接段一起转动，其驱动效率更高。
[0017]进一步，所述动力系统通过链条或皮带驱动所述传动轴转动。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是:通过链条或皮带驱动传动轴转动，其传动更为精确。
[0019]进一步，所述传动轴或所述动力轴上设有离合器，所述离合器的一侧通过第一链条连接到所述动力系统上，所述离合器的另一侧固定在所述传动轴或所述动力轴上。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是:通过采用离合器，可以实现动力系统上载卸载的自由切换，使得在需要动力时上载动力为人体运动提供助力，不需要动力时人体腿部相关装置可以自由摆动，不影响穿戴者的自由活动；通过采用链条或皮带等柔性传动装置，可以将电机减速器等重量较大的动力系统固定在人体腰部适当位置，使得传动轴部分薄而贴身，从而达到贴身舒适的目的；同时，所述装置可以支持更多种类电机，能够降低整个装置的成本。
[0021]进一步，所述动力系统和所述动力轴之间设有第一链轮和第二链轮，所述第一链轮安装在所述传动轴上，所述第二链轮与所述第一连杆固定连接在一起，安装在所述动力轴上，所述第二链轮通过第三链条连接所述第一链轮，所述第一链轮通过第二链条连接所述动力系统。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是:通过第一链轮来连接动力系统和动力轴，提高了执行机构的传动效率。
[0023]进一步，所述动力系统和所述传动轴之间，或所述动力系统和所述动力轴之间设有第一链轮，所述第一链轮与所述第一连杆连接在一起，固定在所述传动轴或所述动力轴上，所述动力系统通过第二链条与所述链轮连接。
[0024]采用上述进一步方案的有益效果是:通过第一链轮来连接动力系统和动力轴或传动轴，提高了执行机构的传动效率。
[0025]进一步，所述动力系统通过传动机构分成两路，分别带动第一动力链轮和第二动力链轮转动；所述动力轴上设有第二链轮和第三链轮，所述第三链轮与所述第一连杆固定在一起，所述第二链轮与所述大腿连接段固定在一起，所述第二链轮和所述第三链轮通过两个链条分别独立与所述第一动力链轮和所述第二动力链轮相连，所述动力系统通过两个链条独立控制所述第一连杆和所述大腿连接段转动。
[0026]采用上述进一步方案的有益效果是:通过动力系统可以控制腿部连杆结构形成稳定刚性支撑结构，为人体提供支撑力或推动力，增强了结构的支撑强度和可控性。
[0027]进一步，所述动力系统内设有离合器，所述离合器的一侧通固定在所述动力系统的传动轴上，所述离合器的另一侧通过传动轴、链条或皮带连接所述传动轴或所述动力轴。
[0028]采用上述进一步方案的有益效果是:通过采用离合器，可以实现动力系统上载卸载的自由切换，使得在需要动力时上载动力为人体运动提供助力，不需要动力时人体腿部相关装置可以自由摆动，不影响穿戴者的自由活动；通过采用链条或皮带等柔性传动装置，可以将电机减速器等重量较大的动力系统固定在人体腰部适当位置，使得传动轴部分薄而贴身，从而达到贴身舒适的目的；同时，所述装置可以支持更多种类电机，能够降低整个装置的成本。
[0029]进一步，所述动力系统带有离合器，所述离合器固定在所述动力系统内，所述离合器的一侧通过传动轴、链条或皮带连接所述动力系统，另所述离合器的另一侧和所述第一链轮通过第二链条连接。
[0030]采用上述进一步方案的有益效果是:通过采用离合器，可以实现动力系统上载卸载的自由切换，使得在需要动力时上载动力为人体运动提供助力，不需要动力时人体腿部相关装置可以自由摆动，不影响穿戴者的自由活动；通过采用链条或皮带等柔性传动装置，可以将电机减速器等重量较大的动力系统固定在人体腰部适当位置，使得传动轴部分薄而贴身，从而达到贴身舒适的目的；同时，所述装置可以支持更多种类电机，能够降低整个装置的成本。
[0031]进一步，所述动力系统带有离合器，所述离合器固定在所述动力系统内，所述离合器的一侧通过传动轴、链条或皮带连接所述动力系统，所述离合器的另一侧和所述第一链轮通过第二链条连接。
[0032]采用上述进一步方案的有益效果是:通过采用离合器，可以实现动力系统上载卸载的自由切换，使得在需要动力时上载动力为人体运动提供助力，不需要动力时人体腿部相关装置可以自由摆动，不影响穿戴者的自由活