人体仿生膝关节、髋关节传动系统的制作方法

文档序号:12089215阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,包括传动单元(1-2),以及分别固定于该传动单元顶部、底部的动力单元(1-1)、运动输出单元(1-3);传动单元包括输入模块和输出模块,传动单元顶部、运动输出单元底部分别设有与其他仿生腿部结构件相接的卡槽;其中,传动单元的输入模块、输出模块分别与动力单元、运动输出单元连接,通过传动单元将动力单元输入的高速旋转运动转化为符合人体膝关节在人体矢状面内的低速旋转运动,通过运动输出单元将该低速旋转运动传递至其他仿生腿部结构件。

2.如权利要求1所述的人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,该传动系统在人体矢状面内的投影尺寸不超过人体膝关节的投影大小,且该传动系统在人体冠状面内的投影宽度小于60mm。

3.如权利要求2所述的人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,所述动力单元(1-1)包括电动机、电动机控制器及电源;其中,电动机控制器、电源均与电动机电连接,电动机控制器用于控制电动机的转动速速和转动角度;电动机控制器、电源与电动机集成排布于动力单元内部,或者将电动机控制器和电源外置、仅电动机位于动力单元内部。

4.如权利要求3所述的人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,所述传动单元(1-2)还包括齿轮基座(1-203)、谐波减速器(1-205)以及外壳;其中,齿轮基座具有类h型横截面,动力单元(1-1)固定在齿轮基座顶部,谐波减速器固定于齿轮基座两侧壁底部,且谐波减速器上半部分位于齿轮基座两侧壁之间的空间内,输出模块、输入模块分别与谐波减速器的输入端、输出端相接;齿轮基座与位于最外侧的外壳活动连接,两者之间发生相对转动;所述用于连接其他仿生腿部结构件的卡槽位于齿轮基座顶部。

5.如权利要求4所述的人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,所述传动单元的输出模块包括编码器(1-204)以及至少两个编码器齿轮;编码器齿轮均位于齿轮基座(1-203)靠近谐波减速器(1-205)输出端的同一侧且共平面设置,其中一个编码器齿轮(1-201)与谐波减速器的输出端固接且共轴设置,还有一个编码器齿轮(1-202)与编码器的转轴固定连接,编码器齿轮之间通过传动将谐波减速器输出端的运动传递至编码器,该编码器将关节转动速度和转动角度反馈于电动机控制器。

6.如权利要求5所述的人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,所述传动单元的输入模块包括限位块(1-208)、限位开关(1-212)以及至少两个输入齿轮;输入齿轮均位于齿轮基座(1-203)靠近谐波减速器(1-205)输入端的同一侧且共平面设置,其中一个输入齿轮(1-206)固定在齿轮基座顶部且直接与电动机相连,还有一个输出齿轮(1-207)位于齿轮基座侧壁底部且与谐波减速器输入端固接且同轴设置,输入齿轮之间通过传动将电动机的高速旋转运动传递到谐波减速器输入端;限位块与谐波减速器的输出端固接,该限位块与靠近谐波减速器输入端的齿轮基座侧壁位于同一平面内且随谐波减速器的输出端旋转,当限位块与齿轮基座侧壁接触时,限制谐波减速器输出端的转动范围;限位开关(1-212)安装在限位块上,且位于限位块与运动输出单元(1-3)发生抵触的两个接触面上,在抵触发生时,限位开关导通,电动机控制器将停下电动机并控制电动机往反方向略微转动。

7.如权利要求6所述的人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,所述传动单元的外壳包括两侧板(1-209、1-210)和固定轴盘(1-211),该固定轴盘包括固定轴和位于该固定轴上的固定盘;两侧板呈类圆形,两侧板底部均设有用于与运动输出单元相连的螺纹孔位;固定轴两端分别与两侧板中部固定连接,固定盘的直径与两侧板相匹配;谐波减速器穿过固定轴且位于固定盘与第二侧板(1-210)之间,编码器齿轮(1-202)穿过固定轴且位于固定盘与第一侧板(1-209)之间,编码器齿轮(1-202)通过固定盘上设置的通孔与谐波减速器输出端形成固接,编码器齿轮(1-202)、谐波减速器输出端均与固定盘固接;输入齿轮(1-207)穿过固定轴后与谐波减速器输入端固接,输入齿轮(1-207)与固定轴盘同轴设置,该输入齿轮与固定轴盘间发生相对旋转。

8.如权利要求4所述的人体仿生膝关节传动系统,其特征在于,所述运动输出单元(1-3)连同传动单元外壳相对于齿轮基座(1-203)和与该运动输出单元连接的其他人体仿生腿部结构件存在转动。

9.一种人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,包括传动单元(2-2),以及均位于该传动单元内部的动力模块(2-1)、运动输出模块(2-3);传动单元包括输入模块和输出模块,传动单元顶部设有与人体仿生腰部结构件的连接接口,运动输出单元底部设有与其他人体仿生腿部结构件相接的卡槽(2-303);其中,传动单元的输入模块、输出模块分别与动力单元、运动输出单元连接;通过传动单元将动力单元输入的高速旋转运动转化为符合人体髋关节在人体矢状面内的低速旋转运动,通过运动输出单元将该低速旋转运动传递至人体其他仿生腿部结构件。

10.如权利要求9所述的人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,该传动系统在人体矢状面内的投影尺寸不超过人体髋关节的投影大小,且该传动系统在人体冠状面内的投影宽度小于60mm。

11.如权利要求10所述的人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,所述动力单元(2-1)包括电动机、电动机控制器及电源,该动力单元靠近传动单元(2-2)顶部设置;其中,电动机控制器、电源均与电动机电连接,电动机控制器用于控制电动机的转动速速和转动角度;电动机控制器、电源与电动机集成排布于动力单元内部,或者将电动机控制器和电源外置、仅电动机位于动力单元内部。

12.如权利要求11所述的人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,所述传动单元(2-2)还包括谐波减速器(2-209)及外壳;其中,外壳为顶部封闭、底部及侧边开敞的壳体结构,包括均呈U型的两侧壁(2-205、2-206);谐波减速器位于运动输出单元内部且运动输出单元与谐波减速器的输出端固定连接;传动单元的输出模块、输入模块、动力单元及运动输出单元均位于外壳内部。

13.如权利要求12所述的的人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,所述传动单元的输出模块包括编码器(2-204)以及至少两个编码器齿轮;编码器的转轴所在端直接与第一编码器齿轮(2-201)连接、另一端固定在外壳第一侧壁(2-205)上;编码器齿轮均共平面排布,其中第二编码器齿轮(2-203)通过运动输出单元与谐波减速器(2-209)输出端共轴固定连接,编码器齿轮之间通过传动将谐波减速器输出端的运动传递至编码器,该编码器将关节转动速度和转动角度反馈于电动机控制器。

14.如权利要求12所述的人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,所述传动单元的输入模块包括限位块(2-210)以及至少两个输入齿轮;输入齿轮均共平面排布,其中一个输入齿轮(2-207)直接与电动机相连,还有一个输入齿轮(2-208)与谐波减速器(2-209)输入端固接且同轴设置,输入齿轮之间通过传动将电动机的高速旋转运动传递到谐波减速器输入端;限位块(2-210)为整体呈圆环状的阶梯形结构,限位块与外壳第一侧板(2-205)固定连接,该限位块与谐波减速器同圆心设置。

15.如权利要求14所述的人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,所述运动输出单元(2-3)还包括两侧板(2-301、2-302),谐波减速器(2-209)位于两侧板之间,两侧板边缘均设有用于固定谐波减速器输出端的通孔;其中,第一侧板(2-301)的中部设有通孔,在该通孔内侧局部设置弧形突起,当限位块(2-210)与该弧形突起接触时,限制谐波减速器输出端的转动范围;所述传动单元的输入模块还包括限位开关(2-211),该限位开关(2-211)安装在限位块(2-210)上且位于限位块与运动输出单元发生抵触的两个接触面上,当抵触发生时,限位开关导通,电动机控制器将停下电动机并控制电动机往反方向略微转动。

16.如权利要求14所述的人体仿生髋关节传动系统,其特征在于,所述运动输出单元(2-3)连同与该运动输出单元固接的其他人体仿生腿部结构件,相对于传动单元外壳存在相对转动。

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