一种下肢外骨骼助力系统的制作方法

1.本发明涉及机器人外骨骼技术领域，尤其涉及一种下肢外骨骼助力系统。


背景技术：

2.机器人可穿戴外骨骼通过助力可达到良好甚至省力的穿戴活动效果，但是传动的电机驱动方式，助力效果受到电机性能的限制，且同时，且在需要大扭矩和高速活动的情况下，助力系统的助力方式侧重点并不相同，重量高负载的情况下则需要大扭矩负荷，对活动速度没有过快的要求，毕竟高负载的情况下需要更加小心的运动，而高速运动时，大部分情况下使处于低负载的情况，因此无需较大的扭矩，但是目前单一的电机驱动机构无法满足上述不同场景的需求，为此提供一种下肢外骨骼助力系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种下肢外骨骼助力系统。
4.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种下肢外骨骼助力系统，包括与固定部转动连接的下肢，还包括，抬腿増力机构，抬腿増力机构位于下肢与固定部的连接处，所述抬腿増力机构包括第一杆件、第一拨动杆、第一电机、第一滑槽、第一丝杆，所述第一电机的中轴外侧壁上沿径向连接有第一杆件，第一杆件的内侧沿第一滑槽滑动连接有第一拨动杆，所述第一拨动杆由第一丝杆驱动，第一拨动杆用于按压下肢上连接板的一端；蹬腿増力机构，位于连接板的另一端，且所述蹬腿増力机构的结构与抬腿増力机构一致，抬腿増力机构用于对抬腿时进行助力，蹬腿増力机构用于对蹬腿时进行増力；二次増力机构，所述二次増力机构位于连接板上且靠近端部的位置处，其中，所述二次増力机构通过抬腿増力机构或蹬腿増力机构的拨动杆配合，利用连接转动的角度变化，进行力矩放大，实现助力。
5.优选的，所述抬腿増力机构还包括第一丝杆电机，所述第一丝杆电机用于驱动第一丝杆，其中，所述第一丝杆与第一杆件和第一拨动杆平行，所述第一丝杆贯穿第一拨动杆的内部并利用螺纹驱动第一拨动杆。
6.优选的，所述蹬腿増力机构和抬腿増力机构以连接板的中点对称分布，其中，蹬腿増力机构包括第二杆件、第二拨动杆、第二电机、第二滑槽、第二丝杆以及第二丝杆电机，所述第一电机的中轴外侧壁上沿径向连接有第二杆件，第二杆件的内侧沿第二滑槽滑动连接有第二拨动杆，所述第二拨动杆由第二丝杆驱动，第二拨动杆用于按压连接板的另一端，第二丝杆电机用于驱动第二丝杆。
7.优选的，所述二次増力机构位于连接板的顶部，所述二次増力机构包括腔体，所述腔体的内侧安装有上下移动的下压板，所述下压板底面的中部安装有第一支撑杆，所述第一支撑杆的底端转动连接有两个对称的连接转动，所述连接转动的末端转动连接有插板，插板插设在限位块的内侧，所述限位块顺着第三滑槽滑动，所述限位块的内侧安装有用于
抬升连接转动的弹簧。
8.优选的，所述腔体的敞口端安装有对下压板限位的挡板。
9.优选的，所述第三滑槽与连接板平行的设置在腔体的内壁。
10.优选的，两个所述连接转动之间夹角为120~140度。
11.优选的，所述下肢的底部安装有弹性连接器，所述弹性连接器具体为波纹弹簧。
12.优选的，所述蹬腿増力机构的第二电机固定在外壳体的内壁，所述外壳体通过连接件与固定部固定连接，所述第一电机与固定部固定连接。
13.本发明至少具备以下有益效果：本发明通过调整驱动电机与下肢的联动位置，进而实现动力臂和阻力臂比例的调整，进而满足不同情况下对扭矩和转速的不同要求，且当联动位置接近连接板端部的极限时，此时仍需要继续增加扭矩力矩时，可通过二次増力机构进一步放大扭矩力矩，进而满足扭矩力矩需要，同时该部分符合逻辑和工学设计，二次増力机构部分无需额外的电力驱动部件进行驱动，只需与抬腿増力机构和蹬腿増力机构配合就行，结构简单使用，易于后期维护，且可有效的增加外骨骼的助力效果，满足不同场景的使用需求。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本发明的示意图；图2为连接板的爆炸示意图；图3为抬腿増力机构和蹬腿増力机构的爆炸示意图；图4为本发明二次増力机构的剖视图；图5为本发明行走的步态示意图。
16.图中：1、固定部；2、外壳体；3、下肢；4、弹性连接器；5、连接板；100、抬腿増力机构；101、第一杆件；102、第一拨动杆；103、第一电机；104、第一滑槽；105、第一丝杆；106、第一丝杆电机；200、蹬腿増力机构；201、第二杆件；202、第二拨动杆；203、第二电机；204、第二滑槽；205、第二丝杆；206、第二丝杆电机；300、二次増力机构；301、下压板；302、挡板；303、第一支撑杆；304、连接转动；305、第三滑槽；306、限位块；307、弹簧；308、腔体。
具体实施方式
17.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
18.参照图1-5，一种下肢外骨骼助力系统，包括与固定部1转动连接的下肢3，下肢3的底部安装有弹性连接器4，弹性连接器4具体为波纹弹簧，用于增加容错率和更好的吸收冲击力，还包括，抬腿増力机构100，抬腿増力机构100位于下肢3与固定部1的连接处，抬腿増力机构100包括第一杆件101、第一拨动杆102、第一电机103、第一滑槽104、第一丝杆105，第一电
机103的中轴外侧壁上沿径向连接有第一杆件101，第一杆件101的内侧沿第一滑槽104滑动连接有第一拨动杆102，第一拨动杆102由第一丝杆105驱动，第一拨动杆102用于按压下肢3上连接板5的一端，抬腿増力机构100还包括第一丝杆电机106，第一丝杆电机106用于驱动第一丝杆105，其中，第一丝杆105与第一杆件101和第一拨动杆102平行，第一丝杆105贯穿第一拨动杆102的内部并利用螺纹驱动第一拨动杆102；蹬腿増力机构200，位于连接板5的另一端，且蹬腿増力机构200的结构与抬腿増力机构100一致；并且，蹬腿増力机构200和抬腿増力机构100以连接板5的中点对称分布，其中，蹬腿増力机构200包括第二杆件201、第二拨动杆202、第二电机203、第二滑槽204、第二丝杆205以及第二丝杆电机206，第一电机103的中轴外侧壁上沿径向连接有第二杆件201，第二杆件201的内侧沿第二滑槽204滑动连接有第二拨动杆202，第二拨动杆202由第二丝杆205驱动，第二拨动杆202用于按压连接板5的另一端，第二丝杆电机206用于驱动第二丝杆205；抬腿増力机构100用于对抬腿时进行助力，蹬腿増力机构200用于对蹬腿时进行増力；二次増力机构300，二次増力机构300位于连接板5上且靠近端部的位置处，其中，二次増力机构300通过抬腿増力机构100或蹬腿増力机构200的拨动杆配合，利用连接转动304的角度变化，进行力矩放大，实现助力，通过调整驱动电机与下肢3的联动位置，进而实现动力臂和阻力臂比例的调整，进而满足不同情况下对扭矩和转速的不同要求，且当联动位置接近连接板5端部的极限时，此时仍需要继续增加扭矩力矩时，可通过二次増力机构300进一步放大扭矩力矩，进而满足扭矩力矩需要，同时该部分符合逻辑和工学设计，二次増力机构300部分无需额外的电力驱动部件进行驱动，只需与抬腿増力机构100和蹬腿増力机构200配合就行，结构简单使用，易于后期维护，且可有效的增加外骨骼的助力效果，满足不同场景的使用需求。
19.进一步的，二次増力机构300位于连接板5的顶部，二次増力机构300包括腔体308，腔体308的内侧安装有上下移动的下压板301，下压板301底面的中部安装有第一支撑杆303，第一支撑杆303的底端转动连接有两个对称的连接转动304，连接转动304的末端转动连接有插板，插板插设在限位块306的内侧，限位块306顺着第三滑槽305滑动，第三滑槽305与连接板5平行的设置在腔体308的内壁，限位块306的内侧安装有用于抬升连接转动304的弹簧307。
20.进一步的，腔体308的敞口端安装有对下压板301限位的挡板302。
21.进一步的，两个连接转动304之间夹角为120~140度，当301下压后，连接转动304的夹角扩大10~30度，力矩可放大3~6倍。
22.进一步的，蹬腿増力机构200的第二电机203固定在外壳体2的内壁，外壳体2通过连接件与固定部1固定连接，第一电机103与固定部1固定连接。
23.本方案具备以下工作过程：在运行时，下肢外骨骼包括触地、支撑、蹬伸、摆动这几个步态，其中抬腿和蹬腿两个步态是运动时最为费力的两个步态，抬腿时，通过第一电机103驱动第一拨动杆102摆动，第一拨动杆102摆动的同时按压连接板5，使得下肢3逆时针转动进行抬腿，其中第一丝杆电机106转动，利用螺纹即可使得第一拨动杆102沿着第一滑槽104进行互动，进而改变转动时第一拨动杆102的角速度，同时改变驱动下肢3的动力臂和阻
力臂的比例，进而满足不同的使用需求，需要大扭矩时，第一拨动杆102向连接板5的端部移动，降低角速度，增加动力臂，同时转速降低，可增加扭矩，当第一拨动杆102移动至二次増力机构300上时，此时向下按压，使得挡板302扩张，同时限位块306顺着第三滑槽305向两端移动，角度的改变可大力矩；同理，蹬腿时需要第二电机203驱动第二拨动杆202下压连接板5的另一端，需要蹬腿时增加扭矩将第二拨动杆202移动连接板5的端部下压对应的二次増力机构300即可；通过调整驱动电机与下肢3的联动位置，进而实现动力臂和阻力臂比例的调整，进而满足不同情况下对扭矩和转速的不同要求，且当联动位置接近连接板5端部的极限时，此时仍需要继续增加扭矩力矩时，可通过二次増力机构300进一步放大扭矩力矩，进而满足扭矩力矩需要，同时该部分符合逻辑和工学设计，二次増力机构300部分无需额外的电力驱动部件进行驱动，只需与抬腿増力机构100和蹬腿増力机构200配合就行，结构简单使用，易于后期维护，且可有效的增加外骨骼的助力效果，满足不同场景的使用需求。
24.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。