CN106309082A - 一种轻便运动助力装置执行机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及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。本发明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。

Description

一种轻便运动助力装置执行机构

技术领域

本发明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

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。

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CN200680006514.1、CN200910020107.1、CN201180028332.5以及CN201310215174.5均就相关装置的实现进行说明。

上述发明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。

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。

发明内容

本发明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。

为了解决上述技术问题，本发明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。

本发明的有益效果是：本发明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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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通过传动机构分成两路分别和所述第一动力链轮和所述第二动力链轮连接。

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。

进一步，所述第一连杆上固定设有第一齿轮，所述第一齿轮和所述第一链轮固定连接；所述大腿连接段上端固定连接有与所述动力轴共轴的第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮紧密咬合；所述动力轴和所述传动轴固定安装在第三连杆上。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过齿轮传动的方式，实现动力轴和第一连杆的传动，其传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。

进一步，所述动力系统动力输出的转轴、所述动力系统与所述离合器之间的转轴、所述离合器的转轴、所述离合器与所述动力轴之间的转轴、所述动力轴上的转轴或所述传动轴上的转轴上设有扭力弹性装置，所述转轴均为同轴嵌套的两个轮构成，分别为驱动轮和传动轮，所述扭力弹性装置的一侧连接所述驱动轮，所述扭力弹性装置的另一侧连接传动轮，所述驱动轮和所述传动轮之间通过弹性元件传送力矩。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用所述扭力弹性装置可实现柔性传动及扭力测量，可以增加本发明所述执行机构的人体与本发明装置之间的柔韧性、并有助于辅助判断人体运动意图，增强人体穿戴的舒适度。

进一步，所述扭力弹性装置还包括拉力传感器或压力传感器，所述拉力传感器或所述压力传感器与所述弹性元件相连接，用以测量弹性元件所承受的拉力或压力。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用拉力传感器或压力传感器，来探测弹性元件所承受的拉力或压力，使传感控制更为准确。

进一步，所述扭力弹性装置包括偶数个扭力传感单元，所述每个扭力传感单元包括一个拉力传感器和一个弹性元件，所述拉力传感器或所述压力传感器设置在所述驱动轮的侧面，所述弹性元件与所述传动轮连接；所述拉力传感器或所述压力传感器设置在所述传动轮的侧面，所述弹性元件与所述驱动轮连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置偶数个扭力传感单元，使扭力的传感方向成对，便于控制。

进一步，所述偶数个扭力传感单元平均分为两组，所述两组扭力弹性单元以所述驱动轮的轴线呈轴对称。

采用上述进一步方案的有益效果是：两组扭力弹性单元以驱动轮的轴线呈轴对称，其检测到的扭力的方向也是对称的，使得控制更为准确。

进一步，所述每组扭力弹性单元包括两个扭力弹性单元。

采用上述进一步方案的有益效果是：所述每组扭力弹性单元包括两个扭力弹性单元，总计四个扭力弹性单元，能够检测四个方向上的扭力，为执行机构的控制提供了充足的扭力数据。

进一步，所述轻便运动助力装置执行机构还包括固定装置，所述固定装置内还设有重力加速度传感装置。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过重力加速度传感装置测量重力方向加速度变化辅助判断人体运动意图。

进一步，所述执行单元还包括足部结构和脚踝轴，所述小腿连接段的下端和所述足部结构通过所述脚踝轴连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：设置足部结构，使得人体穿戴更为方便。

进一步，所述足部结构上设有压力传感装置。

采用上述进一步方案的有益效果是：在足部结构上设置压力传感装置，通过压力传感装置探测人体足部的压力来控制助力装置，使得控制更为准确。

进一步，所述压力传感装置设置在所述足部结构的下方和/或所述脚踝轴的上或其下方。

采用上述进一步方案的有益效果是：将压力传感装置设置在足部结构的不同位置上，可以探测不同状态下的足部压力。

进一步，所述动力轴和传动轴之间的传动通过齿轮啮合来实现。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过齿轮传动的方式，实现动力轴和传动轴的传动，其传动比较准确，效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长。

进一步，所述大腿连接段包括为长度可调整的两段式套筒结构，包括大腿上连接段和大腿下连接段，所述大腿上连接段的套筒外壁设有齿状结构，所述大腿下连接段的内壁设有与所述齿状结构相匹配、限制所述的大腿上连接段向下滑动的扳手式卡钳或弹簧式卡钳。

采用上述进一步方案的有益效果是：扳手式卡钳或弹簧式卡钳来固定和调整两段式套筒结构的大腿连接段，使得整个执行机构的高度方便调整，方便用户使用。

进一步，所述小腿连接段包括为长度可调整的两段式套筒结构，包括小腿上连接段和小腿下连接段，所述小腿上连接段的套筒外壁设有齿状结构，所述小腿下连接段的内壁设有与所述齿状结构相匹配、限制所述的小腿上连接段向下滑动的扳手式卡钳或弹簧式卡钳。

采用上述进一步方案的有益效果是：扳手式卡钳或弹簧式卡钳来固定和调整两段式套筒结构的小腿连接段，使得整个执行机构的高度方便调整，方便用户使用。

附图说明

图1是本发明执行机构实施方式一结构图，

图2是本发明实施方式二的执行机构与人体耦合的结构图，

图3是本发明固定装置组成示意图，

图4是本发明实施方式二传动部分的局部视图，

图5是本发明实施方式三的执行机构与人体耦合的结构图，

图6是本发明实施方式三传动部分的正视图，

图7是本发明实施方式三传动部分的俯视图，

图8是本发明实施方式四的执行机构与人体耦合的结构图，

图9是本发明实施方式四的齿轮传动局部视图，

图10是图8中扭力弹性传动装置连接结构示意图，

图11是本发明大腿连接段长度调节结构图，

图12是本发明小腿连接段长度调节结构图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

10、固定装置，11、固定装置腰部延长段，12、离合器，121、第一动力链轮，122、第二动力链轮，13、能源动力单元，131、电池及相关驱动管理电路，132、电机，133、减速器，14、信号分析处理单元，141、主控处理器，142、信息存储器，143、信号接收发送处理电路，144、信号驱动电路，201、传动轴，202、第一连杆、203、第一连接轴，204、第二连杆，205、第三连接轴，206、动力轴，207、大腿连接段，208、膝关节轴，209、小腿连接段，210、踝关节轴，211、足部结构，212、第三连杆。2011、第一链轮，2021、第二链轮，2013、第一齿轮，2071、第二齿轮，2074、大腿上连接段，2075、大腿下连接段，2091、小腿上连接段，2092、小腿下连接段，2012、第二链条，2072，第三链轮，2073、第四链条，20111、外轮，20112、内轮，20113a、第一弹性元件，20113b、第二弹性元件，20113c、第三弹性元件，20113d、第四弹性元件，20114a、第一拉力传感器，20114b、第二拉力传感器，20114c、第三拉力传感器，20114d、第四拉力传感器，

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明执行机构实施方式一结构图参见图1，一种轻便运动助力装置执行机构，包括大腿连接段207、小腿连接段209和膝关节轴208，大腿连接段207的下端和小腿连接段209的上端通过膝关节轴208连接；执行机构还包括用于驱动大腿连接段207和小腿连接段209伸展或弯曲的连杆传动机构，连杆传动机构的一端与大腿连接段207连接，连杆传动机构的另一端与小腿连接段209连接；连杆传动机构包括第一连杆202和第二连杆204，第一连杆202的一端和第二连杆204的一端通过第一连接轴203连接，第一连杆202的另一端通过动力轴206与大腿连接段207的上部连接，第二连杆204的另一端通过第三连接轴205与小腿连接段209的上部连接，大腿连接段207上设有传动轴201时，传动轴201设置在大腿连接段207的顶端，传动轴201通过动力系统驱动，传动轴201驱动动力轴206转动，动力轴206用于驱动第一连杆202绕其摆动，大腿连接段207可以绕传动轴201自由转动；执行单元20还包括足部结构211和脚踝轴210，小腿连接段209的下端和足部结构211通过脚踝轴210连接。

轻便运动助力装置执行机构，采用四杆连杆机构驱动大腿连接段和小腿连接段伸展或弯曲，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，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；设置足部结构，使得人体穿戴更为方便。

本发明实施方式二的执行机构与人体耦合的结构图参见图2，与实施方式一相比，其区别在于，执行机构在腰部增加了固定装置10，固定装置10安装在人体腰部附近，并通过腰部延伸段11至人体髋关节附近，腰部延伸段11连接传动轴201；足部结构211的底部设有压力传感装置；动力系统设置在固定装置10内，传动轴201上带有有第一链轮2011，第一连杆202在动力轴206上固定有第二链轮2021，第二链轮2021通过链条连接传动轴201上第一链轮2011，固定装置10内的动力系统通过链条与传动轴201上的第一链轮2011相连，带动传动轴201上第一链轮2011转动，再通过链条带动第二链轮2021转动，进而推动第一连杆202绕着动力轴206摆动，第一连杆202则带动第二连杆204和大腿连接段207一起运动，从而推动大小腿张开或闭合，向与其固定在一起的人体输出动力。

本发明固定装置10的组成示意图参见图3，固定装置10包括能源动力单元13、信号分析处理单元14以及固定装置内部电源线，能源动力单元13包括电池及相关驱动管理电路131、电机132及减速器133、电机控制器等，信号分析处理单元14包括主控处理器141、信息存储器142、信号接收发送处理电路143及信号驱动电路144等；能源动力单元13内的电池为信号分析处理单元14提供电能。能源动力单元13所涉及电池、电机、减速器、电机驱动电路、电源管理电路均可以采用常用技术，不再赘述；信号分析处理单元14所涉及的主控处理器141、信息存储器142、信号接收发送电路143等也可采用常用技术，亦不再赘述。

本发明实施方式二传动部分的局部视图参见图4，第一连杆202上端在动力轴206上带有第二链轮2021，第二链轮2021通过链条连接传动轴201上第一链轮2011，本发明装置动力系统通过第二链条2012驱动第一链轮2011转动，进而驱动第二链轮2021转动，进而带动第一连杆202转动。

本发明实施方式三的执行机构与人体耦合的结构图参见图5，与实施方式二相比，其区别在于，传动轴201共用动力轴206，动力轴206均通过动力系统驱动，大腿连接段207可以绕动力轴206转动。

本发明实施方式三传动部分的结构图参见图6-图7，动力系统带有离合器12，离合器一侧通过传动轴、链条或皮带连接动力系统，离合器的另一侧通过传动机构分成两路分别和第一动力链轮121和第二动力链轮122连接，离合器的转动可以分别带动第一动力链轮121和第二动力链轮122转动；动力轴206上设有共轴的两个链轮，为第一链轮2011和第三链轮2072，分别与第一连杆202和大腿连接段207固定在一起，第一链轮2011和第三链轮2072通过两个链条分别独立与第一动力链轮121和第二动力链轮122相连；第一动力链轮121和第二动力链轮122分别通过轴固定在腰部延伸段11上；其转动将带动第一连杆202和大腿连接段207摆动，从而改变其夹角，实现动力系统控制大腿连接段207和第一连杆202之间夹角变大或变小。

本发明实施方式四的执行机构与人体耦合的结构图参见图8，第一连杆202上设有传动轴201，大腿连接段207上设有动力轴206，执行机构还包括第三连杆212，第三连杆212设置在动力轴206和传动轴201之间，并且动力轴206和传动轴201固定安装在第三连杆212上；传动轴201和动力轴206通过动力系统驱动其转动，并同时驱动第一连杆202和大腿连接段207一起转动。

本发明实施方式四的齿轮传动局部视图参见图9，在第一连杆202上端固定有第一齿轮2013和第一链轮2011，均可绕传动轴201转动；在大腿连接段207上端固定有第二齿轮2071，可绕动力轴206转动；动力轴206和传动轴201均固定在第三连杆212上；第一齿轮2013和第二齿轮2071紧密咬合在一起。第一链轮2011通过第二链条2012与固定在腰部延伸段11上的离合器12相连；来自固定装置10内动力系统的动力会带动离合器12转动，离合器12通过第二链条2012带动第一链轮2011转动，第一链轮2011再带动第一齿轮2013和第二齿轮2071转动，从而带动大腿连接段207和第一连杆202之间夹角变化；进而带动大腿连接段207和小腿连接段209伸展或弯曲，为人体提供推动力或支撑力。

图8中扭力弹性传动装置连接结构示意图参见图10，在传动轴201的转轴上带有扭力弹性装置，传动轴201上带有第一链轮2011，传动轴201的转轴由同轴嵌套的两个轮构成，外轮为驱动轮20111，与第一链轮2011固定在一起，内轮为传动轮20112，与第一连杆202固定在一起，驱动轮20111和传动轮20112之间通过第一至第四弹性元件20113a-20113d实现传动，弹性元件包括弹簧、板簧、液体弹簧、气弹簧、弹性体、弹力绳、橡胶等，第一至第四弹性元件20113a-20113d还分别与第一至第四拉力传感器20114a-20114d相连接以分别测量各个弹性元件所承受拉力值。

当第一链轮2011顺时针转动时，将拉伸弹性元件20113b和20113d，压缩弹性元件20113a和20113c，将带动第一连杆202顺时针转动，拉力传感器20114b和20114d会感应到拉力增加，20113a和20113c会感应到拉力减少；第一链轮2011逆时针旋转的情况类似；反之，如果第一链轮2011不转，第一连杆202在人体带动下转动，情况亦类似。传感器感应到的拉力值可以传送给本发明助力装置的控制系统以辅助控制电机转速。

本发明大腿连接段长度调节结构图参见图11，大腿连接段207包括为长度可调整的两段式套筒结构，包括大腿上连接段2074和大腿下连接段2075，大腿上连接段2074的套筒外壁设有齿状结构，大腿下连接段2075的内壁设有与齿状结构相匹配、限制的大腿上连接段2074向下滑动的扳手式卡钳或弹簧式卡钳。

本发明小腿连接段长度调节结构图参见图12，小腿连接段209包括为长度可调整的两段式套筒结构，包括小腿上连接段2091和小腿下连接段2092，小腿上连接段2091的套筒外壁设有齿状结构，小腿下连接段2092的内壁设有与齿状结构相匹配、限制的小腿上连接段2091向下滑动的扳手式卡钳或弹簧式卡钳。，外筒上带有扳手式卡钳，内筒外壁带有与之匹配的齿状结构；卡钳可以松开或者闭合，松开卡钳时内筒可自由伸缩，闭合卡钳时内筒外壁的齿状结构与卡钳咬合，将内外套筒固定在一起，能够承受人体较大的重量。使得整个执行机构的高度方便调整，方便用户使用。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

以上对本发明一种轻便运动助力装置执行机构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (27)

1.一种轻便运动助力装置执行机构，包括大腿连接段（207）、小腿连接段（209）和膝关节轴（208），所述大腿连接段（207）的下端和所述小腿连接段（209）的上端通过所述膝关节轴（208）连接；其特征在于，所述执行机构还包括用于驱动所述大腿连接段（207）和所述小腿连接段（209）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（207）连接，所述连杆传动机构的另一端与所述小腿连接段（209）连接。

2.根据权利要求1所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述连杆传动机构包括第一连杆（202）和第二连杆（204），所述第一连杆（202）的一端和第二连杆（204）的一端通过第一连接轴（203）连接，所述第一连杆（202）的另一端通过动力轴（206）与所述大腿连接段（207）的上部连接，所述第二连杆（204）的另一端通过第三连接轴（205）与所述小腿连接段（209）的上部连接，所述第一连杆（202）上或所述大腿连接段（207）上设有传动轴（201）。

3.根据权利要求2所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，当所述大腿连接段（207）上设有传动轴（201）时，所述传动轴（201）设置在所述大腿连接段（207）的顶端，所述传动轴（201）通过动力系统驱动，所述传动轴（201）驱动所述动力轴（206）转动，所述动力轴（206）用于驱动所述第一连杆（202）绕其摆动，所述大腿连接段（207）可以绕所述传动轴（201）自由转动。

4.根据权利要求2所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，当所述第一连杆（202）上设有传动轴（201）时，所述传动轴（201）共用所述动力轴（206），所述大腿连接段（207）可绕所述动力轴（206）转动，所述动力轴（206）通过动力系统驱动，所述动力轴（206）用于驱动所述第一连杆（202）绕其摆动。

5.根据权利要求2所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，当所述第一连杆（202）上设有传动轴（201）时，所述执行机构还包括第三连杆（212），所述第三连杆（212）设置在所述动力轴（206）和所述传动轴（201）之间，并且所述动力轴（206）和所述传动轴（201）固定安装在第三连杆（212）上；所述传动轴（201）和所述动力轴（206）通过动力系统驱动其转动，并同时驱动所述第一连杆（202）和所述大腿连接段（207）一起转动。

6.根据权利要求3至5任一权利要求所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述动力系统通过链条或皮带驱动所述传动轴（201）转动。

7.根据权利要求3至5任一权利要求所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述传动轴（201）或所述动力轴（206）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（201）或所述动力轴（206）上。

8.根据权利要求3所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述动力系统和所述动力轴（206）之间设有第一链轮（2011）和第二链轮（2021），所述第一链轮（2011）安装在所述传动轴（201）上，所述第二链轮（2021）与所述第一连杆（202）固定连接在一起，安装在所述动力轴（206）上，所述第二链轮（2021）通过第三链条连接所述第一链轮（2011），所述第一链轮（2011）通过第二链条（2012）连接所述动力系统。

9.根据权利要求4至5所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述动力系统和所述传动轴（201）之间，或所述动力系统和所述动力轴（206）之间设有第一链轮（2011），所述第一链轮（2011）与所述第一连杆（202）连接在一起，固定在所述传动轴（201）或所述动力轴（206）上，所述动力系统通过第二链条（2012）与所述链轮（2011）连接。

10.根据权利要求4所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，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（121）和第二动力链轮（122）转动；所述动力轴（206）上设有第二链轮（2011）和第三链轮（2072），所述第二链轮（2011）与所述第一连杆（202）固定在一起，所述第三链轮（2072）与所述大腿连接段（207）固定在一起，所述第二链轮（2011）和所述第三链轮（2072）通过两个链条分别独立与所述第一动力链轮（121）和所述第二动力链轮（122）相连，所述动力系统通过两个链条独立控制所述第一连杆（202）和所述大腿连接段（207）转动。

11.根据权利要求3至5任一权利要求所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，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（201）或所述动力轴（206）。

12.根据权利要求8所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，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（2011）通过第二链条连接（2012）。

13.根据权利要求9所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，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（2011）通过第二链条连接（2012）。

14.根据权利要求10所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，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通过传动机构分成两路分别和所述第一动力链轮（121）和所述第二动力链轮（122）连接。

15.根据权利要求5所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述第一连杆（202）上固定设有第一齿轮（2013），所述第一齿轮（2013）和所述第一链轮（2011）固定连接；所述大腿连接段（207）上端固定连接有与所述动力轴（206）共轴的第二齿轮（2071），所述第一齿轮（2013）和所述第二齿轮（2071）紧密咬合；所述动力轴（206）和所述传动轴（201）固定安装在第三连杆（212）上。

16.根据权利要求7所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述动力系统动力输出的转轴、所述动力系统与所述离合器之间的转轴、所述离合器的转轴、所述离合器与所述动力轴（206）之间的转轴、所述动力轴（206）上的转轴或所述传动轴（201）上的转轴上设有扭力弹性装置，所述转轴均为同轴嵌套的两个轮构成，分别为驱动轮和传动轮，所述扭力弹性装置的一侧连接所述驱动轮，所述扭力弹性装置的另一侧连接所述传动轮，所述驱动轮和传动轮之间通过弹性元件传送力矩。

17.根据权利要求16所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述扭力弹性装置还包括拉力传感器或压力传感器，所述拉力传感器或所述压力传感器与所述弹性元件相连接，用以测量弹性元件所承受的拉力或压力。

18.根据权利要求17所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述扭力弹性装置包括偶数个扭力传感单元，所述每个扭力传感单元包括一个拉力传感器和一个弹性元件，所述拉力传感器或所述压力传感器设置在所述驱动轮的侧面，所述弹性元件与所述传动轮连接；或者所述拉力传感器或所述压力传感器设置在所述传动轮的侧面，所述弹性元件与所述驱动轮连接。

19.根据权利要求18所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述偶数个扭力传感单元平均分为两组，所述两组扭力弹性单元以所述驱动轮的轴线呈轴对称。

20.根据权利要求19所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述每组扭力弹性单元包括两个扭力弹性单元。

21.根据权利要求1至5任一权利要求所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述轻便运动助力装置执行机构还包括固定装置，所述固定装置内还设有重力加速度传感装置。

22.根据权利要求1至5任一权利要求所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述执行单元（20）还包括足部结构（211）和脚踝轴（210），所述小腿连接段（209）的下端和所述足部结构（211）通过所述脚踝轴（210）连接。

23.根据权利要求19所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述足部结构（211）上设有压力传感装置。

24.根据权利要求20所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述压力传感装置设置在所述足部结构（211）的下方和/或所述脚踝轴（210）的上或其下方。

25.根据权利要求8所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述动力轴（206）和传动轴（201）之间的传动通过齿轮啮合来实现。

26.根据权利要求1至5任一权利要求所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述大腿连接段（207）包括为长度可调整的两段式套筒结构，包括大腿上连接段（2074）和大腿下连接段（2075），所述大腿上连接段（2074）的套筒外壁设有齿状结构，所述大腿下连接段（2075）的内壁设有与所述齿状结构相匹配、限制所述的大腿上连接段（2074）向下滑动的扳手式卡钳或弹簧式卡钳。

27.根据权利要求1至5任一权利要求所述的轻便运动助力装置执行机构，其特征在于，所述小腿连接段（209）包括为长度可调整的两段式套筒结构，包括小腿上连接段（2091）和小腿下连接段（2092），所述小腿上连接段（2091）的套筒外壁设有齿状结构，所述小腿下连接段（2092）的内壁设有与所述齿状结构相匹配、限制所述的小腿上连接段（2091）向下滑动的扳手式卡钳或弹簧式卡钳。