CN106625617B - 一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,机器人包括第一连杆、第二连杆，防摔自锁机构包括电磁铁、棘爪、棘轮、弹簧，棘轮固定设置在第二连杆上端，电磁铁固定设置在第一连杆上，电磁铁底部设有一个向下的伸缩杆，伸缩杆与电磁铁的触头连接，伸缩杆下端转动连接有棘爪，第一连杆上固定设置有第一销轴，棘爪的末端转动连接在第一销轴上，棘爪的前端与棘轮配合，弹簧的上下两端分别与棘爪和棘轮相连接，在弹簧的拉动作用下，棘爪与棘轮保持贴合；通过电磁铁的通电或断电实现伸缩杆的伸缩，从而带动棘爪脱离或贴合棘轮。本发明优点：采用棘轮棘爪的自锁方式，在断电能够单向自锁，使人腿往直立方向运动，安全可靠性高。

Description

一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及的是一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构。

背景技术

我国肢体残疾人数庞大，且人数每年仍在递增。目前我国现有外骨骼康复机器却是供需严重失衡，并且现有外骨骼康复机器大多功能单一，穿戴者需要有正常人全程陪护，断电、故障时均没有机构自锁防摔保护措施，需要至少一位正常人来辅助。现有外骨骼机器人不具备自锁防摔，安全可靠性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构，以达到对外骨骼机器人穿戴者的安全保护的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,所述机器人包括作为大腿的第一连杆、作为小腿的第二连杆，所述第一连杆和第二连杆之间通过膝关节驱动单元转动连接，所述防摔自锁机构包括电磁铁、棘爪、棘轮、弹簧，所述棘轮固定设置在所述第二连杆上端，所述电磁铁固定设置在所述第一连杆上，所述电磁铁底部设有一个向下的伸缩杆，所述伸缩杆与所述电磁铁的触头连接，所述伸缩杆下端转动连接有所述棘爪，所述第一连杆上固定设置有第一销轴，所述棘爪的末端转动连接在所述第一销轴上，所述棘爪的前端与所述棘轮配合，所述弹簧的上下两端分别与所述棘爪和棘轮相连接，在所述弹簧的拉动作用下，所述棘爪与所述棘轮保持贴合；通过电磁铁的通电或断电实现所述伸缩杆的伸缩，从而带动所述棘爪脱离或贴合所述棘轮，当所述棘爪贴合所述棘轮时，能实现所述第二连杆相对所述第一连杆的单向转动，所述电磁铁的通电或断电的控制是与所述膝关节驱动单元同步的。

所述电磁铁的伸缩杆下端通过第三销轴与所述棘爪转动连接。

所述弹簧的上端通过第四销轴与所述棘爪连接、下端通过第二销轴与所述棘轮连接。

所述膝关节驱动单元包括盘式电机，所述盘式电机固定在所述第一连杆下端，所述盘式电机的转动法兰面与所述第一连杆上端固定连接，通过所述盘式电机来驱动所述第一连杆和第二连杆的相对转动。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明提供的一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,其通过电磁铁的通电或断电实现所述伸缩杆的伸缩，进而带动棘爪脱离或贴合所述棘轮。当外骨骼机器人正常工作时，棘爪自动从棘轮上脱离，不影响外骨骼机器人的正常工作，满足外骨骼机器人在通电时的自由度需求及灵活性；当外骨骼机器人突然断电时，伸缩杆推动棘爪向棘轮贴合，此时由于棘爪与棘轮相啮合，进行单向自锁，限制了外骨骼机器人的大腿和小腿只能朝人站立的方向进行单向转动，而不能朝相反的方向转动，防止外骨骼机器人摔倒，能够满足外骨骼机器人穿戴者的断电防摔，极大的保护了人的安全。该装置具有结构简单，布局紧凑，成本低廉、使用方便、容易加工、装卸方便等优点。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明的主视图。

图中标号：1-电磁铁，2-第一销轴,3-棘轮，4-弹簧，5-第二销轴,6-第二连杆，7-第一连杆，8-第三销轴，9-第四销轴,10-棘爪，11-盘式电机，12-伸缩杆。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参见图1和图2，本实施例公开了一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,机器人包括作为大腿的第一连杆7、作为小腿的第二连杆6，第一连杆7和第二连杆6之间通过膝关节驱动单元转动连接，膝关节驱动单元包括盘式电机11，盘式电机11固定在第一连杆7下端，盘式电机11的转动法兰面与第一连杆7上端固定连接，通过盘式电机11来驱动第一连杆7和第二连杆6的相对转动。

防摔自锁机构包括电磁铁1、棘爪10、棘轮3、弹簧4，棘轮3固定设置在第二连杆6上端，电磁铁1固定设置在第一连杆7上，电磁铁1底部设有一个向下的伸缩杆12，伸缩杆12与电磁铁1的触头连接，伸缩杆12下端通过第三销轴8与棘爪10转动连接。第一连杆7上固定设置有第一销轴2，棘爪10的末端转动连接在第一销轴2上，棘爪10的前端与棘轮3配合，弹簧4的上下两端分别与棘爪10和棘轮3相连接，弹簧4的上端通过第四销轴9与棘爪10连接、下端通过第二销轴5与棘轮3连接。在弹簧4的拉动作用下，棘爪10与棘轮3能保持更好的贴合。

通过电磁铁1的通电或断电实现伸缩杆12的伸缩，从而带动棘爪10脱离或贴合棘轮3，当棘爪10贴合棘轮3时，能实现第二连杆6相对第一连杆7的单向转动，电磁铁1的通电或断电的控制是与膝关节驱动单元同步的。

当盘式电机11通电正常工作时，电磁铁1上电，伸缩杆12向上移动从而拉动棘爪10使其离开棘轮3，大腿和小腿实现相对转动，正常工作。当盘式电机11突然断电，电磁铁1同时也失电，伸缩杆12向下移动从而推动棘爪10靠向棘轮3，并通过弹簧4迫使棘爪10回位与棘轮3紧密啮合，限制大小腿的逆时针(即向大小腿弯曲状态方向)相对转动，允许大小腿顺时针(即向大小腿竖直状态方向)转动。利用棘爪10与棘轮3的啮合，实现单向自锁，限制了外骨骼机器人的大腿和小腿只能朝人站立的方向进行单向转动，而不能朝相反的方向转动，防止外骨骼机器人摔倒，能够满足外骨骼机器人穿戴者的断电防摔，极大的保护了人的安全。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,所述机器人包括作为大腿的第一连杆、作为小腿的第二连杆，所述第一连杆和第二连杆之间通过膝关节驱动单元转动连接，其特征在于：所述防摔自锁机构包括电磁铁、棘爪、棘轮、弹簧，所述棘轮固定设置在所述第二连杆上端，所述电磁铁固定设置在所述第一连杆上，所述电磁铁底部设有一个向下的伸缩杆，所述伸缩杆与所述电磁铁的触头连接，所述伸缩杆下端转动连接有所述棘爪，所述第一连杆上固定设置有第一销轴，所述棘爪的末端转动连接在所述第一销轴上，所述棘爪的前端与所述棘轮配合，所述弹簧的上下两端分别与所述棘爪和棘轮相连接，在所述弹簧的拉动作用下，所述棘爪与所述棘轮保持贴合；通过电磁铁的通电或断电实现所述伸缩杆的伸缩，从而带动所述棘爪脱离或贴合所述棘轮，当所述棘爪贴合所述棘轮时，能实现所述第二连杆相对所述第一连杆的单向转动，所述电磁铁的通电或断电的控制是与所述膝关节驱动单元同步的。

2.如权利要求1所述的一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,其特征在于：所述电磁铁的伸缩杆下端通过第三销轴与所述棘爪转动连接。

3.如权利要求1所述的一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,其特征在于：所述弹簧的上端通过第四销轴与所述棘爪连接、下端通过第二销轴与所述棘轮连接。

4.如权利要求1所述的一种用于外骨骼机器人的防摔自锁机构,其特征在于：所述膝关节驱动单元包括盘式电机，所述盘式电机固定在所述第一连杆下端，所述盘式电机的转动法兰面与所述第一连杆上端固定连接，通过所述盘式电机来驱动所述第一连杆和第二连杆的相对转动。

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