CN109760020A - 一种具有分力模块的外骨骼系统 - Google Patents
一种具有分力模块的外骨骼系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明实施例涉及一种具有分力模块的外骨骼系统,包括:外骨骼系统包括外壳、动力模块、分力模块、第一传动杆和第二传动杆;分力模块包括第一动力部件、第二动力部件、第三动力部件和壳体;第一动力部件包括驱动杆和底座,驱动杆的一端与动力模块相连接,另一端与底座连接,底座的底部设有第一齿轮;第二动力部件包括第二齿轮和第一传动轴,第二齿轮与第一齿轮相互啮合;第一传动轴的一端与第二齿轮相连接;第三动力部件包括第三齿轮和第二传动轴,第三齿轮与第一齿轮相互啮合;第二传动轴的一端与第三齿轮相连接;壳体的顶部与底座相连接;第一传动杆的一端与第一传动轴的另一端相连接;第二传动杆的一端与第二传动轴的另一端相连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械装置,尤其涉及一种具有分力模块的外骨骼系统。
背景技术
外骨骼,又名"外骨骼装甲"或"外骨骼机甲",其结构类似昆虫的外骨骼那样,能穿在人身上,给人提供保护、额外的动力或能力,增强人体机能,主要运用在医疗康复、军事、个人能力提升等领域。现有技术中公布了很多穿戴式外骨骼装置,其功能囊括了负重行走、搬起重物、医疗辅助康复、人体截肢四肢替代、单兵作战服等。通过多种传感器检测判断人体运功意向,给人体助力并与人体保持一致运动。
现有的多个关节外骨骼通常用多个动力模块驱动,所以有重量较重、成本高、灵活性较差等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供一种具有分力模块的外骨骼系统,通过分力模块能够实现一个动力模块对两个输出力的控制,即能够将一个方向的力分成两个方向的可变的力,从而可以对外骨骼的两侧进行控制,且这两个方向的力可以相互补偿,在一端被锁死固定的情况下,另一端可以不受影响,仍然进行力的输出,此外,该系统具有结构简单、重量轻、应用灵活、成本低的优点。
有鉴于此,本发明实施例提供了一种具有分力模块的外骨骼系统,包括外壳、动力模块、分力模块、第一传动杆和第二传动杆;
所述外壳内部具有容置区;
所述动力模块安设于所述外壳的容置区内;
所述分力模块,设置在所述容置区内,所述分力模块包括第一动力部件、第二动力部件、第三动力部件和壳体;所述第一动力部件包括驱动杆和底座,所述驱动杆的一端与所述动力模块相连接,另一端与所述底座连接,所述底座的底部设有第一齿轮;所述第二动力部件包括第二齿轮和第一传动轴,所述第二齿轮与所述第一齿轮垂直设置,并且相互啮合;所述第一传动轴的一端与所述第二齿轮相连接;所述第三动力部件包括第三齿轮和第二传动轴,所述第三齿轮与所述第一齿轮垂直设置,并且相互啮合;所述第二传动轴的一端与所述第三齿轮相连接;所述壳体的顶部与所述底座相连接,所述壳体容置所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮;
所述第一传动杆的一端与所述第一传动轴的另一端相连接,所述第一传动轴转动带动所述第一传动杆转动;
所述第二传动杆的一端与所述第二传动轴的另一端相连接,所述第二传动轴转动带动所述第二传动杆转动。
进一步优选的,所述外壳包括第一挡板和第二挡板,所述第一挡板和第二挡板相对平行设置,所述第一挡板和第二挡板两侧分别通过多个支撑柱连接;
所述第一挡板和第二挡板的底部均设有安装孔,通过所述安装孔实现所述分力模块和所述外壳的连接。
进一步优选的,所述壳体包括壳体本体和侧盖;所述壳体本体的顶部设有第一开口,所述第一动力部件的底座安设于所述第一开口上,所述壳体本体的两端分别设有第二开口,所述侧盖分别扣合于所述壳体本体两端的第二开口上;
所述侧盖包括第一侧盖和第二侧盖,所述第一侧盖上具有第一限位区和第二限位区,所述第一限位区与所述第二限位区相导通;所述第二侧盖上具有第三限位区和第四限位区,所述第三限位区与所述第四限位区相导通。
进一步优选的,所述第二齿轮包括第二齿轮座和第二齿轮本体;
所述第二动力部件还包括第二轴承和第三轴承;
所述第二轴承套接于所述第二齿轮座上,并容置在所述第一侧盖的第一限位区内;所述第三轴承套接于所述第一传动轴上,容置于所述第一侧盖的第二限位区内;
所述第一传动轴的一端依次穿设所述第一侧盖、第三轴承、第二轴承,并和所述第二齿轮相连接,另一端与所述第一传动轴相连接;;所述第三齿轮包括第三齿轮座和第三齿轮本体;
所述第三动力部件还包括第四轴承和第五轴承;
所述第四轴承套接于所述第三齿轮座上,并容置在所述第二侧盖的第三限位区内;所述第五轴承套接于所述第二传动轴上,并容置于所述第二侧盖的第四限位区内;
所述第二传动轴的一端依次穿设所述第二侧盖、第五轴承、第四轴承,并和所述第三齿轮相连接,另一端与所述第二传动轴相连接。
进一步优选的,所述第二动力部件还具有第六轴承和第一轴承套;所述第六轴承套接于所述第一侧盖上,所述第一轴承套套接于所述第六轴承上;
所述第三动力部件还具有第七轴承和第二轴承套;所述第七轴承套接于所述第二侧盖上,所述第二轴承套套接于所述第七轴承上。
进一步优选的,所述动力模块的输出端具有推杆,所述推杆的底部还具有连接件,所述连接件的一端固定在所述推杆的底部,所述连接件的另一端与所述驱动杆的一端相连接。
进一步优选的,所述外骨骼系统还包括弹簧,所述弹簧的一端固定在所述支撑柱上,另一端固定在所述连接件上。
进一步优选的,所述外骨骼系统还包括背部固定架,与所述外壳的上部固定连接;所述背部固定架还设有绑带槽,用于肩部绑带的连接。
进一步优选的,所述第一传动杆的另一端具有第一腿挡,所述第二传动杆的另一端具有第二腿挡。
优选的,当所述动力模块向所述驱动杆输出第一驱动力时,所述驱动杆在所述第一驱动力的驱动下围绕第一传动轴或第二传动轴的中心轴线转动,带动所述第一齿轮沿径向运动,所述第一齿轮利用齿合带动所述第二齿轮和第三齿轮同步转动,由此所述第二齿轮带动所述第一传动轴和第一传动杆转动,所述第三齿轮带动所述第二传动轴和第二传动杆转动;
当所述第一传动杆固定时,所述驱动杆在所述第一驱动力的驱动下围绕第一传动轴或第二传动轴的中心轴线转动,带动所述第一齿轮沿径向运动,因为所述第二齿轮固定,所述第一齿轮利用齿合带动所述第三齿轮转动,由此带动所述第二传动轴和第二传动杆转动;
当所述第一传动杆在所述第二驱动力驱动下转动时,带动所述第一传动轴和第二齿轮的转动,所述第二齿轮带动所述第一齿轮转动,所述第一齿轮带动所述第三齿轮转动,带动所述第二传动轴和所述第二传动杆的转动,并且所述第二传动杆的转动方向和所述第一传动杆的转动方向相反。
本发明实施例提供的一种具有分力模块的外骨骼系统,通过分力模块能够实现一个动力模块对两个输出力的控制,即能够将一个方向的力分成两个方向的柔性可变的力,从而可以对外骨骼的两侧进行控制,且这两个方向的力可以相互补偿,在一端被锁死固定的情况下,另一端可以不受影响,仍然进行力的输出,此外,该系统具有结构简单、重量轻、应用灵活、成本低的优点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的结构示意图之一;
图2为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的结构示意图之二;
图3为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的爆炸示意图;
图4为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的外壳的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的动力模块的示意图;
图6为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的分力模块的结构示意图;
图7为本发明实施例提供的一种分力模块的第一动力部件、第二动力部件、第三动力部件的装配图;
图8为本发明实施例提供的一种分力模块的爆炸示意图;
图9为本发明实施例提供的一种分力模块的壳体的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提供的外骨骼系统,通过分力模块能够实现一个动力模块对两个输出力的控制,即能够将一个方向的力分成两个方向的柔性可变的力,从而通过一个动力源实现对外骨骼两侧的控制。
图1、图2和图3分别为本发明实施例提供的外骨骼系统的两个结构示意图和爆炸示意图,结合1至图3所示,本发明实施例提供的外骨骼系统具体包括外壳1、动力模块2、分力模块3、第一传动杆4和第二传动杆5,下面具体对外壳1、动力模块2、分力模块3、第一传动杆4和第二传动杆5的结构进行描述。
图4为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的外壳的结构示意图,如图4所示,外壳1包括第一挡板11和第二挡板12,第一挡板11和第二挡板12相对平行设置,为减轻整体重量,在第一挡板11和第二挡板12上可以开设多个镂空孔,第一挡板11和第二挡板12两侧分别通过多个支撑柱13连接。在外壳1内部具有容置区,用于容置和固定动力模块2和分力模块3,具体的,在第一挡板11和第二挡板12的顶部和底部可以设有安装孔,通过顶部安装孔实现动力模块2和外壳1的连接,通过底部安装孔实现分力模块3和外壳1的连接。现有的外骨骼系统的结构件和外壳1是相互独立的,这样会增加整体的重量,而本实施例提供的外骨骼的外壳1作为结构件的一部分存在,从而减少了整体的重量。
动力模块2安设于外壳1的容置区内,需要说明的是,这里的动力模块2是指能够提供动力的元件,其包括但不限于气缸、液缸、电机等,本领域技术人员可以根据需要对动力模块2进行选择,如图5所示,动力模块2的顶部具有固定端,可以通过固定销实现和外壳1的固定,动力模块2的底部具有输出端,与分力模块3相连接。
图6为本发明实施例提供的一种外骨骼系统的分力模块的结构示意图,图7为本发明实施例提供的一种分力模块3的第一动力部件31、第二动力部件32、第三动力部件33的装配图,图8为本发明实施例提供的一种分力模块3的爆炸示意图,结合图6至图8所示,分力模块3具体包括第一动力部件31、第二动力部件32、第三动力部件33和壳体34。
如图6所示,第一动力部件31具体包括驱动杆311和底座312,驱动杆311的一端与底座312固定连接,驱动杆311可以和底座312通过一体化的方式实现固定连接。在底座312的底部设有第一齿轮313,第一齿轮313包括第一齿轮座3131和第一齿轮本体3132,第一齿轮座3131和第一齿轮本体3132一体化,具体的,底座312的底端具有凹槽,在底座312和第一齿轮313之间还设有第一轴承315,第一轴承315套接于第一齿轮座3131上,并且固定于底座312的凹槽内。
本发明的分力模块3可以通过动力模块2驱动,为了方便分力模块3和动力模块2的连接,第一动力部件31还包括转轴314,转轴314穿设驱动杆311的另一端和动力模块2的输出端,这样在受到动力模块2的驱动力时,驱动杆311可以绕围绕第一传动轴322或第二传动轴332的中心轴线转动。
在本发明实施例中,动力模块2优选为气缸,再次如图5所示,动力模块2的输出端具有推杆21,为了更好的实现气缸和分力模块3之间的连接,在推杆21的底部还具有连接件210,连接件210的一端固定在推杆21的底部,连接件210的另一端与分力模块3的转轴314相连接。
结合图7和图8所示,第二动力部件32包括第二齿轮321和第一传动轴322,第二齿轮321与第一齿轮313垂直设置,并且相互啮合;第一传动轴322的一端与第二齿轮321相连接,具体的,第二齿轮321包括第二齿轮座3211和第二齿轮本体3212,在第二齿轮座3211的底部设有与第一传动轴322相匹配的凹槽,第一传动轴322的一端插入第二齿轮321底部的凹槽内,从而实现第一传动轴322和第二齿轮321的固定,这样在第二齿轮321转动时,可以带动第一传动轴322的转动;在第一传动轴322转动时,也可以带动第二齿轮321的转动。
第三动力部件33与第二动力部件32结构相似,具体的,第三动力部件33包括第三齿轮331和第二传动轴332,第三齿轮331与第一齿轮313垂直设置,并且相互啮合;第二传动轴332的一端与第三齿轮331相连接,具体的,第三齿轮331包括第三齿轮座3311和第三齿轮本体3312,在第三齿轮座3311的底部设有与第二传动轴332相匹配的凹槽,第二传动轴332的一端插入第三齿轮331底部的凹槽内,从而实现第二传动轴332和第三齿轮331的固定,这样在第三齿轮331转动时,可以带动第二传动轴332的转动;在第二传动轴332转动时,也可以带动第三齿轮331的转动。
需要说明的是,上述第一齿轮313、第二齿轮321和第三齿轮331优选为伞齿轮,且三个齿轮的大小和齿数可以相同,也可以不同,本领域技术人员可以根据传动需要对上述三个齿轮的大小和齿数进行设定。
壳体34的顶部与第一动力部件31的底座312相连接,壳体34的内部具有容置区,用于容置第一齿轮313、第二齿轮321和第三齿轮331,第一传动轴322的另一端与第二传动轴332的另一端分别从壳体34的两端露出。
图9为本发明实施例提供的一种分力模块的壳体的结构示意图,如图9所示,壳体34具体包括壳体本体341和侧盖,壳体本体341的顶部设有第一开口3411,第一动力部件31的底座312安设于第一开口3411上,壳体本体341的两端分别设有第二开口3412,侧盖分别扣合于壳体本体341两端的第二开口3412上,并从外壳1底部的两侧的开口露出。
具体的,侧盖包括第一侧盖3421和第二侧盖3422,第一侧盖3421是指左侧盖,第二侧盖3422是指右侧盖,第一侧盖3421上具有第一限位区(图中未示出)和第二限位区(图中未示出),第一限位区与第二限位区相导通;第二侧盖3422上具有第三限位区(图中未示出)和第四限位区(图中未示出),第三限位区与第四限位区相导通。
为了实现第二动力部件32、第三动力部件33和壳体34之间的相对运动,结合图7和图8所示,第二动力部件32还包括第二轴承323和第三轴承324;第二轴承323套接于第二齿轮座3211上,并容置在第一侧盖3421的第一限位区内;第三轴承324套接于所述第一传动轴322上,并容置于第一侧盖3421的第二限位区内,此时,第一传动轴322的一端依次穿设第一侧盖3421、第三轴承324、第二轴承323,并和第二齿轮321相连接,另一端设置在第一侧盖3421外。
第三动力部件33还包括第四轴承333和第五轴承334,第四轴承333套接于第三齿轮座3311上,并容置在第二侧盖3422的第三限位区内;第五轴承334套接于第二传动轴332上,并容置于第二侧盖3422的第四限位区内,此时,第二传动轴332的一端依次穿设第二侧盖3422、第五轴承334、第四轴承333,并和第三齿轮331相连接,另一端设置在第二侧盖3422外。
进一步的,为了实现分力模块3和外壳1的相对运动,第二动力部件32还具有第六轴承(图中未示出)和第一轴承套(图中未示出),第六轴承套接于第一侧盖3421上,第一轴承套套接于第六轴承上,并固定在外壳1的外侧;第三动力部件33还具有第七轴承(图中未示出)和第二轴承套(图中未示出),第七轴承套接于第二侧盖3422上,第二轴承套套接于第七轴承上,并固定在外壳1的外侧,从而实现分力模块3和外壳1的连接。
再次如图3所示,第一传动杆4的一端与第一传动轴322的另一端相连接,优选的,第一传动杆4和第一传动轴322之间可以通过榫接加定位销的方式进行固定,这样可以增强第一传动杆4和第一传动轴322之间的稳固性,第一传动轴322的转动可以带动第一传动杆4的转动,第一传动杆4在转动时也可以带动第一传动轴322转动。
第二传动杆5的一端与第二传动轴332的另一端相连接,优选的,第二传动杆5和第二传动轴332之间也可以通过榫接加定位销的方式进行固定,第二传动轴332的转动可以带动第二传动杆5的转动,第二传动杆5在转动时也可以带动第二传动轴332转动。
在对本发明实施例提供外骨骼系统的结构进行详细介绍后可知,本发明外骨骼系统可以通过动力模块2进行驱动,也可以通过第一传动杆4或第二传动杆5进行驱动,下面结合图1、图3和图7对本发明外骨骼系统的应用和原理进行介绍。
当动力模块2作为动力输入时,动力模块2向驱动杆311输出第一驱动力时,即可以认为气缸的推杆21拉伸或收缩时,推杆21带动分力模块3的驱动杆311,驱动杆311在第一驱动力的驱动下围绕第一传动轴322或第二传动轴332的中心轴线转动,带动第一齿轮313沿径向运动,第一齿轮313利用齿合带动第二齿轮321和第三齿轮331同步且同向转动,由此第二齿轮321带动第一传动轴322和第一传动杆4转动,第三齿轮331带动第二传动轴332和第二传动杆5转动,第一传动杆4的转动方向和第二传动杆5的转动方向是相同的。需要说明的是,这里的第一传动轴322的中心轴线与第二传动轴332的中心轴线是相同的,第一传动轴322与第二传动轴332均转动;这里的第一齿轮313运动的方向是围绕第二齿轮321和第三齿轮331所在中心轴的转动。
由此,将一个方向的力分成为两个方向的轴向力,并且这两个方向的轴向力柔性可变,可以相互补偿,即在一侧被固定锁死的状态下,另一方向受到的力会翻倍,具体的,当第一传动杆4固定时,驱动杆311在第一驱动力的驱动下围绕第一传动轴322或第二传动轴332的中心轴线转动,带动第一齿轮313沿径向运动,因为第一传动杆4固定不动,由此第一传动轴322和第二齿轮321固定,第一齿轮313利用齿合带动第三齿轮331转动,由此带动第二传动轴332和第二传动杆5转动,也就是说,在一端被锁死固定的情况下,另一端可以不受影响,仍然进行力的输出,也就是说,第一传动轴322和第二传动轴332两个方向的轴向力是可以相互补偿的。需要说明的是,这里的第一传动轴322的中心轴线与第二传动轴332的中心轴线实际上是相同的,但第一传动轴322是不动的,第二传动轴332是转动的;这里的第一齿轮313的径向运动与上述第一种情况中的径向是不同的,第二种情况中的第一齿轮313的运动包括两部分,一部分是围绕第二齿轮321和第三齿轮331所在中心轴的转动,另一部分是围绕自身中心轴的转动,这两部分转动是同时的。
此外,动力模块2作为动力输入,第一传动杆4受阻力固定,第二传动杆5为动力输出,与动力模块2作为动力输入,第二传动杆5受阻力固定,第一传动杆4为动力输出的传动原理相同,因此不再进行赘述。
由此,通过分力模块3能够实现一个动力模块2对两个方向输出力的控制,与现有的通过需要两个动力模块输出两个方向的力相比,减少了动力模块,从而减轻系统的重量,减轻了穿戴者的负重。
当第一传动杆4作为动力输入时,即第一传动杆4在第二驱动力驱动下转动,带动第一传动轴322和第二齿轮321的转动,第二齿轮321带动第一齿轮313转动,第一齿轮313带动第三齿轮331转动,带动第二传动轴332和第二传动杆5的转动,并且第二传动杆5的转动方向和第一传动杆4的转动方向相反。需要说明的是,这里的第一齿轮313的转动是自转的过程,即转动方向是围绕第一齿轮313本身中心轴的转动。
此外,第一传动杆4作为动力输入与第二传动杆5作为动力输入的传动原理相同,因此不再进行赘述。
本发明实施例提供的外骨骼系统可以助力穿戴者完成直腰动作,减少穿戴者在直腰过程中的腰部用力,对于每天需要多次弯腰的物流搬运人员来说尤为重要。
再次如图1所示,为了方便穿戴者的穿戴,外骨骼系统还包括背部固定架6,与外壳1的上部固定连接;背部固定架6还设有绑带槽,用于肩部绑带的连接,穿戴者通过肩部绑带将装置背在背部。
进一步的,第一传动杆4的另一端具有第一腿挡41,第二传动杆5的另一端具有第二腿挡42,穿戴者穿戴外骨骼系统时,第一腿挡41和第二腿挡42分别贴合穿戴者的左右大腿。为了减少穿戴者的负重,第一传动杆4、第二传动杆5、第一腿挡41和第二腿挡42优选采用钛合金管。
优选的,为了帮助气缸的收缩,外骨骼系统还包括弹簧(图中未示出),弹簧的一端固定在支撑柱13上,另一端固定在连接件210上。
本发明的外骨骼系统还包括控制器7,安设于外壳1的顶部,本发明实施例提供的外骨骼系统可以通过多种操作方式进行操作,具体的,第一种情况:外骨骼系统可以外接控制设备,从而由外接控制设备人为的发射控制信号,控制器7根据控制信号驱动气缸作业,并使气缸收缩指定的位置,从而控制穿戴者的弯腰程度;第二种情况:外骨骼系统还可以设置陀螺仪和压力传感器,从而通过陀螺仪和压力传感器监测并判断人体的弯曲位置及弯曲趋势,当感测到人体有直腰趋势时,控制器7驱动气缸的推杆21收缩,带动人体肩部向上,完成直腰动作。
下面具体介绍穿戴者在穿戴外骨骼系统时,行走、弯腰和直腰的具体过程。
当穿戴者行走时,左右两腿交替向前,因此相当于先在第一腿挡41上施加一个向前的力,第一腿挡41向前摆动,带动第一传动杆4转动,从而带动第一传动轴322和第二齿轮321的转动,第二齿轮321带动第一齿轮313转动,第一齿轮313带动第三齿轮331转动,带动第二传动轴332和第二传动杆5的转动,从而带动第二腿挡42向后摆动;然后,在第二腿挡42上施加一个向前的力,第二腿挡42向前摆动,带动第二传动杆5转动,从而带动第二传动轴332和第三齿轮331的转动,第三齿轮331带动第一齿轮313转动,第一齿轮313带动第二齿轮321转动,带动第一传动轴322和第一传动杆4的转动,从而带动第一腿挡41向后摆动,由此,在穿戴者穿戴外骨骼系统行走时,第一腿挡41和第二腿挡42能够灵活的跟随左右腿的交替向前而前后摆动,且在穿戴者停止行走站立不动时,第一传动杆4和第二传动杆5均不动,三个齿轮也不转动,也就是说,外骨骼系统的第一腿挡41和第二腿挡42可以跟随穿戴者的运动状态而灵活变化。
当穿戴者作出弯腰动作时,背部向前,肩部绑带带动外壳1向前弯曲,气缸的推杆21伸出气缸,弹簧拉伸。
当穿戴者作出直腰动作时,弹簧收缩,气缸工作,使推杆21收缩,第一腿挡41和第二腿挡42压紧穿戴者的大腿,肩部绑带向后拉动穿戴者的背部,从而助力穿戴者完成直腰动作。
本发明实施例提供的一种具有分力模块的外骨骼系统,通过分力模块能够实现一个动力模块对两个输出力的控制,即能够将一个方向的力分成两个方向的柔性可变的力,从而可以对外骨骼的两侧进行控制,且这两个方向的力可以相互补偿,在一端被锁死固定的情况下,另一端可以不受影响,仍然进行力的输出,此外,该系统具有结构简单、重量轻、应用灵活、成本低的优点。
在本发明中,术语“多个”指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。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。
本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对本发明的限制。
在本说明书中的描述中,术语“一个具体的实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表达不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有分力模块的外骨骼系统,其特征在于,所述外骨骼系统包括外壳、动力模块、分力模块、第一传动杆和第二传动杆;
所述外壳内部具有容置区;
所述动力模块安设于所述外壳的容置区内;
所述分力模块,设置在所述容置区内,所述分力模块包括第一动力部件、第二动力部件、第三动力部件和壳体;所述第一动力部件包括驱动杆和底座,所述驱动杆的一端与所述动力模块相连接,另一端与所述底座连接,所述底座的底部设有第一齿轮;所述第二动力部件包括第二齿轮和第一传动轴,所述第二齿轮与所述第一齿轮垂直设置,并且相互啮合;所述第一传动轴的一端与所述第二齿轮相连接;所述第三动力部件包括第三齿轮和第二传动轴,所述第三齿轮与所述第一齿轮垂直设置,并且相互啮合;所述第二传动轴的一端与所述第三齿轮相连接;所述壳体的顶部与所述底座相连接,所述壳体容置所述第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮;
所述第一传动杆的一端与所述第一传动轴的另一端相连接,所述第一传动轴转动带动所述第一传动杆转动;
所述第二传动杆的一端与所述第二传动轴的另一端相连接,所述第二传动轴转动带动所述第二传动杆转动。
2.根据权利要求1所述的外骨骼系统,其特征在于,所述外壳包括第一挡板和第二挡板,所述第一挡板和第二挡板相对平行设置,所述第一挡板和第二挡板两侧分别通过多个支撑柱连接;
所述第一挡板和第二挡板的底部均设有安装孔,通过所述安装孔实现所述分力模块和所述外壳的连接。
3.根据权利要求2所述的外骨骼系统,其特征在于,所述壳体包括壳体本体和侧盖;所述壳体本体的顶部设有第一开口,所述第一动力部件的底座安设于所述第一开口上,所述壳体本体的两端分别设有第二开口,所述侧盖分别扣合于所述壳体本体两端的第二开口上;
所述侧盖包括第一侧盖和第二侧盖,所述第一侧盖上具有第一限位区和第二限位区,所述第一限位区与所述第二限位区相导通;所述第二侧盖上具有第三限位区和第四限位区,所述第三限位区与所述第四限位区相导通。
4.根据权利要求3所述的外骨骼系统,其特征在于,所述第二齿轮包括第二齿轮座和第二齿轮本体;
所述第二动力部件还包括第二轴承和第三轴承;
所述第二轴承套接于所述第二齿轮座上,并容置在所述第一侧盖的第一限位区内;所述第三轴承套接于所述第一传动轴上,容置于所述第一侧盖的第二限位区内;
所述第一传动轴的一端依次穿设所述第一侧盖、第三轴承、第二轴承,并和所述第二齿轮相连接,另一端与所述第一传动轴相连接;;所述第三齿轮包括第三齿轮座和第三齿轮本体;
所述第三动力部件还包括第四轴承和第五轴承;
所述第四轴承套接于所述第三齿轮座上,并容置在所述第二侧盖的第三限位区内;所述第五轴承套接于所述第二传动轴上,并容置于所述第二侧盖的第四限位区内;
所述第二传动轴的一端依次穿设所述第二侧盖、第五轴承、第四轴承,并和所述第三齿轮相连接,另一端与所述第二传动轴相连接。
5.根据权利要求4所述的外骨骼系统,其特征在于,所述第二动力部件还具有第六轴承和第一轴承套;所述第六轴承套接于所述第一侧盖上,所述第一轴承套套接于所述第六轴承上;
所述第三动力部件还具有第七轴承和第二轴承套;所述第七轴承套接于所述第二侧盖上,所述第二轴承套套接于所述第七轴承上。
6.根据权利要求2所述的外骨骼系统,其特征在于,所述动力模块的输出端具有推杆,所述推杆的底部还具有连接件,所述连接件的一端固定在所述推杆的底部,所述连接件的另一端与所述驱动杆的一端相连接。
7.根据权利要求6所述的外骨骼系统,其特征在于,所述外骨骼系统还包括弹簧,所述弹簧的一端固定在所述支撑柱上,另一端固定在所述连接件上。
8.根据权利要求7所述的外骨骼系统,其特征在于,所述外骨骼系统还包括背部固定架,与所述外壳的上部固定连接;所述背部固定架还设有绑带槽,用于肩部绑带的连接。
9.根据权利要求8所述的外骨骼系统,其特征在于,所述第一传动杆的另一端具有第一腿挡,所述第二传动杆的另一端具有第二腿挡。
10.根据权利要求1所述的外骨骼系统,其特征在于,当所述动力模块向所述驱动杆输出第一驱动力时,所述驱动杆在所述第一驱动力的驱动下围绕所述第一传动轴或第二传动轴的中心轴线转动,带动所述第一齿轮沿径向运动,所述第一齿轮利用齿合带动所述第二齿轮和第三齿轮同步同向转动,由此所述第二齿轮带动所述第一传动轴和第一传动杆转动,所述第三齿轮带动所述第二传动轴和第二传动杆转动;
当所述第一传动杆固定时,所述驱动杆在所述第一驱动力的驱动下围绕所述第一传动轴或第二传动轴的中心轴线转动,带动所述第一齿轮沿径向运动,因为所述第二齿轮固定,所述第一齿轮利用齿合带动所述第三齿轮转动,由此带动所述第二传动轴和第二传动杆转动;
当所述第一传动杆在所述第二驱动力驱动下转动时,带动所述第一传动轴和第二齿轮的转动,所述第二齿轮带动所述第一齿轮转动,所述第一齿轮带动所述第三齿轮转动,带动所述第二传动轴和所述第二传动杆的转动,并且所述第二传动杆的转动方向和所述第一传动杆的转动方向相反。
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