CN109822548B - 可弹性储能机构及应用于外骨骼机器人上的驱动关节 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了可弹性储能机构，包括具有横向贯通孔和连接卡槽的连接卡轮、设于横向贯通孔内且可与驱动组相连接的从动驱动齿轮，以及一端卡接于连接卡槽内另一端卡接于所述从动驱动齿轮上的相邻齿牙间的弹性弹片。本申请通过驱动所述从动驱动齿轮以使所述弹性弹片沿其驱动方向发生弹性形变，继而产生弹性势能且将弹性势能储存于所述弹性弹片上，继而当带动所述连接卡轮沿所述从动驱动齿轮驱动方向的相反方向转动时，储存于所述弹性弹片上的弹性势能被释放且转化为动能，从而可用以辅助复位转动与所述连接卡轮相连接的连接部件，进而不仅可大大减少用电量，且还可降低经济成本。本申请还公开了一种应用于外骨骼机器人上的驱动关节。
Description
【技术领域】
本申请涉及医疗器械的技术领域，具体来说是涉及一种可弹性储能机构，以及一种应用于外骨骼机器人上的驱动关节。
【背景技术】
人体外骨骼机器人，最早是通用电气公司在1966年所研制出来的Hardman助力机器人。进入21世纪后，得益于外骨骼技术的积累和相关技术领域的突破，可穿戴的外骨骼机器人在各个方面具有广泛的应用前景。目前，日本、法国、以色列、美国等国都相继推出了自己的外骨骼助力产品，并且在市场上引起了强烈的反响，创造了巨大的经济价值与社会价值。
在生活中，外骨骼机器人对于行走不便的患者来说，是将站立行走或站立运动这一梦想变为现实的一种康复器具，且随着我国老龄化的进程加快，肢体残疾人数量增加，外骨骼机器人的作用也越来越为凸出。
但是，现有外骨骼机器人绝大部分是通过事先录入控制程序、规划好步态来辅助人体行走或运动，继而导致现有外骨骼机器人上的肢体关节无论是在旋转收折还是旋转展开过程中，都要时时靠驱动电机驱动来作动，从而不仅消耗了大量的电能，且还降低了驱动电机的使用寿命，进而增加了经济成本。
【发明内容】
本申请所要解决是针对的上述现有的技术问题，提供一种可弹性储能机构。
为解决上述技术问题，本申请是通过以下技术方案实现：
可弹性储能机构，包括：
连接卡轮，其上沿其横向方向开设有横向贯通孔，以及开设有多个均设于所述横向贯通孔周侧且与所述横向贯通孔相连通的连接卡槽；
从动驱动齿轮，其设于所述横向贯通孔内，且其一侧可与驱动组相连接；
弹性弹片，其一端卡接于所述连接卡槽内，另一端卡接于所述从动驱动齿轮上的相邻齿牙间，当所述从动驱动齿轮被驱动转动时，所述弹性弹片沿所述从动驱动齿轮的转动方向发生弹性形变以产生弹性势能，且用以储存所产生的弹性势能。
如上所述的智能储能式外骨骼机器人，所述弹性弹片左侧开设有朝右内凹并向靠近所述从动驱动齿轮一端逐渐延伸的左侧凹槽，且其右侧开设有朝左内凹并向靠近所述从动驱动齿轮一端逐渐延伸的右侧凹槽。
如上所述的智能储能式外骨骼机器人，所述右侧凹槽与所述左侧凹槽左右对称设置。
如上所述的智能储能式外骨骼机器人，所述弹性弹片的制作材料为不锈钢。
如上所述的智能储能式外骨骼机器人，所述连接卡槽沿所述连接卡轮横向方向贯穿所述连接卡轮。
如上所述的智能储能式外骨骼机器人，所述连接卡轮上还均设有多个位其外部周侧且朝外凸出的外凸卡接部。
本申请还提及一种应用于外骨骼机器人上的驱动关节，包括如上所述的可弹性储能机构。
如上所述的应用于外骨骼机器人上的驱动关节，所述应用于外骨骼机器人上的驱动关节还包括连接于所述从动驱动齿轮左侧且用以驱动所述从动驱动齿轮转动的驱动组。
如上所述的应用于外骨骼机器人上的驱动关节，所述驱动组包括：
驱动电机；
第一连接法兰，其连接于所述驱动电机右侧；
第二连接法兰，其连接于所述第一连接法兰右侧；
连接轴套，其套设于所述第二连接法兰内，且其左端与所述驱动电机动力输出端相连接；
左连接轴承，其套设于所述连接轴套左侧，且被所述第一连接法兰限位于所述第二连接法兰内；
右连接轴承，其套设于所述连接轴套右侧；
连接卡套，其套设于所述连接轴套右侧，并将所述右连接轴承包覆于内，且其右侧与所述从动驱动齿轮左侧相连接。
与现有技术相比，上述申请有如下优点：
1、本申请可弹性储能机构通过外力驱动所述从动驱动齿轮旋转转动时，所述从动驱动齿轮驱动所述弹性弹片沿其旋转转动方向发生弹性形变以产生弹性势能，并可通过所述弹性弹片储存所产生的弹性势能，继而当带动所述连接卡轮沿所述从动驱动齿轮驱动方向的相反方向转动时，储存于所述弹性弹片上的弹性势能被释放且转化为动能，从而可用以辅助复位转动与所述连接卡轮相连接的连接部件，进而不仅可大大减少用电量，且还可降低经济成本。
2、本申请可弹性储能机构通过所述左侧凹槽和所述右侧凹槽可使所述弹性弹片中部向靠近所述从动驱动齿轮一端逐渐收窄，从而可方便于所述弹性弹片被所述从动驱动齿轮驱动变形，且当所述右侧凹槽与所述左侧凹槽左右对称设置时，可使所述弹性弹片受力均匀以避免受力不均且容易导致断裂的现象发生，进而可大幅度提高本申请的实用性和适用性。
3、本申请可弹性储能机构通过均匀设置于所述连接卡轮与所述从动驱动齿轮间的可拆卸所述弹性弹片，继而不仅可实现单一更换所述弹性弹片，降低生产企业的维护成本，且还可大幅度降低实用用户的经济成本。
4、本申请应用于外骨骼机器人上的驱动关节通过所述可弹性储能机构与所述驱动组实现连接驱动功能，继而不仅可实现降低驱动关节的刚度以增加驱动关节的柔性度，且还可提高穿戴有本申请所述驱动关节的智能储能式外骨骼机器人时的舒适性。
【附图说明】
图1是本申请可弹性储能机构的局部分解立体图。
图2是图1的局部放大视图Ⅰ。
图3是本申请可弹性储能机构中所述弹性弹片的立体图。
图4是本申请应用于外骨骼机器人上的驱动关节进行局部分解的分解立体图。
图5是本申请应用于外骨骼机器人上的驱动关节中所述驱动组的分解立体图。
图6是本申请应用于外骨骼机器人上的驱动关节中所述驱动组隐藏所述驱动电机后进行分解的分解立体图。
【具体实施方式】
下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。
如图1～6所示，可弹性储能机构，包括连接卡轮4、从动驱动齿轮5、弹性弹片6。
具体的，所述连接卡轮4上沿其横向方向开设有横向贯通孔41，以及开设有多个均设于所述横向贯通孔41周侧且与所述横向贯通孔41相连通的连接卡槽42。所述从动驱动齿轮5设于所述横向贯通孔41内，且其一侧可与驱动组相连接。所述弹性弹片6一端卡接于所述连接卡槽42内，另一端卡接于所述从动驱动齿轮5上的相邻齿牙间，当所述从动驱动齿轮5被驱动转动时，所述弹性弹片6沿所述从动驱动齿轮5的转动方向发生弹性形变以产生弹性势能，且用以储存所产生的弹性势能。
本申请可弹性储能机构通过外力驱动所述从动驱动齿轮5旋转转动时，所述从动驱动齿轮5驱动所述弹性弹片6沿其旋转转动方向发生弹性形变以产生弹性势能，并可通过所述弹性弹片6储存所产生的弹性势能，继而当带动所述连接卡轮4沿所述从动驱动齿轮5驱动方向的相反方向转动时，储存于所述弹性弹片上的弹性势能被释放且转化为动能，从而可用以辅助复位转动与所述连接卡轮相连接的连接部件，进而不仅可大大减少用电量，且还可降低经济成本。
所述弹性弹片6左侧开设有朝右内凹并向靠近所述从动驱动齿轮5一端逐渐延伸的左侧凹槽61，且其右侧开设有朝左内凹并向靠近所述从动驱动齿轮5一端逐渐延伸的右侧凹槽62。其优点在于通过所述左侧凹槽61和所述右侧凹槽62可使所述弹性弹片6中部向靠近所述从动驱动齿轮5一端逐渐收窄，从而方便于所述弹性弹片6被所述从动驱动齿轮5驱动变形。
所述右侧凹槽62与所述左侧凹槽61左右对称设置，其目的在于使所述弹性弹片6上能够受力均匀，从而可避免受力不均且容易导致断裂，进而可大幅度提高本申请可弹性储能机构的实用性和适用性。
所述弹性弹片6的制作材料为不锈钢，优选为SUS304，其优点在于SUS304不仅具有良好塑性和较低抗拉强度以使满足弹性变形需求，且还具有耐腐蚀、耐高温、化学性质较为稳定的突出特点。
所述连接卡槽42沿所述连接卡轮4横向方向贯穿所述连接卡轮4。其优点在于无论从所述连接卡轮4的哪一侧均可插入所述弹性弹片6，进而有利于方便组装工作。
所述连接卡轮4上还均设有多个位其外部周侧且朝外凸出的外凸卡接部43。其优点不仅在于方便拆装所述连接卡伦4，且还可通过所述外凸卡接部43与所述内凹卡槽相配合以限位所述连接卡轮4。
本申请应用于外骨骼机器人上的驱动关节包括如上所述的可弹性储能机构，且还包括连接于所述从动驱动齿轮5左侧且用以驱动所述从动驱动齿轮5转动的驱动组1。所述驱动组1包括驱动电机11、第一连接法兰12、第二连接法兰13、连接轴套14、左连接轴承15、右连接轴承16及连接卡套17。所述第一连接法兰12连接于所述驱动电机11右侧。所述第二连接法兰13连接于所述第一连接法兰12右侧。所述连接轴套14套设于所述第二连接法兰13内，且其左端与所述驱动电机11动力输出端相连接。所述左连接轴承15套设于所述连接轴套14左侧，且被所述第一连接法兰12限位于所述第二连接法兰13内。所述右连接轴承16套设于所述连接轴套14右侧。所述连接卡套17套设于所述连接轴套14右侧，并将所述右连接轴承16包覆于内，且其右侧与所述从动驱动齿轮5左侧相连接。其目的在于实现连接驱动功能。
所述应用于外骨骼机器人上的驱动关节还包括设于所述连接卡轮4右侧的位置传感器7，所述位置传感器7用以检测所述从动驱动轮5与所述连接卡轮4间的位置变化并将所检测到的位置信息转化为位置信号，继而将所述位置信号发送至所述驱动电机11以控制所述驱动电机11，其优点在于可实现单独控制所述驱动电机11。
所述位置传感器7优选为角位移传感器，其优点在于当所述从动驱动齿轮5被所述驱动电机11驱动转动时，可通过所述位置传感器7检测出所述从动驱动齿轮5相对所述连接卡轮4的角度位移，继而可通过所述位置传感器7反馈控制所述驱动电机11的输出扭力，从而控制所述从动驱动齿轮5的转动幅度，进而控制每一所述弹性弹片6的变形量以实现智能储存能量的目的，另外，所述角位移传感器还具有较高检测精度，以及还具有较高的可靠性能。
所述应用于外骨骼机器人上的驱动关节还包括罩设于所述驱动组1外侧且用以围护所述驱动组1的围护壳体8，采用所述围护壳体8的目的在于保护所述驱动组1，避免外界灰尘、水滴进入而影响所述驱动组1正常工作。
综上所述对本申请的实施方式作了详细说明，但是本申请不限于上述实施方式。即使其对本申请作出各种变化，则仍落入在本申请的保护范围。
Claims (8)
1.可弹性储能机构,其特征在于，包括：
连接卡轮(4)，其上沿其横向方向开设有横向贯通孔(41)，以及开设有多个均设于所述横向贯通孔(41)周侧且与所述横向贯通孔(41)相连通的连接卡槽(42)；
从动驱动齿轮(5)，其设于所述横向贯通孔(41)内，且其一侧可与驱动组相连接；
弹性弹片(6)，其一端卡接于所述连接卡槽(42)内，另一端卡接于所述从动驱动齿轮(5)上的相邻齿牙间，当所述从动驱动齿轮(5)被驱动转动时，所述弹性弹片(6)沿所述从动驱动齿轮(5)的转动方向发生弹性形变以产生弹性势能，且用以储存所产生的弹性势能；
所述弹性弹片(6)左侧开设有朝右内凹并向靠近所述从动驱动齿轮(5)一端逐渐延伸的左侧凹槽(61)，且其右侧开设有朝左内凹并向靠近所述从动驱动齿轮(5)一端逐渐延伸的右侧凹槽(62)。
2.根据权利要求1所述的可弹性储能机构，其特征在于：所述右侧凹槽(62)与所述左侧凹槽(61)左右对称设置。
3.根据权利要求2所述的可弹性储能机构，其特征在于：所述弹性弹片(6)的制作材料为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的可弹性储能机构，其特征在于：所述连接卡槽(42)沿所述连接卡轮(4)横向方向贯穿所述连接卡轮(4)。
5.根据权利要求1所述的可弹性储能机构，其特征在于：所述连接卡轮(4)上还均设有多个位其外部周侧且朝外凸出的外凸卡接部(43)。
6.应用于外骨骼机器人上的驱动关节，其特征在于：包括如权利要求1～5中任意一项所述的可弹性储能机构。
7.根据权利要求6所述的应用于外骨骼机器人上的驱动关节，其特征在于：所述应用于外骨骼机器人上的驱动关节还包括连接于所述从动驱动齿轮(5)左侧且用以驱动所述从动驱动齿轮(5)转动的驱动组(1)。
8.根据权利要求7所述的应用于外骨骼机器人上的驱动关节，其特征在于：所述驱动组(1)包括：
驱动电机(11)；
第一连接法兰(12)，其连接于所述驱动电机(11)右侧；
第二连接法兰(13)，其连接于所述第一连接法兰(12)右侧；
连接轴套(14)，其套设于所述第二连接法兰(13)内，且其左端与所述驱动电机(11)动力输出端相连接；
左连接轴承(15)，其套设于所述连接轴套(14)左侧，且被所述第一连接法兰(12)限位于所述第二连接法兰(13)内；
右连接轴承(16)，其套设于所述连接轴套(14)右侧；
连接卡套(17)，其套设于所述连接轴套(14)右侧，并将所述右连接轴承(16)包覆于内，且其右侧与所述从动驱动齿轮(5)左侧相连接。
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 528400 Zhongshan, Guangdong Torch Development Zone Central Town, Xiang Hing Road 6, number of trade tower 6 meters south 642 card. Applicant after: Zhongshan Wabet Intelligent Medical Devices Co.,Ltd. Address before: 528400 Zhongshan, Guangdong Torch Development Zone Central Town, Xiang Hing Road 6, number of trade tower 6 meters south 642 card. Applicant before: ZHONGSHAN WOBEITE INTELLIGENT MEDICAL ROBOT CO.,LTD. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |