CN110977936A - 驱动线驱动装置及应用其的柔性外骨骼 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种驱动线驱动装置及应用其的柔性外骨骼，该驱动线驱动装置包括底座、旋转驱动组件以及从动组件。底座上设置有导向轴；旋转驱动组件设置于底座上，旋转驱动组件的输出端设置有主动轮；从动组件包括离合组件与从动轮组件，离合组件用于绕设驱动线，从动轮组件转动设置于导向轴上且与主动轮连接，并在主动轮转动时候进行转动，离合组件转动设置于导向轴上位于从动轮组件沿导向轴长度方向的一侧；离合组件可以沿着导向轴移动以靠近或远离从动轮组件，并在靠近从动轮组件时可以与从动轮组件连接以使得离合组件在从动轮组件的带动下进行旋转，进而给驱动线提供助力。通过上述方式，本发明可以给穿戴者提供更好的助力，使得穿戴者的行动更为便捷。

Description

驱动线驱动装置及应用其的柔性外骨骼

技术领域

本发明涉及人体助力领域，特别涉及到一种驱动线驱动装置及应用其的柔性外骨骼。

背景技术

柔性外骨骼系统实是一种柔性可穿戴式外套，刚性外骨骼能把负载及系统重量传递到地面，然而柔性外骨骼系统却没有此功能，为减轻穿戴者的负重，需要通过驱动装置对柔性外骨骼系统提供适当助力。现有的驱动装置一般采用应液压与气压驱动，这样不仅增加了重量，而且成本也上升。

目前已经存在有电机驱动装置，但是由于穿戴者的行动速度反应比较快，而电机的启停以及正反转的切换时间一般较长，使得整个柔性外骨骼系统响应较慢，导致穿戴者行动不流畅。

其次，由于关节运动的往复性，往往使得驱动器及传动机构的频繁正反往复运动，短时间内来回往复的切换方向，电机的功率消耗就会非常大，正反转或启停时电流甚至可能超过安全电流。现有方案普遍无法解决启停时频繁大电流和功率消耗的问题。

同时，现有的驱动装置在无需助力时，穿戴者还需要克服驱动装置的阻力，例如克服减速比及电机的机械阻力，进而对穿戴者的行动产生限制。

发明内容

本发明主要提供一种驱动线驱动装置及应用其的柔性外骨骼，以解决现有技术中柔性外骨骼的驱动装置对穿戴者助力不便的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种驱动线驱动装置，所述驱动装置包括：底座，所述底座上设置有导向轴；旋转驱动组件，设置于所述底座上，所述旋转驱动组件的输出端设置有主动轮；从动组件，包括离合组件与从动轮组件，所述离合组件用于绕设驱动线，所述从动轮组件转动设置于所述导向轴上且与所述主动轮连接，并在所述主动轮转动时候进行转动，所述离合组件转动设置于所述导向轴上位于所述从动轮组件沿所述导向轴长度方向的一侧；其中，所述离合组件可以沿着所述导向轴移动以靠近或远离所述从动轮组件，并在靠近所述从动轮组件时可以与所述从动轮组件连接以使得所述离合组件在所述从动轮组件的带动下进行旋转，进而给所述驱动线提供助力。

根据本发明提供的一实施方式，所述从动组件为两个，两个所述从动组件的从动轮组件分别位于所述主动轮的两侧。

根据本发明提供的一实施方式，所述旋转驱动组件包括：第一底板，固定于所述底座上；第一旋转驱动电机，固定于所述第一底板上，所述第一旋转驱动电机的输出端设置有所述主动轮。

根据本发明提供的一实施方式，所述从动轮组件包括第一齿合件及与所述第一齿合件连接的第二齿合件，所述第一齿合件用于与所述主动轮连接，所述第二齿合件用于与所述离合组件进行连接。

根据本发明提供的一实施方式，所述离合组件为两个，两个所述离合组件分别位于所述从动轮组件沿所述导向轴长度方向的两侧；所述离合组件包括：线盘组件，包括线盘与第三齿合件，所述线盘用于绕设所述驱动线，所述第三齿合件设置于所述线盘靠近所述第二齿合件的一侧，且在靠近所述第二齿合件时可以与所述第二齿合件进行连接；平移驱动组件，与所述线盘组件连接，用于驱动所述线盘组件靠近或远离所述第二齿合件。

根据本发明提供的一实施方式，所述离合组件还包括直线轴承与旋转轴承，所述直线轴承滑动套设于所述导向轴上，所述旋转轴承套设于所述直线轴承上，所述线盘组件与所述旋转轴承连接。

根据本发明提供的一实施方式，所述平移驱动组件包括：第二底板，固定于所述底座上；连接板，一端连接所述线盘组件；平移驱动件，设置于所述第二底板上，所述平移驱动件的输出端连接所述连接板的另一端。

根据本发明提供的一实施方式，所述平移驱动件包括：第二旋转驱动电机，设置于所述第二底板上；联轴器，一端与所述第二旋转驱动电机的输出端连接；丝杠，与所述联轴器的另一端连接；丝杠螺母，套设于所述丝杆上且与所述连接板的另一端连接。

根据本发明提供的一实施方式，所述底座包括第三底板与设置于所述第三底板上且相对设置的两块侧板，所述导向轴跨接于所述两块侧板上。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种柔性外骨骼，所述柔性外骨骼包括上述中任一项所述的驱动线驱动装置。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过将驱动线绕设于离合组件上，且离合组件可以靠近或远离从动轮组件，并在靠近时与从动轮组件连接，并随着从动轮组件进行旋转，进而给驱动线提供助力。离合组件在远离从动轮组件时，可以解除与从动轮组件的连接，从而可以实现自由转动。因此无需助力时，离合组件可以直接远离从动轮组件，而无需对旋转驱动组件进行启停，极大的提高驱动的响应速度，且可以对旋转驱动组件进行保护，以防止频繁启停导致损坏。进一步的，离合组件可以直接远离从动轮组件后可以绕导向轴进行自动旋转，没有与旋转驱动组件等驱动机械结构进行直接或间接连接，因此无需助力时，穿戴者无需克服旋转驱动组件等的阻力，使得穿戴者的行动更为便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅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，其中：

图1是本发明提供的驱动线驱动装置第一实施方式的结构示意图；

图2是图1所示的驱动线驱动装置另一角度的结构示意图；

图3是图1所示驱动线驱动装置中旋转驱动组件的爆炸结构示意图；

图4是图1所示驱动线驱动装置中从动轮组件的爆炸结构示意图；

图5是图1所示驱动线驱动装置中离合组件的爆炸结构示意图；

图6是图1所示驱动线驱动装置中底座的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1-图6，本发明提供一种驱动线驱动装置10，该驱动装置10包括底座100、旋转驱动组件200以及从动组件300。

如图1和图2所示，底座100上设置有导向轴110，旋转驱动组件200设置于底座100上，且旋转驱动组件200的输出端设置有主动轮210。从动组件300包括有离合组件400与从动轮组件500。离合组件400具体用于绕设驱动线，即驱动线可以绕设于离合组件400上。

在具体实施例中，驱动线可以是鲍登线、钢丝绳或者尼龙线等等。

如图1所示，从动轮组件500转动设置于导向轴110上且与主动轮210连接，并在主动轮210转动时候进行转动，离合组件400也转动设置于导向轴110上位于从动轮组件500沿导向轴110长度方向的一侧。

在具体实施例中，从动轮组件500与主动轮210可以相互齿合，也可以是通过传动带或者链条连接，因此当旋转驱动组件200驱动主动轮210进行旋转时，从动轮组件500也会被带动进行旋转。

离合组件400可以沿着导向轴110移动以靠近或远离从动轮组件500，并在靠近从动轮组件500时可以与从动轮组件500连接以使得离合组件400在从动轮组件500的带动下进行旋转，进而给驱动线提供助力。

具体地，离合组件400可以在靠近从动轮组件500，并进而与从动轮组件500连接，具体可以是齿合，因此在从动轮组件500进行旋转时，离合组件400可以随着从动轮组件500进行旋转，进而给驱动线提供助力。离合组件400远离从动轮组件500时，可以解除与从动轮组件500的连接。

上述实施例中，通过将驱动线绕设于离合组件400上，且离合组件400可以靠近或远离从动轮组件500，并在靠近时与从动轮组件500连接，并随着从动轮组件500进行旋转，进而给驱动线提供助力。离合组件400在远离从动轮组件500时，可以解除与从动轮组件500的连接，从而可以实现自由转动。因此无需助力时，离合组件400可以直接远离从动轮组件500，而无需对旋转驱动组件200进行启停，极大的提高驱动的响应速度，且可以对旋转驱动组件200进行保护，以防止频繁启停导致损坏。进一步的，离合组件400可以直接远离从动轮组件500后可以绕导向轴110进行自动旋转，没有与旋转驱动组件200等驱动机械结构进行直接或间接连接，因此无需助力时，穿戴者无需克服旋转驱动组件200等的阻力，使得穿戴者的行动更为便捷。

在具体实施例中，从动组件300为两个，两个从动组件300的从动轮组件分别位于主动轮210的两侧。具体地，两个从动组件300可以分别位于主动轮210沿垂直于导向轴110长度方向的两侧。且均与主动轮210连接，因此主动轮210旋转时，可以带动两个从动组件300旋转。

在其他实施例中，从动组件300也可以为多个，且绕主动轮210的旋转轴设置。

如图3所示，旋转驱动组件200包括第一底板220与第一旋转驱动电机230。第一底板220固定于底座100上，第一旋转驱动电机230固定于第一底板220上，第一旋转驱动电机230的输出端设置有主动轮210。

如图3所示，第一底板220具体包括呈L形连接的第一子板221与第二子板222，第一子板221固定于底座100上。第一旋转驱动电机230设置于第二子板222上，第一旋转驱动电机230的输出端设置有齿轮轴套231，主动轮210则套设于齿轮轴套231上。具体地，主动轮210可以为齿盘。

如图2和图4所示，从动轮组件500包括第一齿合件510及与第一齿合件510连接的第二齿合件520，第一齿合件510用于与主动轮210连接，第二齿合件520用于与离合组件400进行连接。具体地，第一齿合件510也可以为齿盘，进而与主动轮210进行齿合。第二齿合件520可以设置于第一齿合件510沿导向轴110长度方向的一侧。

在具体实施例中，从动轮组件500还包括轴承内套(图未示)与球轴承(图未示)。轴承内套固定于导向轴110上，球轴承的内圈与外圈可以相对旋转，且球轴承的内圈套设于轴承内套上，第二齿合件520固定于第一齿合件510的两个侧面上且套设于球轴承的外圈上。通过上述结构，可以使得第一齿合件510与第二齿合件520可以绕导向轴110旋转，但不可以沿着导向轴110的长度方向进行移动。

在具体实施例中，第二齿合件520可以为两个，且分别位于第一齿合件510沿导向轴110长度方向的两侧。相应的，离合组件400也为两个，两个离合组件400分别位于从动轮组件500沿所述导向轴110长度方向的两侧。且两个离合组件400可以分别独立靠近或远离从动轮组件500。

如图2和图5所示，离合组件400包括线盘组件410与平移驱动组件420。线盘组件410包括线盘411与第三齿合件412，线盘411用于绕设驱动线，第三齿合件412设置于线盘411靠近第二齿合件520的一侧，且在靠近第二齿合件520时可以与第二齿合件520进行连接。平移驱动组件420与线盘组件410连接，用于驱动线盘组件410靠近或远离第二齿合件520。

在具体场景中，当需要给驱动线提供助力时，则平移驱动组件420驱动线盘组件410靠近第二齿合件520，使得第三齿合件412与第二齿合件520连接，进而使得线盘411随着第二齿合件520的旋转时进行旋转。当无需提供助力时，则平移驱动组件420驱动线盘组件410远离第二齿合件520。

在具体实施例中，离合组件400还包括直线轴承(图未示)与旋转轴承440，直线轴承滑动套设于导向轴110上，旋转轴承440套设于直线轴承上，线盘组件410与旋转轴承440连接。具体地，旋转轴承440也可以是球轴承，包括有外圈与内圈，旋转轴承440的内圈套设于直线轴承上，线盘组件410则套设于旋转轴承440的外圈上，因此整个线盘组件410可以沿着导向轴110的方向进行移动且可以绕导向轴110进行旋转。

在具体实施例中，离合组件400还进一步包括轴承安装件450，轴承安装件450设置于旋转轴承440与直线轴承之间，以防止旋转轴承440与直线轴承发生相对直线位移。

如图5所示，平移驱动组件420包括第二底板421、连接板422以及平移驱动件423。第二底板421具体可以与第一底板220相似，为L形板，且第二底板421固定于底座100上，连接板422一端连接线盘组件410，平移驱动件423设置于第二底板421上，平移驱动件423的输出端连接连接板422的另一端。

如图5所示，平移驱动件423包括第二旋转驱动电机424、联轴器425、丝杠426以及丝杠螺母427。第二旋转驱动电机424设置于第二底板421上，联轴器425的一端与第二旋转驱动电机424的输出端连接，丝杠426与联轴器425的另一端连接。丝杠螺母427套设于丝杠426上且与连接板422的另一端连接。具体地，第二旋转驱动电机424通过联轴器425带动丝杠426相对丝杠螺母427进行旋转，进而使得丝杠螺母427沿丝杠426的长度方向进行移动。

在其他实施例中，平移驱动件423可以是气缸，进而驱动连接板422沿导向轴110的长度方向进行移动。

如图6所示，底座100包括第三底板120与设置于第三底板120上且相对设置的两块侧板130，导向轴110跨接于两块侧板130上。其具体的，导向轴110与侧板130的连接处还设置有弹性卡簧140，以防止导向轴110相对侧板130进行旋转或者平移运动。

本发明还提供一种柔性外骨骼，该柔性外骨骼包括上述中任一实施例中的驱动线驱动装置10。

综上所述，本发明提供一种驱动线驱动装置及应用其的柔性外骨骼，通过将驱动线绕设于离合组件上，且离合组件可以靠近或远离从动轮组件，并在靠近时与从动轮组件连接，并随着从动轮组件进行旋转，进而给驱动线提供助力。离合组件在远离从动轮组件时，可以解除与从动轮组件的连接，从而可以实现自由转动。因此无需助力时，离合组件可以直接远离从动轮组件，而无需对旋转驱动组件进行启停，极大的提高驱动的响应速度，且可以对旋转驱动组件进行保护，以防止频繁启停导致损坏。进一步的，离合组件可以直接远离从动轮组件后可以绕导向轴进行自动旋转，没有与旋转驱动组件等驱动机械结构进行直接或间接连接，因此无需助力时，穿戴者无需克服旋转驱动组件等的阻力，使得穿戴者的行动更为便捷。且进一步的，本发明采用一个旋转驱动组件可以驱动多个从动轮组件，从而可以独立驱动多个离合组件进行旋转，进而可以为多条驱动线提供助力。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种驱动线驱动装置，其特征在于，所述驱动装置包括：

底座，所述底座上设置有导向轴；

旋转驱动组件，设置于所述底座上，所述旋转驱动组件的输出端设置有主动轮；

从动组件，包括离合组件与从动轮组件，所述离合组件用于绕设驱动线，所述从动轮组件转动设置于所述导向轴上且与所述主动轮连接，并在所述主动轮转动时候进行转动，所述离合组件转动设置于所述导向轴上位于所述从动轮组件沿所述导向轴长度方向的一侧；

其中，所述离合组件可以沿着所述导向轴移动以靠近或远离所述从动轮组件，并在靠近所述从动轮组件时可以与所述从动轮组件连接以使得所述离合组件在所述从动轮组件的带动下进行旋转，进而给所述驱动线提供助力。

2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述从动组件为两个，两个所述从动组件的从动轮组件分别位于所述主动轮的两侧。

3.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述旋转驱动组件包括：

第一底板，固定于所述底座上；

第一旋转驱动电机，固定于所述第一底板上，所述第一旋转驱动电机的输出端设置有所述主动轮。

4.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述从动轮组件包括第一齿合件及与所述第一齿合件连接的第二齿合件，所述第一齿合件用于与所述主动轮连接，所述第二齿合件用于与所述离合组件进行连接。

5.根据权利要求4所述的驱动装置，其特征在于，所述离合组件为两个，两个所述离合组件分别位于所述从动轮组件沿所述导向轴长度方向的两侧；

所述离合组件包括：

线盘组件，包括线盘与第三齿合件，所述线盘用于绕设所述驱动线，所述第三齿合件设置于所述线盘靠近所述第二齿合件的一侧，且在靠近所述第二齿合件时可以与所述第二齿合件进行连接；

平移驱动组件，与所述线盘组件连接，用于驱动所述线盘组件靠近或远离所述第二齿合件。

6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述离合组件还包括直线轴承与旋转轴承，所述直线轴承滑动套设于所述导向轴上，所述旋转轴承套设于所述直线轴承上，所述线盘组件与所述旋转轴承连接。

7.根据权利要求6所述的驱动装置，其特征在于，所述平移驱动组件包括：

第二底板，固定于所述底座上；

连接板，一端连接所述线盘组件；

平移驱动件，设置于所述第二底板上，所述平移驱动件的输出端连接所述连接板的另一端。

8.根据权利7所述的驱动装置，其特征在于，所述平移驱动件包括：

第二旋转驱动电机，设置于所述第二底板上；

联轴器，一端与所述第二旋转驱动电机的输出端连接；

丝杠，与所述联轴器的另一端连接；

丝杠螺母，套设于所述丝杆上且与所述连接板的另一端连接。

9.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述底座包括第三底板与设置于所述第三底板上且相对设置的两块侧板，所述导向轴跨接于所述两块侧板上。

10.一种柔性外骨骼，其特征在于，所述柔性外骨骼包括权利要求1-9中任一项所述的驱动线驱动装置。

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