CN113440378B - 一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置及使用方法，包括基座，所述基座上表面设置有伺服电机、底座、卷轴组件Ⅰ、卷轴组件Ⅱ、轴承座Ⅰ和轴承座Ⅱ，所述轴承座Ⅰ的轴承内圈与转轴Ⅰ一端连接，转轴Ⅰ上通过键连接有齿轮Ⅰ，转轴Ⅰ另一端与卷轴组件Ⅰ连接，所述伺服电机输出轴通过联轴器与转轴Ⅱ一端连接，转轴Ⅱ另一端与卷轴组件Ⅱ一端连接，所述轴承座Ⅱ的轴承内圈与转轴Ⅲ一端连接，转轴Ⅲ上通过键连接有与齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ，转轴Ⅲ另一端与卷轴组件Ⅱ另一端连接，所述底座上表面设置有伸缩杆组件，伸缩杆组件通过其上的Ⅰ号绳和Ⅲ号绳分别与卷轴组件Ⅰ和卷轴组件Ⅱ连接。本发明调节装置，结构简单，操作方便，成本低廉。

Description

一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置及使用方法

技术领域

本发明属于外骨骼机器人技术领域，具体涉及一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置及使用方法。

背景技术

外骨骼机器人技术是近年来迅速发展的一门新兴机器人技术，是机器人技术在机器人领域的新应用。其中康复机器人己成为国际社会研究热点之一，对于中疯、偏瘫、下肢运动机能损伤等患者来说，下肢康复训练机器人有着很好的治疗效果。通过康复机器人可实现被动及主动训练，既有效地避免穿戴者因缺乏运动而造成的肌肉萎缩问题，又有效的提高穿戴者的康复效果，但就目前而言，下肢外骨骼机器人的诸多方面还存在着一些弊端和不及。

现有的下肢外骨骼机器人更多的是考虑如何提高智能控制，但对于最基础的人与机的关系和安全性却有所忽略。下肢外骨骼机器人是作为康复训练而存在的，然而所服务的对象身材体型不尽相同，同一款设备不能够完全贴合所有人的身材尺寸，对于贴合度较低的使用者不但起不到康复治疗的效果反而会造成不好的影响。下肢外骨骼机器人所匹配的尺寸为腿部长度，首先，性别和年龄是影响人体型差异的最大因素之一，其次还有后天的影响，如疾病、饮食习惯与精神状态等。所以，如何因人而异，使得同一款下肢外骨骼机器人能够满足不同人群腿部长度的需要，即实现下肢外骨骼机器人的长度可调节，是本领域技术人员需要解决的问题。

现有的长度调节机构大多是机械式的调节装置，整个穿戴过程步骤复杂、调节过程繁琐，缺少针对医护或看护人员辅助穿戴的操作交互设计，用户自己穿戴时调节困难，穿戴所需的调节时间较长，整体体验差；在调节过程中也不具备柔性的调节功能，同时还需机械式的自锁以保证下肢外骨骼机器人的安全性。

发明内容

本发明的目的是提供一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置及使用方法，该机构可以通过增加多节杆来实现伸长的长度，解决现有的伸缩升降机构仅依靠中间体长度而实现更长伸缩的问题，利用绳索的特性给长度的实时调节带来柔性化功能，在长度调节时防止外部负载变化给调节装置带来不可避免的冲击。

一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置，包括基座、底座、卷轴组件Ⅰ、卷轴组件Ⅱ、轴承座Ⅰ、轴承座Ⅱ、联轴器及伺服电机，所述基座上表面设置有伺服电机、底座、卷轴组件Ⅰ、卷轴组件Ⅱ、轴承座Ⅰ和轴承座Ⅱ，所述轴承座Ⅰ较轴承座Ⅱ靠近底座设置，所述轴承座Ⅰ的轴承内圈与转轴Ⅰ一端连接，转轴Ⅰ上通过键连接有齿轮Ⅰ，转轴Ⅰ另一端与卷轴组件Ⅰ连接，所述伺服电机输出轴通过联轴器与转轴Ⅱ一端连接，转轴Ⅱ另一端与卷轴组件Ⅱ一端连接，所述轴承座Ⅱ的轴承内圈与转轴Ⅲ一端连接，转轴Ⅲ上通过键连接有与齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ，转轴Ⅲ另一端与卷轴组件Ⅱ另一端连接，所述底座上表面设置有伸缩杆组件，伸缩杆组件通过其上的Ⅰ号绳和Ⅲ号绳分别与卷轴组件Ⅰ和卷轴组件Ⅱ连接。

所述底座包括基体、支撑柱、法兰盘Ⅰ、Ⅰ号导轮、Ⅱ号导轮及带孔凸块Ⅰ，所述基体上表面的凹槽处分别设置有Ⅰ号导轮和Ⅱ号导轮，所述基体通过支撑柱安装有法兰盘Ⅰ，法兰盘Ⅰ上表面设置有带孔凸块Ⅰ，且法兰盘Ⅰ上开设有用于安装伸缩杆组件的螺纹孔和穿绳孔Ⅰ。

所述伸缩杆组件包括Ⅰ号伸缩杆、Ⅱ号伸缩杆及Ⅲ号伸缩杆，所述Ⅰ号伸缩杆包括Ⅰ号杆体，Ⅰ号杆体顶部设置有法兰盘Ⅱ，法兰盘Ⅱ下表面设置有带孔凸块Ⅱ，带孔凸块Ⅱ与Ⅰ号绳一端连接，Ⅰ号绳另一端穿过Ⅰ号导轮与卷轴组件Ⅰ连接，Ⅰ号杆体底部加工有开口，且在开口处形成向内延伸的边沿Ⅰ，且在边沿Ⅰ上表面设置有带孔凸块Ⅲ和半圆穿绳孔Ⅰ；

所述Ⅱ号伸缩杆包括Ⅱ号杆体和Ⅱ号绳，Ⅱ号杆体顶端穿过Ⅰ号杆体的开口套装于Ⅰ号杆体内部，Ⅱ号杆体顶部设置有法兰盘Ⅲ，法兰盘Ⅲ上设置有滑轮支架Ⅰ，滑轮支架Ⅰ上滑动安装有滑轮Ⅰ，Ⅱ号杆体外圆面对称开设有沿纵向设置的半圆长槽Ⅰ和半圆长槽Ⅱ，法兰盘Ⅲ边缘处分别开设有与半圆长槽Ⅰ对应的半圆穿绳孔Ⅱ和与半圆长槽Ⅱ对应的穿绳孔Ⅱ，Ⅱ号绳一端与带孔凸块Ⅰ连接，另一端向上穿过Ⅰ号杆体上的半圆穿绳孔Ⅰ、Ⅱ号杆体顶部的法兰盘Ⅲ上的穿绳孔Ⅱ、滑轮Ⅰ、半圆穿绳孔Ⅱ向下与带孔凸块Ⅲ连接，Ⅱ号杆体底部加工有开口，且在开口处形成向内延伸的边沿Ⅱ，且在边沿Ⅱ上表面设置有带孔凸块Ⅵ和半圆穿绳孔Ⅲ；

所述Ⅲ号伸缩杆包括Ⅲ号杆体和Ⅲ号绳，Ⅲ号杆体顶部穿过Ⅱ号杆体的开口套装于Ⅱ号杆体内部，Ⅲ号杆体顶部设置有法兰盘Ⅵ，法兰盘Ⅵ顶部设置有滑轮支架Ⅱ，滑轮支架Ⅱ上滑动安装有滑轮Ⅱ，法兰盘Ⅵ边沿上开设有穿绳孔Ⅲ和半圆穿绳孔Ⅵ，与穿绳孔Ⅲ对应的Ⅲ号杆体外圆面开设有纵向设置的半圆长槽Ⅲ，Ⅲ号绳一端与带孔凸块Ⅵ连接，另一端向上穿过Ⅲ号杆体顶部法兰盘Ⅵ上的半圆穿绳孔Ⅵ、滑轮Ⅱ、穿绳孔Ⅲ，且沿着Ⅲ号杆体的半圆长槽Ⅲ向下穿过Ⅱ号杆体上的半圆穿绳孔Ⅲ、法兰盘Ⅰ上的穿绳孔Ⅰ及Ⅱ号导轮与卷轴组件Ⅱ连接。

所述卷轴组件Ⅱ和卷轴组件Ⅰ结构相同，均包括U型基座和卷轴，所述U型基座的竖直部分顶部开设有轴承安装孔，轴承安装孔内安装有轴承，两个轴承之间安装有卷轴，卷轴两端分别与轴承内圈配合，卷轴组件Ⅰ的卷轴与Ⅰ号绳连接，卷轴组件Ⅱ的卷轴与Ⅲ号绳连接。

一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置的使用方法，包括以下步骤：

伸起动作：伺服电机正转启动，通过连轴器带动转轴Ⅱ正转，进而带动卷轴组件Ⅱ正转，卷轴组件Ⅱ正转带动转轴Ⅲ上的齿轮Ⅱ传动，进而通过齿轮Ⅱ和齿轮Ⅰ啮合带动卷轴组件Ⅰ反转，连接在卷轴组件Ⅱ上的Ⅲ号绳通过卷轴组件Ⅱ正转的作用使得Ⅲ号绳被拉紧，通过Ⅲ号绳的不断拉紧Ⅱ号伸缩杆被拉起，由于Ⅱ号伸缩杆上的Ⅱ号绳一端连接到带孔凸块Ⅰ上，另一端连接在带孔凸块Ⅲ上，因此Ⅱ号绳始终就处于绷紧状态，因此Ⅱ号伸缩杆升起的同时Ⅰ号伸缩杆也跟随升起，而Ⅰ号绳在卷轴组件Ⅰ的反转作用下被放松，因此使Ⅰ号伸缩杆跟随Ⅲ号伸缩杆和Ⅱ号伸缩杆顺利被拉起；

缩回动作：伺服电机反转启动，通过联轴器带动转轴Ⅱ反转，进而带动卷轴组件Ⅱ反转，卷轴组件Ⅱ反转带动转轴Ⅲ上的齿轮Ⅱ传动，进而通过齿轮Ⅱ和齿轮Ⅰ啮合带动卷轴组件Ⅰ正转，连接在卷轴组件Ⅱ上的Ⅲ号绳通过卷轴组件Ⅱ反转的作用使得Ⅲ号绳被放松，通过Ⅲ号绳的不断放松Ⅱ号伸缩杆向下移动回落，由于Ⅱ号伸缩杆上的Ⅱ号绳一端连接到带孔凸块Ⅰ上，另一端连接在带孔凸块Ⅲ上，因此Ⅱ号绳始终就处于绷紧状态，因此Ⅱ号伸缩杆回落的同时Ⅰ号伸缩杆也跟随回落，而Ⅰ号绳在卷轴组件Ⅱ的正转作用下被拉紧，因此使Ⅰ号伸缩杆跟随Ⅲ号伸缩杆和Ⅱ号伸缩杆顺利回落。

本发明的技术效果为：

1、当伺服电机工作时，伸缩杆组件达到了相应的工作位置；Ⅲ号绳由于伺服电机正转时的旋转运动绕在卷轴组件Ⅱ上，而由于齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ啮合带动卷轴组件Ⅰ反转运动，绕在卷轴组件Ⅱ上的Ⅰ号绳随之松开而伸长；由于Ⅲ号绳收缩，Ⅱ号伸缩杆拉起，同时拉起Ⅰ号伸缩杆，当伸缩杆组件上升到指定高度时，伺服电机停止工作自锁，从而使Ⅰ号绳和Ⅲ号绳的长度也随之固定。由于各绳长度的固定，各伸缩杆的长度间隔也恒定，从而其伸缩杆组件的长度也固定，因此当支撑的重物重新发生变化时，由于钢丝绳的弹性各伸缩杆的距离也仅会发生小部分的变化，不会像纯刚性的伸缩杆组件直接的重量变化给Ⅱ号伸缩杆带来冲击，对伸缩杆组件带来破坏。

2、本发明专利提供的外骨骼机器人肢体长度调节装置，Ⅰ号伸缩杆、Ⅱ号伸缩杆及Ⅲ号伸缩杆的可伸缩连接，直接以伺服电机代替锁紧机构避免不必要的结构，在需要调节外骨骼长度时，只需要通过驱动伺服电机控制Ⅰ号伸缩杆和Ⅲ号伸缩杆进行相对滑动，从而达到调节外骨骼肢体长度的功能。当外骨骼机器人的肢体长度达到预期位置时，使伺服电机失去使能，从而拉住两个绳长。

3、本发明中的外骨骼腿部长度调节机构，可适应不同身高穿戴者，在控制系统中导入不同人体的腿部数据能够通过自动的方式实现快速调节，同时通过绳轮传动机构，可减小穿戴者腿部惯量，具有适用性广，调节方便，性能可靠的优点。

4、本发明通过采用伺服电机、同步轮以及传动带的传动方式，将具有一定重量的伺服电机固定在基座位置，不会对下肢外骨骼机器人带来其他不必要的附中，更利于适应人体结构，同时，伸缩杆可采用中空结构，整个设备质轻，通用性强。

5、本发明调节装置，结构简单，操作方便，成本低廉。

6、本发明专利主要用于固定式的坐卧下肢外骨骼机器人之中，将伺服电机放置下肢外骨骼机器人之下，其基体与下肢外骨骼机器人的总基体一致，同时调节装置的联轴器、齿轮Ⅰ、齿轮Ⅱ和卷轴均施加在下肢外骨骼机器人的基座之上，仅将三个伸缩杆添加在下肢外骨骼机器人的肢体之上，达到调节目的可有效地适应不同使用者。

附图说明

图1本发明自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置示意图；

图2本发明自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置的伸缩杆组件示意图；

图3本发明自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置的底座示意图；

图4本发明自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置的卷轴组件示意图；

1-基座，2-底座，201-基体，202-支撑柱，203-法兰盘Ⅰ，204-Ⅰ号导轮，205-Ⅱ号导轮，206-带孔凸块Ⅰ，207-螺纹孔，208-穿绳孔Ⅰ，3-卷轴组件Ⅰ，4-卷轴组件Ⅱ，5-轴承座Ⅰ，6-轴承座Ⅱ，7-联轴器、8-伺服电机，9-伸缩杆组件，901-Ⅰ号杆体，902-Ⅱ号杆体，903-Ⅲ号杆体，904-法兰盘Ⅱ，905-带孔凸块Ⅱ，906-Ⅰ号绳，907-带孔凸块Ⅲ，908-半圆穿绳孔Ⅰ，909-Ⅱ号绳，910-法兰盘Ⅲ，911-滑轮支架Ⅰ，912-带孔凸块Ⅵ，913-半圆穿绳孔Ⅲ，914-Ⅲ号绳，915-滑轮支架Ⅱ，916-半圆穿绳孔Ⅱ，917-穿绳孔Ⅱ，918-穿绳孔Ⅲ，919-半圆穿绳孔Ⅵ，10-齿轮Ⅰ，11-齿轮Ⅱ，12-U型基座，13-卷轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图4所示，一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置，包括基座1、底座2、卷轴组件Ⅰ3、卷轴组件Ⅱ4、轴承座Ⅰ5、轴承座Ⅱ6、联轴器7及伺服电机8，所述基座1上表面设置有伺服电机8、底座2、卷轴组件Ⅰ3、卷轴组件Ⅱ4、轴承座Ⅰ5和轴承座Ⅱ6，所述轴承座Ⅰ5较轴承座Ⅱ6靠近底座2设置，所述轴承座Ⅰ5的轴承内圈与转轴Ⅰ一端连接，转轴Ⅰ上通过键连接有齿轮Ⅰ10，转轴Ⅰ另一端与卷轴组件Ⅰ3连接，所述伺服电机8输出轴通过联轴器7与转轴Ⅱ一端连接，转轴Ⅱ另一端与卷轴组件Ⅱ4一端连接，所述轴承座Ⅱ6的轴承内圈与转轴Ⅲ一端连接，转轴Ⅲ上通过键连接有与齿轮Ⅰ10啮合的齿轮Ⅱ11，转轴Ⅲ另一端与卷轴组件Ⅱ4另一端连接，所述底座2上表面设置有伸缩杆组件9，伸缩杆组件9通过其上的Ⅰ号绳906和Ⅲ号绳914分别与卷轴组件Ⅰ3和卷轴组件Ⅱ4连接。

所述底座2包括基体201、支撑柱202、法兰盘Ⅰ203、Ⅰ号导轮204、Ⅱ号导轮205及带孔凸块Ⅰ206，所述基体201上表面的凹槽处分别设置有Ⅰ号导轮204和Ⅱ号导轮205，在凹槽上加入Ⅰ号导轮204和Ⅱ号导轮205调整驱动方向，为调整调节方向Ⅰ号导轮204和Ⅱ号导轮205可在底座2的凹槽中任意布置，所述基体201通过支撑柱202安装有法兰盘Ⅰ203，法兰盘Ⅰ203上表面设置有带孔凸块Ⅰ206，且法兰盘Ⅰ203上开设有用于安装伸缩杆组件9的螺纹孔207和穿绳孔Ⅰ208。

所述伸缩杆组件9包括Ⅰ号伸缩杆、Ⅱ号伸缩杆及Ⅲ号伸缩杆，所述Ⅰ号伸缩杆包括Ⅰ号杆体901，Ⅰ号杆体901顶部设置有法兰盘Ⅱ904，法兰盘Ⅱ904下表面设置有带孔凸块Ⅱ905，带孔凸块Ⅱ905与Ⅰ号绳906一端连接，Ⅰ号绳906另一端穿过Ⅰ号导轮204与卷轴组件Ⅰ3连接，Ⅰ号杆体901底部加工有开口，且在开口处形成向内延伸的边沿Ⅰ，且在边沿Ⅰ上表面设置有带孔凸块Ⅲ907和半圆穿绳孔Ⅰ908；

所述Ⅱ号伸缩杆包括Ⅱ号杆体902和Ⅱ号绳909，Ⅱ号杆体902顶端穿过Ⅰ号杆体901的开口套装于Ⅰ号杆体901内部，Ⅱ号杆体902顶部设置有法兰盘Ⅲ910，法兰盘Ⅲ910上设置有滑轮支架Ⅰ911，滑轮支架Ⅰ911上滑动安装有滑轮Ⅰ，Ⅱ号杆体902外圆面对称开设有沿纵向设置的半圆长槽Ⅰ和半圆长槽Ⅱ，法兰盘Ⅲ910边缘处分别开设有与半圆长槽Ⅰ对应的半圆穿绳孔Ⅱ916和与半圆长槽Ⅱ对应的穿绳孔Ⅱ917，半圆长槽Ⅰ轴线和半圆穿绳孔Ⅱ916轴线平行设置，半圆长槽Ⅱ轴线和穿绳孔Ⅱ917轴线共线，Ⅱ号绳909一端与带孔凸块Ⅰ206连接，另一端向上穿过Ⅰ号杆体901上的半圆穿绳孔Ⅰ908、Ⅱ号杆体902顶部的法兰盘Ⅲ910上的穿绳孔Ⅱ917、滑轮Ⅰ、半圆穿绳孔Ⅱ916向下与带孔凸块Ⅲ907连接，Ⅱ号杆体902底部加工有开口，且在开口处形成向内延伸的边沿Ⅱ，且在边沿Ⅱ上表面设置有带孔凸块Ⅵ912和半圆穿绳孔Ⅲ913；

所述Ⅲ号伸缩杆包括Ⅲ号杆体903和Ⅲ号绳914，Ⅲ号杆体903顶部穿过Ⅱ号杆体902的开口套装于Ⅱ号杆体902内部，Ⅲ号杆体903顶部设置有法兰盘Ⅵ，法兰盘Ⅵ顶部设置有滑轮支架Ⅱ915，滑轮支架Ⅱ915上滑动安装有滑轮Ⅱ，法兰盘Ⅵ边沿上开设有穿绳孔Ⅲ918和半圆穿绳孔Ⅵ919，与穿绳孔Ⅲ918对应的Ⅲ号杆体903外圆面开设有纵向设置的半圆长槽Ⅲ，半圆长槽Ⅲ轴线与穿绳孔Ⅲ918轴线共线，Ⅲ号绳914一端与带孔凸块Ⅵ912连接，另一端向上穿过Ⅲ号杆体903顶部法兰盘Ⅵ上的半圆穿绳孔Ⅵ919、滑轮Ⅱ、穿绳孔Ⅲ918，且沿着Ⅲ号杆体903的半圆长槽Ⅲ向下穿过Ⅱ号杆体902上的半圆穿绳孔Ⅲ913、法兰盘Ⅰ203上的穿绳孔Ⅰ208及Ⅱ号导轮205与卷轴组件Ⅱ4连接。

所述卷轴组件Ⅱ4和卷轴组件Ⅰ3结构相同，均包括U型基座12和卷轴13，所述U型基座12的竖直部分顶部开设有轴承安装孔，轴承安装孔内安装有轴承，两个轴承之间安装有卷轴13，卷轴13两端分别与轴承内圈配合，卷轴组件Ⅰ3的卷轴13与Ⅰ号绳906连接，卷轴组件Ⅱ4的卷轴13与Ⅲ号绳914连接。

一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置的使用方法，包括以下步骤：

伸起动作：伺服电机8正转启动，通过连轴器带动转轴Ⅱ正转，进而带动卷轴组件Ⅱ4正转，卷轴组件Ⅱ4正转带动转轴Ⅲ上的齿轮Ⅱ11传动，进而通过齿轮Ⅱ11和齿轮Ⅰ10啮合带动卷轴组件Ⅰ3反转，连接在卷轴组件Ⅱ4上的Ⅲ号绳914通过卷轴组件Ⅱ4正转的作用使得Ⅲ号绳914被拉紧，通过Ⅲ号绳914的不断拉紧Ⅱ号伸缩杆被拉起，由于Ⅱ号伸缩杆上的Ⅱ号绳909一端连接到带孔凸块Ⅰ206上，另一端连接在带孔凸块Ⅲ907上，因此Ⅱ号绳909始终就处于绷紧状态，因此Ⅱ号伸缩杆升起的同时Ⅰ号伸缩杆也跟随升起，而Ⅰ号绳906在卷轴组件Ⅰ3的反转作用下被放松，因此使Ⅰ号伸缩杆跟随Ⅲ号伸缩杆和Ⅱ号伸缩杆顺利被拉起；

缩回动作：伺服电机8反转启动，通过联轴器7带动转轴Ⅱ反转，进而带动卷轴组件Ⅱ4反转，卷轴组件Ⅱ4反转带动转轴Ⅲ上的齿轮Ⅱ11传动，进而通过齿轮Ⅱ11和齿轮Ⅰ10啮合带动卷轴组件Ⅰ3正转，连接在卷轴组件Ⅱ4上的Ⅲ号绳914通过卷轴组件Ⅱ4反转的作用使得Ⅲ号绳914被放松，通过Ⅲ号绳914的不断放松Ⅱ号伸缩杆向下移动回落，由于Ⅱ号伸缩杆上的Ⅱ号绳909一端连接到带孔凸块Ⅰ206上，另一端连接在带孔凸块Ⅲ907上，因此Ⅱ号绳909始终就处于绷紧状态，因此Ⅱ号伸缩杆回落的同时Ⅰ号伸缩杆也跟随回落，而Ⅰ号绳906在卷轴组件Ⅱ4的正转作用下被拉紧，因此使Ⅰ号伸缩杆跟随Ⅲ号伸缩杆和Ⅱ号伸缩杆顺利回落。

Claims (3)

1.一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置，其特征在于，包括基座、底座、卷轴组件Ⅰ、卷轴组件Ⅱ、轴承座Ⅰ、轴承座Ⅱ、联轴器及伺服电机，所述基座上表面设置有伺服电机、底座、卷轴组件Ⅰ、卷轴组件Ⅱ、轴承座Ⅰ和轴承座Ⅱ，所述轴承座Ⅰ较轴承座Ⅱ靠近底座设置，所述轴承座Ⅰ的轴承内圈与转轴Ⅰ一端连接，转轴Ⅰ上通过键连接有齿轮Ⅰ，转轴Ⅰ另一端与卷轴组件Ⅰ连接，所述伺服电机输出轴通过联轴器与转轴Ⅱ一端连接，转轴Ⅱ另一端与卷轴组件Ⅱ一端连接，所述轴承座Ⅱ的轴承内圈与转轴Ⅲ一端连接，转轴Ⅲ上通过键连接有与齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ，转轴Ⅲ另一端与卷轴组件Ⅱ另一端连接，所述底座上表面设置有伸缩杆组件，伸缩杆组件通过其上的Ⅰ号绳和Ⅲ号绳分别与卷轴组件Ⅰ和卷轴组件Ⅱ连接；

所述伸缩杆组件包括Ⅰ号伸缩杆、Ⅱ号伸缩杆及Ⅲ号伸缩杆，所述Ⅰ号伸缩杆包括Ⅰ号杆体，Ⅰ号杆体顶部设置有法兰盘Ⅱ，法兰盘Ⅱ下表面设置有带孔凸块Ⅱ，带孔凸块Ⅱ与Ⅰ号绳一端连接，Ⅰ号绳另一端穿过Ⅰ号导轮与卷轴组件Ⅰ连接，Ⅰ号杆体底部加工有开口，且在开口处形成向内延伸的边沿Ⅰ，且在边沿Ⅰ上表面设置有带孔凸块Ⅲ和半圆穿绳孔Ⅰ；

所述Ⅱ号伸缩杆包括Ⅱ号杆体和Ⅱ号绳，Ⅱ号杆体顶端穿过Ⅰ号杆体的开口套装于Ⅰ号杆体内部，Ⅱ号杆体顶部设置有法兰盘Ⅲ，法兰盘Ⅲ上设置有滑轮支架Ⅰ，滑轮支架Ⅰ上滑动安装有滑轮Ⅰ，Ⅱ号杆体外圆面对称开设有沿纵向设置的半圆长槽Ⅰ和半圆长槽Ⅱ，法兰盘Ⅲ边缘处分别开设有与半圆长槽Ⅰ对应的半圆穿绳孔Ⅱ和与半圆长槽Ⅱ对应的穿绳孔Ⅱ，Ⅱ号绳一端与带孔凸块Ⅰ连接，另一端向上穿过Ⅰ号杆体上的半圆穿绳孔Ⅰ、Ⅱ号杆体顶部的法兰盘Ⅲ上的穿绳孔Ⅱ、滑轮Ⅰ、半圆穿绳孔Ⅱ向下与带孔凸块Ⅲ连接，Ⅱ号杆体底部加工有开口，且在开口处形成向内延伸的边沿Ⅱ，且在边沿Ⅱ上表面设置有带孔凸块Ⅵ和半圆穿绳孔Ⅲ；

所述Ⅲ号伸缩杆包括Ⅲ号杆体和Ⅲ号绳，Ⅲ号杆体顶部穿过Ⅱ号杆体的开口套装于Ⅱ号杆体内部，Ⅲ号杆体顶部设置有法兰盘Ⅵ，法兰盘Ⅵ顶部设置有滑轮支架Ⅱ，滑轮支架Ⅱ上滑动安装有滑轮Ⅱ，法兰盘Ⅵ边沿上开设有穿绳孔Ⅲ和半圆穿绳孔Ⅵ，与穿绳孔Ⅲ对应的Ⅲ号杆体外圆面开设有纵向设置的半圆长槽Ⅲ，Ⅲ号绳一端与带孔凸块Ⅵ连接，另一端向上穿过Ⅲ号杆体顶部法兰盘Ⅵ上的半圆穿绳孔Ⅵ、滑轮Ⅱ、穿绳孔Ⅲ，且沿着Ⅲ号杆体的半圆长槽Ⅲ向下穿过Ⅱ号杆体上的半圆穿绳孔Ⅲ、法兰盘Ⅰ上的穿绳孔Ⅰ及Ⅱ号导轮与卷轴组件Ⅱ连接；

所述卷轴组件Ⅱ和卷轴组件Ⅰ结构相同，均包括U型基座和卷轴，所述U型基座的竖直部分顶部开设有轴承安装孔，轴承安装孔内安装有轴承，两个轴承之间安装有卷轴，卷轴两端分别与轴承内圈配合，卷轴组件Ⅰ的卷轴与Ⅰ号绳连接，卷轴组件Ⅱ的卷轴与Ⅲ号绳连接。

2.根据权利要求1所述的一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置，其特征在于：所述底座包括基体、支撑柱、法兰盘Ⅰ、Ⅰ号导轮、Ⅱ号导轮及带孔凸块Ⅰ，所述基体上表面的凹槽处分别设置有Ⅰ号导轮和Ⅱ号导轮，所述基体通过支撑柱安装有法兰盘Ⅰ，法兰盘Ⅰ上表面设置有带孔凸块Ⅰ，且法兰盘Ⅰ上开设有用于安装伸缩杆组件的螺纹孔和穿绳孔Ⅰ。

3.根据权利要求1所述的一种自锁式外骨骼机器人的腿部调节装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

伸起动作：伺服电机正转启动，通过连轴器带动转轴Ⅱ正转，进而带动卷轴组件Ⅱ正转，卷轴组件Ⅱ正转带动转轴Ⅲ上的齿轮Ⅱ传动，进而通过齿轮Ⅱ和齿轮Ⅰ啮合带动卷轴组件Ⅰ反转，连接在卷轴组件Ⅱ上的Ⅲ号绳通过卷轴组件Ⅱ正转的作用使得Ⅲ号绳被拉紧，通过Ⅲ号绳的不断拉紧Ⅱ号伸缩杆被拉起，由于Ⅱ号伸缩杆上的Ⅱ号绳一端连接到带孔凸块Ⅰ上，另一端连接在带孔凸块Ⅲ上，因此Ⅱ号绳始终就处于绷紧状态，因此Ⅱ号伸缩杆升起的同时Ⅰ号伸缩杆也跟随升起，而Ⅰ号绳在卷轴组件Ⅰ的反转作用下被放松，因此使Ⅰ号伸缩杆跟随Ⅲ号伸缩杆和Ⅱ号伸缩杆顺利被拉起；

缩回动作：伺服电机反转启动，通过联轴器带动转轴Ⅱ反转，进而带动卷轴组件Ⅱ反转，卷轴组件Ⅱ反转带动转轴Ⅲ上的齿轮Ⅱ传动，进而通过齿轮Ⅱ和齿轮Ⅰ啮合带动卷轴组件Ⅰ正转，连接在卷轴组件Ⅱ上的Ⅲ号绳通过卷轴组件Ⅱ反转的作用使得Ⅲ号绳被放松，通过Ⅲ号绳的不断放松Ⅱ号伸缩杆向下移动回落，由于Ⅱ号伸缩杆上的Ⅱ号绳一端连接到带孔凸块Ⅰ上，另一端连接在带孔凸块Ⅲ上，因此Ⅱ号绳始终就处于绷紧状态，因此Ⅱ号伸缩杆回落的同时Ⅰ号伸缩杆也跟随回落，而Ⅰ号绳在卷轴组件Ⅱ的正转作用下被拉紧，因此使Ⅰ号伸缩杆跟随Ⅲ号伸缩杆和Ⅱ号伸缩杆顺利回落。

Images