CN113681539B - 柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了柔性外骨骼机器人及其驱动单元。柔性外骨骼机器人的驱动单元包括动力组件和传动组件。动力组件包括电机、第一绕线及第一绕线辊，第一绕线辊与电机的转轴同轴固定连接，第一绕线收卷于第一绕线辊。传动组件包括第二绕线辊、第二绕线及刹停组件，刹停组件与第二绕线辊连接，第二绕线收卷于第二绕线辊并连接第一绕线，在转轴驱动第一绕线辊转动时，第一绕线辊收卷第一绕线，以拉动第二绕线辊释放第二绕线，第二绕线辊转动。其中，刹停组件用于刹停第二绕线辊的转动，以使第二绕线辊停止释放第二绕线，传动组件在第一绕线的牵引下运动。通过上述方式，本申请传动组件的刹停组件可以控制是否将动力组件的驱动动能传动至穿戴者的肢体。

Description

柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人

技术领域

本申请涉及柔性外骨骼技术领域，特别是涉及柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人。

背景技术

柔性外骨骼机器人是一种可以穿戴的智能装备，它可以与穿戴者协同动作并为穿戴者提供助力。随着技术的快速发展，康复领域、工业领域等对人机协作的穿戴式设备需求逐渐变大，柔性外骨骼机器人在医疗康复领域，以及重劳力的工作行业的应用越来越多。柔性外骨骼机器人通过柔性材料对关节施加扭矩，进而为人体的移动提供帮助。

在相关技术中，电机驱动是外骨骼的一种重要驱动方式，通常一个电机对应一个特定的人体关节，采用绳索、传动机构等驱动人体关节完成特定的动作。然而一个电机对应一个关节运动会导致系统电机的数量随着关节的数量增加而增加，最终造成柔性外骨骼机器人的整体重量过大。

因此，如何寻求一种新的驱动方式来减轻柔性外骨骼机器人的重量，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人，能够利用一个电机控制多个传动组件。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种柔性外骨骼机器人的驱动单元，柔性外骨骼机器人的驱动单元包括动力组件和传动组件。动力组件包括电机、第一绕线及第一绕线辊，第一绕线辊与电机的转轴同轴固定连接，第一绕线收卷于第一绕线辊。传动组件包括第二绕线辊、第二绕线及刹停组件，刹停组件与第二绕线辊连接，第二绕线收卷于第二绕线辊并连接第一绕线，在转轴驱动第一绕线辊转动时，第一绕线辊收卷第一绕线，以拉动第二绕线辊释放第二绕线，第二绕线辊转动。其中，刹停组件用于刹停第二绕线辊的转动，以使第二绕线辊停止释放第二绕线，传动组件在第一绕线的牵引下运动。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种柔性外骨骼机器人，柔性外骨骼机器人包括本申请提供的柔性外骨骼机器人的驱动单元、绑缚件和绕线导管，绑缚件用于将动力组件和传动组件绑缚于对应的肢体，绕线导管贴附于肢体，第一绕线位于动力组件外的部分和第二绕线位于传动组件外的部分安装于绕线导管中。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请柔性外骨骼机器人中，动力组件通过第一绕线牵引第二绕线，拉动第二绕线辊释放所述第二绕线。刹停组件可以停止第二绕线辊的转动，使得第二绕线辊从第一绕线拉动第二绕线辊转动的状态变成第一绕线拉动第二绕线辊往拉力方向运动的状态。因此，在动力组件连接多个传动组件时，可以控制每个传动组件的刹停组件是否刹停第二绕线辊的转动，来选择每个传动组件是否需要动力组件的驱动，因而实现一个动力组件为多个传动组件提供动力的效果，可以有效减少驱动单元的重量。

附图说明

图1是本申请柔性外骨骼机器人实施例穿戴时的结构示意图；

图2是本申请柔性外骨骼机器人实施例电控组件的爆炸结构示意图；

图3是本申请柔性外骨骼机器人的驱动单元实施例传动组件的爆炸结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

本申请提供柔性外骨骼机器人的驱动单元以及柔性外骨骼机器人的实施例。柔性外骨骼机器人是一种可穿戴设备，可以为穿戴者提供肢体运动的动力。柔性外骨骼机器人的驱动单元是柔性外骨骼机器人的驱动结构，柔性外骨骼机器人的驱动单元为柔性外骨骼机器人提供驱动动力。

在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、机构、材料或者特点包含于本申请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述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、机构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1、图2，图1是本申请柔性外骨骼机器人实施例穿戴时的结构示意图，图2是本申请柔性外骨骼机器人实施例电控组件的爆炸结构示意图。柔性外骨骼机器人01包括柔性外骨骼机器人的驱动单元、控制组件200以及传感器500，柔性外骨骼机器人的驱动单元包括动力组件100和传动组件300。其中，动力组件100能够为传动组件300提供动力，使得传动组件300可以驱动穿戴者的肢体运动。传动组件300的数量可以是多个，每个传动组件300安装于不同的关节上，传动组件300带动对应的关节运动。具体地，动力组件100的第一绕线104与传动组件300的第二绕线301连接，动力组件100拉缩第一绕线104，使得第二绕线301和传动组件300受到相应的拉力。

进一步地，控制组件200可以包括控制电路板201和电池202。电池202与动力组件100、控制组件200、传动组件300电连接，向动力组件100、控制组件200、传动组件300提供电能。控制电路板201与柔性外骨骼机器人的驱动单元电连接，用于控制柔性外骨骼机器人01驱动穿戴者运动。同时，传感器500可以检测穿戴者的肢体运动状态信息，传感器500与控制电路板201电连接，控制电路板201能够接收肢体运动状态信息，并基于肢体运动状态信息来调整控制逻辑。

可选地，传感器500可以设于穿戴者肢体的任意被测部位，例如穿戴者的关节处、穿戴者的驱干处、穿戴者的四肢上的任意部位等。

可选地，传感器500的数量可以是一个或一个以上，增设多个传感器500可以更精确地测量出肢体运动状态信息。

可选地，穿戴者的肢体运动状态信息可以包括其中任一项或多项：穿戴者的运动速度、被测关节摆动的角速度、被测关节摆动的线速度、穿戴者的运动方向、两个或多个传感器500之间的距离信息、周围障碍物信息、传感器500水平高度等。

可选地，柔性外骨骼机器人01还包括绑缚件600以及绕线导管400。绑缚件600用于将动力组件100、控制组件200、传动组件300以及传感器500绑缚于对应的肢体上，绑缚件600可以是绑带、绑绳。

动力组件100可以被绑缚件600绑缚于穿戴者的腰部、胸部或背部，为了节省柔性外骨骼机器人01的占用位置，动力组件100与控制组件200可以安装于一体，组成电控组件10，动力组件100与控制组件200被绑缚件600一同绑缚于穿戴者的肢体上。传动组件300被绑缚件600绑缚于穿戴者被驱动肢体上，例如四肢、关节处。传动组件300在动力组件100的驱动下带动对应的肢体运动。传感器500被绑缚件600安装于穿戴者肢体的待测部位。

而绕线导管400对第一绕线104和第二绕线301起到引线的作用，第一绕线104位于动力组件100的部分和第二绕线301外部分位于传动组件300外的部分可以安装于绕线导管400中，防止第一绕线104和第二绕线301打结、勾挂于外部物体或者绊倒穿戴者。绕线导管400可以进一步被绑缚件600固定于穿戴者的肢体上。同时，绕线导管400还可以用于改变第一绕线104或第二绕线301的拉力方向。

本实施例的柔性外骨骼机器人01通过柔性外骨骼机器人的驱动单元的动力组件100提供动力，传动组件300将动力传动至相应的肢体，达到驱动肢体被驱动做出相应动作的效果。同时，本申请的柔性外骨骼机器人01通过其柔性外骨骼机器人的驱动单元，可以利用一个动力组件100来驱动多个肢体，能够有效减小柔性外骨骼机器人01的整体重量。关于本申请的外骨骼机器人的驱动单元，请继续参阅以下对外骨骼机器人的驱动单元实施例的描述。

请参阅图2、图3，图3是本申请外骨骼机器人的驱动单元实施例的传动组件爆炸结构示意图。外骨骼机器人的驱动单元包括动力组件100和传动组件300。动力组件100可以固定于穿戴者的躯干，降低驱动负担，传动组件300固定于穿戴者的被驱动肢体上。

由上述实施例可知，动力组件100通过其第一绕线104拉动第二绕线301，进而带动传动组件300往拉力方向运动。具体地，动力组件100包括第一绕线104、第一绕线辊105以及电机108。电机108具有转轴1081，转轴1081是电机108的输出端，第一绕线辊105与转轴1081同轴固定连接。在电机108驱动其转轴1081进行绕其轴线自转时，第一绕线辊105也能够被转轴1081带动，绕其轴线自转。

具体地，第一绕线104被收卷于第一绕线辊105中，转动第一绕线辊105可以继续收卷第一绕线104或者释放第一绕线104。因此，转轴1081可以驱动第一绕线辊105，使得第一绕线辊105收卷或者释放第一绕线104。

可选地，动力组件100还可以包括动力组件壳体101、电机固定架107、轴承103、轴承端盖102及第一辊轮壳体106。电机固定架107、轴承103、轴承端盖102及第一辊轮壳体106容纳于动力组件壳体101内。在本实施例中，为了节省安装空间，动力组件壳体101还设有柔性外骨骼机器人01的控制组件200的安装空间。

可选地，动力组件壳体101可以包括基座1012以及盖壳1011，盖壳1011将基座1012盖合，以形成容纳电机固定架107、轴承103、轴承端盖102及第一辊轮壳体106的容置空间。电机固定架107户端安装于基座1012上，电机108安装于电机固定架107内，第一辊轮壳体106安装于电机固定架107的一侧。电机固定架107设有供电机108的转轴1081伸出的转轴孔，转轴1081从转轴孔1071中伸出，进入第一辊轮壳体106内。第一绕线辊105、轴承102和轴承端盖102位于第一辊轮壳体106内，第一绕线辊105与转轴1081同轴固定连接，第一绕线辊105能够被转轴1081带动，绕其轴线自转。轴承103设于第一绕线辊105的两端，用于支撑第一绕线辊105，并稳固第一绕线辊105的旋转。轴承端盖102盖设于远离转轴1081一侧的轴承103，用于对轴承102外圈的轴向定位，并且可以防止灰尘、杂质进入第一绕线辊105。盖壳1011上设有供第一绕线104穿过的绕线孔1111。动力组件壳体101内的第一绕线104可以从绕线孔1111处穿出，与外部的第二绕线301连接。

因此，在本实施例中，电机108通过驱动第一绕线辊105收卷第一绕线104，形成驱动传动组件300的动力。驱动传动组件300可以根据实际情况，选择是否将动力传动至对应的驱动肢体，具体继续参阅以下对本实施例动力组件300的描述。

继续参阅图3，在本实施例中，传动组件300包括第二绕线辊309、第二绕线301以及刹停组件310。第二绕线301被收卷于第二绕线辊309中，在拉动第二绕线301的线头部分时，可以令第二绕线辊309转动，从而释放第二绕线301。同时第二绕线301也可以自转，以收卷或者释放第二绕线301。

在本实施例中，第一绕线104的线头与第二绕线301的线头连接，在电机108驱动第一绕线辊105转动，以收卷第一绕线104时，第一绕线104拉动第二绕线辊309，使得第一绕线辊105释放第二绕线301，第二绕线辊309产生转动。

在具体的应用情况下，第一绕线104与第二绕线301之间可以会出现过长的未收卷绕线，即第一绕线104与第二绕线301可能不是随时处于紧绷的状态下。那么，在第一绕线辊105转动以牵引第一绕线104与第二绕线301时，第一绕线辊105首先要收卷过长的绕线，其次再能够进行驱动工作，如此会大大延长反应时间，使得外骨骼机器人的驱动单元驱动响应时间过长。故在本实施例中，传动组件300还可以包括第二辊轮壳体308及卷簧307。第二辊轮壳体308设有容纳第二绕线辊309的腔体，在腔体内设有第二辊轮轴3081，第二绕线辊309安装于第二辊轮轴3081内，并且第二辊轮轴3081是第二绕线辊309的转轴。在第二绕线辊309转动以收卷/释放第二绕线时，第二绕线辊309绕第二辊轮轴3081转动。卷簧307盘卷于第二辊轮轴3081中，卷簧307的外圈的端点连接第二绕线辊309，内圈的端点连接第二辊轮轴3081，在第一绕线辊105收卷第一绕线104，使得第二绕线辊309转动释放第二绕线301时，卷簧307卷紧并储存弹性势能。在第一绕线辊105不再作收卷第一绕线104的动作时，即第二绕线301不受到第一绕线104的牵引力时，卷簧307释放弹性势能，第二绕线辊309往收卷第二绕线301的方向转动。如此，在本实施例中，通过卷簧307可以让第一绕线104与第二绕线301一直处于紧绷的状态，第一绕线辊105的动能可以第一时间传递至第二绕线辊309，有效提升了本申请外骨骼机器人的驱动单元的驱动响应时间。

通过上述方式，第一绕线辊105的转动动能仅会转换为第二绕线辊309的转动动能。因此，在本实施例中，刹停组件310与第二绕线辊309连接，刹停组件310用于刹停第二绕线辊309的转动，在第一绕线104拉动第二绕线辊309转动时，刹停组件310可以阻止第二绕线辊309转动。如此，第二绕线辊309在受到第一绕线104的牵引力而转动释放第二绕线301时，刹停组件310阻止第二绕线辊309转动，第二绕线辊309不再释放第二绕线301，进而使得传动组件300在第一绕线104的牵引力下，往牵引力的方向运动。这种状态下的第一绕线辊105的转动动能，转化成了第二绕线辊309的往第一绕线104的牵引力方向运动的动能，最终使得传动组件300在绑缚于穿戴者的肢体上时，能够将动力组件100提供的动能传动至对应的肢体上，从而协助肢体进行运动。

因此，在穿戴者的肢体不需要助力时，第二绕线辊309受到第一绕线104的牵引力转动；而在穿戴者的肢体需要助力时，刹停组件310刹停第二绕线辊309的转动，传动组件300将动力组件100的动力传递至穿戴者的肢体，以向肢体助力。

具体地，传动组件300可以进一步包括刹停组件壳体304、转动件302及止刹组件303。转动件302与止刹组件303安装于刹停组件壳体304。转动件302与第二绕线辊309固定连接，第二绕线辊309绕其轴线转动能够带动转动件302转动，同时转动件302被限位停止转动时，第二绕线辊309会相继停止转动。因而可以利用止刹组件303刹停转动件302的转动，实现刹停第二绕线辊309的转动的目的。

可选地，传动组件300还可以包括联轴件306，联轴件306将转动件302与第二绕线辊309同轴连接，并传递运动和扭矩，使得第二绕线辊309转动时可以带动转动件302转动。传动组件300可以包括连轴圆盘3061和联接轴3062，联接轴3062的一端垂直固定于连轴圆盘3061的旋转中心。连轴圆盘3061与第二绕线辊309同轴固定连接，例如可以通过螺钉、卡扣、焊接等方式连接，第二绕线辊309旋转时能够带动连轴圆盘3061和联接轴3062转动。联接轴3062的另一端伸入刹停组件壳体304内，与转动件302同轴固定连接，进而使得将转动件302与第二绕线辊309同轴固定连接。连轴圆盘3061上还可以设有多个通孔，以减轻联轴件306的质量。

在一些实施例中，转动件302可以是棘轮，止刹组件303可以包括电磁铁3031和棘爪3032，刹停组件壳体304包括转动件壳体3041及转动件壳盖3042，转动件壳体3041一侧开始有敞口的容置腔，棘轮(转动件302)和棘爪3032容纳于转动件壳体3041的容置腔内，转动件壳盖3042将转动件壳体3041的容置腔敞口盖合。其中，转动件壳体3041还设有固定轴3043，棘爪3032安装于固定轴3043上，并能够绕固定轴3043转动。因此，在需要刹停转动件302的转动使得停止第二绕线辊309转动时，可以转动棘爪3032，使得棘爪3032卡入棘轮内，与棘轮啮合，棘轮停止转动，传动组件300将动力组件100的动力传递至穿戴者的肢体，以向肢体助力。而在保持第二绕线辊309转动的转动时，棘爪3032转动至远离棘轮，棘爪3032不干涉棘轮的转动，棘轮随着第二绕线辊309转动。

可选地，电磁铁3031可以设于棘爪3032远离棘轮的一侧，电磁铁3031的高度大于棘爪3032高度。棘爪3032带有磁性，电磁铁3031可以是消磁电磁铁，在电磁铁3031未通电时，电磁铁3031磁吸吸附棘爪3032，使得棘爪3032转动至远离棘轮，棘爪3032不干涉棘轮的转动。在电磁铁3031通电时，电磁铁3031失去磁性不再吸附棘爪3032，电磁铁3031释放棘爪3032，棘爪3032因重力转动至与棘轮啮合，刹停组件310刹停第二绕线辊309的转动。

可选地，为了增强棘爪3032与棘轮啮合的稳固性，刹停组件310还可以包括扭簧305。扭簧305套设于固定轴3043中，扭簧305的一端连接刹停组件壳体304，另一端连接棘爪3032。在棘爪3032转动至与棘轮分离时，即电磁铁3031吸附棘爪3032时，扭簧305储存弹性势能；在电磁铁3031失去磁性时，电磁铁3031不再吸附棘爪3032，扭簧305释放其存储的弹性势能，棘爪3032在扭簧305的驱动下转动至与棘爪3032啮合。

可选地，电磁铁3031可以替换成电磁推杆，当电磁推杆正向通电时，推杆缩回吸附棘爪3032往远离棘轮方向转动，电磁推杆保持断电，使得棘爪3032和棘轮分离，第二绕线辊309转动不受影响。当电磁推杆反向通电时，推动棘爪3032往棘轮方向转动，电磁推杆保持断电，使得棘轮和棘爪3032啮合，刹停组件310刹停第二绕线辊309的转动。

因此，在本实施例中，通过棘轮机构来刹停第二绕线辊309的转动，将动力组件100的动能转化成了传动组件300的往第一绕线104的牵引力方向运动的动能，从而辅助穿戴者肢体进行运动。而本实施例中的棘轮机构仅为一个可实现的具体的实施例，在其他实施例中，刹停组件310还可以是通过阻尼件刹停转动件302、电机驱动转动件停止转动等方式刹停第二绕线辊309。

在本实施例中，传动组件300可以通过刹停组件310来选择是否将动力组件的动能传递至穿戴者的肢体。在本实施例的基础上，动力组件100可以连接多个传动组件300，每个传动组件300的第二绕线301连接第一绕线104。多个传动组件300设置于穿戴者的不同肢体上，在对应的肢体需要助力时，该肢体上的传动组件300的刹停组件310刹停第二绕线辊309的转动，传动组件300将动能传递至对应的肢体。而对应的肢体不需要阻力时，刹停组件310不刹停第二绕线辊309的转动，对应的肢体不会受到动力组件100的动能。依照此方法，本申请的柔性外骨骼机器人的驱动单元可以通过一个动力组件100，驱动多个传动组件300，最终达到一个动力组件100驱动穿戴者的多个关节的效果。

在其他的实施例中，柔性外骨骼机器人的驱动单元包括多根第一绕线104和多个传动组件300。其中，至少两根第一绕线104绕线以相反的方向收卷于第一绕线辊105中，在第一绕线辊105往一个方向转动时，第一绕线辊105收卷其中一根第一绕线104，释放另一根第一绕线104，在转轴1081驱动第一绕线辊105往两个方向(顺时针或者逆时针)转动时，被收卷的第一绕线104带动与其连接的传动组件300运动，而与被释放的第一绕线104连接的传动组件300处于待机状态。

以下就本申请柔性外骨骼机器人示例性的实施例进行详细的描述，以下实施例为本申请柔性外骨骼机器人应用于助力下肢运动时的情况，本申请柔性外骨骼机器人不仅可以应用于下肢，还可以应用于其他肢体上，为肢体提供助力。

如图1、图2所示，柔性外骨骼机器人01包括1个电控组件10、4个传动组件300、绕线导管400以及绑缚件600。电控组件10包括动力组件100以及控制组件200。其中，4个传动组件分别被绑缚件600绑缚于两个大腿处、两个踝关节处，电控组件10被绑缚件600绑缚于后背的腰部。动力组件100包括两根第一绕线104，两根第一绕线分别以相反的方向收卷于第一绕线辊105，并从两个绕线孔1111中伸出。一部分的绕线导管400围设于穿戴者的腰部，将第一绕线104从穿戴者的腰部引出；另外一部分的绕线导管400安装于穿戴者的膝关节的旋转中心处至穿戴者小腿腓肠肌处，用于引导踝关节处的第二绕线301。

具体地，位于同一条腿上的两个传动组件300连接同一根第一绕线104，另一条腿上的两个传动组件300连接另外一根第一绕线104。在动力组件100的电机驱动其转轴往顺时针方向转动时，动力组件100可以驱动一条腿中的两个传动组件300，另外一条腿的两个传动组件300不会受到驱动力。以同一条腿的脚部前后两次脚跟触底时间为一个步态周期，首先该腿的踝关节处传动组件300的刹停组件310刹停其第二绕线辊309的转动，大腿处传动组件300的第二绕线辊309自由，动力组件100的驱动动能传递至该腿的踝关节处，该腿的脚部开始离开地面。而在当前腿完成足尖蹬离运动后，该腿的大腿处传动组件300的刹停组件310刹停其第二绕线辊309的转动，踝关节处传动组件300的第二绕线辊309自由，动力组件100的驱动动能传递至该腿的大腿处，带动该腿的髋关节转动，大腿开始摆动。最后在该腿摆动的后期，该腿的两个传动组件300的第二绕线辊309都为自由状态，第二绕线辊309的第二绕线可以自由地被拉出，髋屈运动结束。

同理，在另外一条腿进行蹬离运动，动力组件100的电机驱动其转轴往逆时针方向转动，以上述同样的方式，完成另外一条腿的助力。如此，重复以上步骤，完成对下肢行走或跑步时的髋屈和跖屈运动的助力。控制组件200可以控制电机108的转动方式、每个传动组件300的刹停组件310的刹停时机，来控制柔性外骨骼机器人驱动逻辑。

当然，在其他实施例中，传动组件300的数量不限于4个，可以小于4个或者多于4个，每个传动组件300被安装于需要助力的肢体上。

综上，本申请提供的柔性外骨骼机器人的驱动单元以及柔性外骨骼机器人可以利用一个电机驱动多个肢体，实现的有益效果包括但不限于：节省柔性外骨骼机器人的安装空间，减轻重量，减少穿戴者的负担；通过卷簧降低响应时间；通过电机的正反转动，控制两条腿进行连续的动作，使得对不同腿的驱动工作在时间上可以连续；柔性外骨骼机器人具有重构性，每个传动组件重新安装于不同的肢体上；可靠性高，且应用范围广，可以应用于不限于下肢的肢体上。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，包括：

动力组件，包括电机、第一绕线及第一绕线辊，所述第一绕线辊与所述电机的转轴同轴固定连接，所述第一绕线收卷于所述第一绕线辊；

传动组件，包括第二绕线辊、第二绕线及刹停组件，所述刹停组件与所述第二绕线辊连接，所述第二绕线收卷于所述第二绕线辊并连接所述第一绕线，在所述转轴驱动所述第一绕线辊转动时，所述第一绕线辊收卷所述第一绕线，以拉动所述第二绕线辊释放所述第二绕线，所述第二绕线辊转动；

其中，所述刹停组件用于刹停所述第二绕线辊的转动，以使所述第二绕线辊停止释放所述第二绕线，所述传动组件在所述第一绕线的牵引下运动；

所述第一绕线和所述传动组件的数量为多个；

其中，至少两个所述第一绕线分别以相反的方向收卷于所述第一绕线辊，并且分别连接至少两个所述传动组件的所述第二绕线，在所述转轴驱动所述第一绕线辊转动时，所述第一绕线辊收卷其中一根所述第一绕线，释放另一根所述第一绕线。

2.根据权利要求1所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述刹停组件包括刹停组件壳体、转动件及止刹组件，所述转动件和所述止刹组件安装于所述刹停组件壳体，所述转动件与所述第二绕线辊固定连接，所述第二绕线辊能够带动所述转动件转动；

其中，所述止刹组件用于刹停所述转动件的转动，以使所述第二绕线辊停止转动，进而使得所述第二绕线辊停止释放所述第二绕线，所述传动组件在所述第一绕线的牵引下运动。

3.根据权利要求2所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述传动组件还包括联轴件，所述联轴件分别固定连接所述转动件和所述第二绕线辊，以使所述第二绕线辊带动所述转动件转动。

4.根据权利要求2所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述转动件为棘轮，所述止刹组件包括棘爪和电磁铁，所述刹停组件壳体设有固定轴，所述棘爪具有磁性，所述棘爪安装于所述固定轴，并能够绕所述固定轴转动，所述电磁铁设于所述棘爪远离所述棘轮的一侧；

其中，在所述电磁铁未通电时，所述电磁铁磁吸所述棘爪，以使所述电磁铁与所述棘轮分离；在所述电磁铁通电时，所述电磁铁释放所述棘爪，所述棘爪转动至与所述棘轮啮合，所述棘轮停止转动；或者

所述电磁铁能够牵引/推动所述棘爪，以使所述棘爪与所述棘轮分离/啮合。

5.根据权利要求4所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述刹停组件还包括扭簧，所述扭簧套设于所述固定轴，且所述扭簧的一端连接所述刹停组件壳体，另一端连接所述棘爪；

在所述棘爪转动至与所述棘轮分离时，所述扭簧扭紧并储存弹性势能；在所述棘爪转动至与所述棘轮啮合时，所述扭簧释放其弹性势能。

6.根据权利要求2所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述传动组件还包括第二辊轮壳体及卷簧，所述第二辊轮壳体设有第二辊轮轴，所述第二绕线辊轮安装于所述第二辊轮轴，所述第二辊轮轴是所述第二绕线辊轮的转轴，所述卷簧盘卷于所述第二辊轮轴，所述卷簧的一端连接所述第二辊轮轴，另一端连接第二绕线辊轮；

在所述第一绕线辊轮收卷所述第一绕线以使所述第二绕线辊轮转动时，所述卷簧卷紧并储存弹性势能；在所述第一绕线辊轮不再作收卷所述第一绕线的动作时，所述卷簧释放所述弹性势能，以使所述第二绕线辊轮往收卷所述第二绕线的方向转动。

7.根据权利要求1所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元，其特征在于，所述动力组件还包括动力组件壳体、电机固定架、轴承、轴承端盖及第一辊轮壳体，所述电机、第一绕线辊、电机固定架、轴承、轴承端盖及第一辊轮壳体容纳于所述动力组件壳体中，所述动力组件壳体设有供所述第一绕线穿过的绕线孔；

其中，所述电机被所述电机固定架安装于所述动力组件壳体内，所述第一辊轮壳体安装于所述电机固定架一侧，所述转轴从所述电机固定架的转轴孔伸出，进入所述第一辊轮壳体内，所述第一绕线辊在所述第一辊轮壳体内同轴固定连接，所述轴承设于所述第一绕线辊的两端，所述轴承端盖盖设于所述轴承。

8.一种柔性外骨骼机器人，其特征在于，包括：

如权利要求1～7任一项所述的柔性外骨骼机器人的驱动单元；

传感器，用于测量肢体的运动状态信息；

控制组件，所述控制组件包括控制电路板和电池，所述控制电路板与所述柔性外骨骼机器人的驱动单元、所述传感器电连接，以接收所述运动状态信息，所述控制电路板控制所述动力组件和所述传动组件，来控制所述柔性外骨骼机器人驱动所述肢体运动；所述电池与所述控制电路板、所述传感器和所述柔性外骨骼机器人的驱动单元电连接。

9.根据权利要求8所述的柔性外骨骼机器人，其特征在于，还包括：

绑缚件，所述绑缚件用于将所述动力组件、所述传动组件、所述控制组件、所述传感器绑缚于对应的所述肢体；

绕线导管，所述绕线导管被所述绑缚件安装于所述肢体，所述第一绕线位于所述动力组件外的部分和所述第二绕线位于所述传动组件外的部分安装于所述绕线导管中。

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