CN115556074A - 双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，它包含双自由度并联驱动机构、钢丝套索装置和两套转动关节；双自由度并联驱动机构固定在穿戴于人体上的腰部背板上，两套转动关节分别固定在左腿外骨骼和右腿外骨骼的膝关节侧部，钢丝套索装置分别连接双自由度并联驱动机构和左腿的转动关节，钢丝套索装置分别连接双自由度并联驱动机构和右腿的转动关节，双自由度并联驱动机构产生动力分别带动钢丝套索装置中的钢丝绳运动，再由钢丝绳运动带动位于外骨骼的两套转动关节转动进而实现腿部膝关节助力。本发明使得机器人在保证灵活性的同时驱动力矩更大，可实现人体助力更加轻松。

Description

双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人

技术领域

本发明涉及一种外骨骼机器人，具体涉及一种基于钢丝套索驱动的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人。

背景技术

康复机器人是机器人领域的一大分支，外骨骼机器人又是康复机器人的一种.外骨骼机器人是近年来人机高度一体化技术的重要组成部分，主要用于对受伤人员、先/后天残疾人员以及老龄化人群进行康复与助力操作，促进患者恢复正常人的运动机能，从而降低社会负担与提升社会发展力.此外，对于战场士兵以及部队后勤等健康人群，外骨骼机器人又可化为运动助力型工具，为其提供运动助力以及承载卸荷功能，突破士兵力量、速度以及耐久性等方面的身体极限，提高士兵战场存活能力与任务完成效率.因此，外骨骼机器人的研究与发展对改善人员健康、加强医疗保障以及提升特殊领域作业人员的作业能力及效率具有重要的意义。

目前现有的外骨骼机器人大多通过电机直驱(将电机放置在腿部关节)的方式来驱动，造成肢体末端运动惯量较大。即使少有的外骨骼机器人通过钢丝绳远端驱动也避免不了力量不足的特点。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供一种双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人。该下肢外骨骼机器人实现高力矩输出以及钢丝套索远端驱动减少肢体末端运动惯量。

双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人包含双自由度并联驱动机构、钢丝套索装置A、钢丝套索装置B和两套转动关节；

双自由度并联驱动机构固定在穿戴于人体上的腰部背板上，

两套转动关节分别固定在左腿外骨骼和右腿外骨骼的膝关节侧部，

钢丝套索装置A分别连接双自由度并联驱动机构和左腿的转动关节，钢丝套索装置B分别连接双自由度并联驱动机构和右腿的转动关节，双自由度并联驱动机构产生动力分别带动钢丝套索装置A和钢丝套索装置B中的钢丝绳运动，再由钢丝绳运动带动位于外骨骼的两套转动关节转动进而实现腿部膝关节助力。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1、双自由度电机并联设计不同于串联电机与关节1对1驱动的方式，而是每个关节在运动时所有电机都参与驱动即多对1的驱动方式，在保证灵活性的同时电机的利用率更高，提升外骨骼机器人对人体的助力性能。

2、双自由度并联驱动机构通过钢丝传动的方式设置在腰部，可以降低运动部分的运动负担，并且降低空间和运动惯性要求对电机大小的限制，从而可以安置更大功率的电机，由于运动部分自身负载较低，使得整体灵活性提高，运动惯性降低，使整体穿戴和使用方便性得到了提升。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1为从背面看的本发明的整体结构示意图；

图2为从正面看的本发明的整体结构示意图；

图3为双自由度并联驱动机构的立体结构图；

图4为一级运动机构的示意图；

图5为二级运动转换机构的示意图；

图6为三级运动转换机构的示意图；

图7为四级运动转换机构的示意图；

图8为钢丝套索装置的示意图；

图9为钢丝绳保护套管、固定件和套管连接头相连的示意图；

图10为旋转关节的示意图；

图11为旋转关节的剖面图；

图12为钢丝绳在钢丝套索装置A和钢丝套索装置B的绕制示意图；

图13为钢丝绳经钢丝套索装置A后在左腿外骨骼旋转关节的绕制示意图；

图14为钢丝绳经钢丝套索装置B后在右腿外骨骼旋转关节的绕制示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1-图3所示，本实施方式的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人包含双自由度并联驱动机构1、钢丝套索装置A3、钢丝套索装置B4和两套转动关节5；

双自由度并联驱动机构1固定在穿戴于人体上的腰部背板2上，

两套转动关节5分别固定在左腿外骨骼和右腿外骨骼的膝关节侧部，

钢丝套索装置A3分别连接双自由度并联驱动机构1和左腿的转动关节5，钢丝套索装置B4分别连接双自由度并联驱动机构1和右腿的转动关节5，双自由度并联驱动机构1产生动力分别带动钢丝套索装置A3和钢丝套索装置B4中的钢丝绳运动，再由钢丝绳运动带动位于外骨骼的两套转动关节5转动进而实现腿部膝关节助力。

双自由度并联驱动机构1产生动力带动套索中的钢丝绳运动，再由钢丝绳运动带动腿部的转动关节5转动从而实现腿部膝关节助力。本实施方式设计的外骨骼机器人能够克服背景技术/已有技术缺陷或不足，通过并联结构设计实现高力矩输出以及钢丝套索远端驱动，减少肢体末端运动惯量。

作为一种可实施方式，如图4-图7所示，所述双自由度并联驱动机构1包含一级运动机构1-2、二级运动转换机构1-4、三级运动转换机构1-6和四级运动转换机构1-8；一级运动机构1-2所述包含电机A1-2-1、电机固定架A1-2-2、背板连接架1-2-3、电机螺杆轴A1-2-4、斜齿轮A1-2-5、内螺纹套筒1-2-6、斜齿轮B1-2-7、电机螺杆轴B1-2-8、电机固定架B1-2-9和电机B1-2-10；电机固定架A1-2-2和电机固定架B1-2-9分别与电机A1-2-1和电机B1-2-10的外壳固定连接，并且都连接在背板连接架1-2-3上，背板连接架1-2-3固定在腰部背板2上，电机螺杆轴A1-2-4和电机螺杆轴B1-2-8的光轴段分别与电机A1-2-1和电机B1-2-10上的输出端相连，电机螺杆轴A1-2-4和电机螺杆轴B1-2-8的螺纹段分别与内螺纹套筒1-2-6螺纹连接，在内螺纹套筒1-2-6的两端安装有被轴向限位的斜齿轮A1-2-5和斜齿轮B1-2-7；

一级运动机构1-2产生动力带动二级运动转换机构1-4和三级运动转换机构1-6输出动力，三级运动转换机构1-6带动钢丝套索装置A3中的钢丝绳运动，钢丝绳运动带动位于外骨骼左腿的转动关节5转动进而实现腿部膝关节助力；一级运动机构1-2产生动力带动四级运动转换机构1-8输出动力，四级运动转换机构1-8带动钢丝套索装置B4中的钢丝绳运动，再由钢丝绳运动带动位于外骨骼右腿的转动关节5转动进而实现腿部膝关节助力。

一级运动机构1-2的作用是使得内螺纹套筒1-2-6作两个自由度的运动。如图4所示，具体工作原理为：利用了双螺杆并联驱动套筒的原理，当电机螺杆轴A1-2-4与电机螺杆轴B1-2-8旋转时，会使得被驱动件内螺纹套筒1-2-6产生周向与轴向的运动。具体表现形式为：(1)电机螺杆轴A1-2-4与电机螺杆轴B1-2-8以相同转速和方向顺时针(或逆时针)旋转时，内螺纹套筒1-2-6会顺时针(或逆时针)旋转，扭矩大小为两个电机之和；(2)电机螺杆轴A1-2-4与电机螺杆轴B1-2-8以相同转速不同方向旋转时，内螺纹套筒1-2-6会轴向水平运动，具体运动方向与螺纹方向有关；(3)电机螺杆轴A1-2-4与电机螺杆轴B1-2-8以不同转速旋转时，内螺纹套筒1-2-6既会会轴向水平运动也会周向旋转，也就是能够耦合前面两种运动情况。只要控制电机A1-2-1和电机B1-2-10的转速即可控制内螺纹套筒1-2-6两个自由度的运动。

可结合图12-图14说明，上述方案的钢丝绳可分为作用于钢丝套索装置A3的第一钢丝绳7和第二钢丝绳8，以及作用于钢丝绳套索装置B4的第三钢丝绳9和第四钢丝绳10。

进一步地，如图5所示，所述二级运动转换机构1-4包含滑杆A1-4-1、滑杆B1-4-2、齿条1-4-4、滚轮1-4-6和两个固定臂A1-4-5；滑杆A1-4-1和滑杆B1-4-2分别与电机固定架A1-2-2和电机固定架B1-2-9对应固接，两个固定臂A1-4-5可滑动地设置在滑杆A1-4-1和滑杆B1-4-2上，齿条1-4-4安装在两个固定臂A1-4-5上，齿条1-4-4的长度方向与内螺纹套筒1-2-6的长度方向相同，位于内螺纹套筒1-2-6上的外凸环两侧分别设置有滚轮1-4-6，两个滚轮1-4-6固定在齿条1-4-4上，并与所述外凸环的侧壁相贴靠。

第二级运动转换机构1-4的设计是为了将内螺纹套筒1-2-6的轴向运动转化为齿条1-4-4运动以及使内螺纹套筒1-2-6的轴向旋转运动不影响齿条1-4-4的运动。设计作用：(1)内螺纹套筒1-2-6轴向运动时带动齿条1-4-4水平运动，使其只能水平运动，同时可采用直线轴承1-4-7可减少与两个滑杆的摩擦；(2)滚轮1-4-6减少内螺纹套筒1-2-6旋转时与齿条1-4-4之间的摩擦。

更进一步地，如图6所示，为了将齿条1-4-4的水平运动转化为旋转运动，用于驱动钢丝绳运动，设计了三级运动转换机构1-6，所述三级运动转换机构1-6包含固定架1-6-1、钢丝绕线轮A1-6-3、齿轮轴A1-6-4和齿轮1-6-5；

固定架1-6-1固定在滑杆A1-4-1和滑杆B1-4-2上，齿轮轴A1-6-4可转动地设置在固定架1-6-1上，齿轮轴A1-6-4的长度方向与齿条1-4-4的长度方向垂直，齿轮1-6-5固装在齿轮轴A1-6-4上，并与齿条A1-4-4啮合，钢丝绕线轮A1-6-3固装在齿轮轴A1-6-4上，钢丝绕线轮A1-6-3通过绕在钢丝绕线轮A1-6-3上的位于钢丝套索装置A3内的钢丝绳驱动外骨骼左腿的旋转关节5。

三级运动转换机构设计作用是：(1)使得齿条1-4-4、齿轮1-6-5运动带动齿轮轴A1-6-4旋转，并最终带动钢丝绕线轮A1-6-3旋转，(2)是固定架1-6-1能够使得传动平稳。

再进一步地，如图7所示，为了将内螺纹套筒1-2-6的旋转运动用于驱动钢丝绳运动，设计了此四级运动转换机构1-8，所述四级运动转换机构1-8包含斜齿轮C1-8-1、钢丝绕线轮B1-8-3、斜齿轮D1-8-5、齿轮轴B1-8-6和两个固定臂B1-8-2；两个固定臂B1-8-2分别与两个固定臂A1-4-5对应固接，齿轮轴B1-8-6可转动地设置在两个固定臂B1-8-2上，齿轮轴B1-8-6的两端伸出两个固定臂B1-8-2，斜齿轮C1-8-1和斜齿轮D1-8-5分别固定在齿轮轴B1-8-6的两端，斜齿轮C1-8-1和斜齿轮D1-8-5分别与斜齿轮A1-2-5和斜齿轮B1-2-7对应啮合，钢丝绕线轮B1-8-3固定在齿轮轴B1-8-6上，并位于两个固定臂B1-8-2之间，钢丝绕线轮B1-8-3通过绕在钢丝绕线轮B1-8-3上的位于钢丝套索装置B4内的钢丝绳驱动外骨骼右腿的旋转关节5。设计原理与作用：将内螺纹套筒1-2-6的旋转运动通过斜齿轮副增大扭矩后将动力传至钢丝绕线轮B1-8-3，且内螺纹套筒1-2-6的水平运动不会影响四级运动转换机构1-8的工作。

作为一种可能的实施方式，如图8-图9所示，钢丝套索装置A3包含钢丝绳保护套管A3-1、钢丝绳滚轮A3-2、固定件A3-3和套管连接头A3-4；固定件A3-3固定在电机固定架A1-2-2上，钢丝绳滚轮A3-2可转动地设置在固定件A3-3，钢丝绳保护套管A3-1固定在套管连接头A3-4上，套管连接头A3-4安装在固定件A3-3上，钢丝绳绕在钢丝绕线轮A1-6-3和钢丝绳滚轮A3-2上，穿设在钢丝绳保护套管A3-1内与外骨骼左腿的旋转关节5相连。

钢丝套索装置B4包含钢丝绳保护套管B4-1、固定件B4-3和套管连接头B4-4；钢丝绳保护套管B4-1固定在套管连接头B4-4上，固定件B4-3安装在固定臂B1-8-2上，套管连接头B4-4安装在固定件B4-3上，钢丝绳绕在钢丝绕线轮B1-8-3上，并穿设在钢丝绳保护套管B4-1内并与外骨骼右腿的旋转关节5相连。钢丝套索装置A钢丝套索装置B为了实现钢丝绳传动，二者不同的是前者设计有钢丝绳滚轮A3-2，而后者直接由钢丝绕线轮B1-8-3经套管连接头B4-4和钢丝绳保护套管B4-1连接旋转关节5。设计原理与作用：利用了类似自行车刹车线的传动原理，钢丝套管外层为橡胶内层为钢制，钢丝绳保护套管可有限度地弯曲，当钢丝绳保护套管和钢丝绳长度都固定时它们既不能拉长也不能压短，因此可利用此特性通过钢丝绳收缩线距来传递拉力值，钢丝绳滚轮A3-2的作用是为了钢丝绳可以变向。

可选地，如图10-图11所示，所述旋转关节5包含大腿连接臂5-1-1、小腿连接臂5-1-2、扭矩传感器端盖5-1-3、钢丝驱动轮5-1-4、小腿外骨骼5-1-6、大腿外骨骼5-1-7、轴A5-2-1和扭矩传感器5-2-2；大腿连接臂5-1-1与大腿外骨骼5-1-7连接，小腿连接臂5-1-2与小腿外骨骼5-1-6连接，轴A5-2-1安装在小腿连接臂5-1-2上并可相对大腿连接臂5-1-1转动，扭矩传感器5-2-2的内圈固定在扭矩传感器端盖5-1-3内，扭矩传感器端盖5-1-3固定在小腿连接臂5-1-2上，钢丝驱动轮5-1-4固定在扭矩传感器5-2-2的外圈上，钢丝驱动轮5-1-4可转动地设置在大腿连接臂5-1-1上。旋转关节5的设计作用是为了驱动腿部关节以及实现对关节运动的力反馈。设计原理与作用：(1)是先通过钢丝绳将动力传至给钢丝驱动轮5-1-4上(不同的钢丝绳绕制在钢丝驱动轮5-1-4上)，再通过扭矩传感器5-2-2等中间零件后将动力传至小腿连接臂5-1-2，实现小腿外骨骼5-1-6的摆动，(2)是通过扭矩传感器5-2-2实现力反馈。

进一步地，所述旋转关节5还包含轴B5-2-3和磁编码器5-2-4；磁编码器5-2-4固定在大腿连接臂5-1-1上，钢丝驱动轮5-1-4安装在轴B5-2-3的一端，轴B5-2-3可转动地设置在大腿连接臂5-1-1上，轴B5-2-3的另一端伸入磁编码器芯片内。如此设计，利用磁编码器测量小腿连接臂5-1-2的旋转角度，磁编码器是轴B5-2-3上固定磁铁，磁编码器芯片悬空对准磁铁，通过霍尔效应测量旋转角度。

基于上述实施方式或实施方式的组合，下面详细描述钢丝绳驱动和走向布置方式，如图1、图12-图14所示，为便于表述和理解，设定钢丝套索装置A3对应的钢丝绳分别为第一钢丝绳7和第二钢丝绳8，钢丝套索装置B4对应的钢丝绳分别为第三钢丝绳9和第四钢丝绳10；钢丝绕线轮A1-6-3上具有两个第一绳槽，钢丝绕线轮B1-8-3上具有两个第二绳槽，每个钢丝绳滚轮A3-2上具有一个第三绳槽，每个钢丝驱动轮5-1-4上具有两个第四绳槽；

就左腿外骨骼的小腿外骨骼5-1-6而言(如图12和图13所示)，是由钢丝套索装置A3和左腿的旋转关节5实现的，具体来说，第一钢丝绳7的一端固定在钢丝绕线轮A1-6-3上的其中一个第一绳槽上，并绕半圈后，引出并搭设在右侧的钢丝套索装置A3(从后背方向看)上的钢丝绳滚轮A3-2的第三绳槽中，之后经套管连接头A3-4和钢丝绳保护套管A3-1引出后，在左腿外骨骼上的旋转关节5的钢丝驱动轮5-1-4的其中一个第四绳槽中绕半圈，第一钢丝绳7的另一端固定在该钢丝驱动轮5-1-4上；同理，第二钢丝绳8的一端固定在钢丝绕线轮A1-6-3上的另一个第一绳槽上，并绕半圈后，引出并搭设在左侧的钢丝套索装置A3(从后背方向看)上的钢丝绳滚轮A3-2的第三绳槽中，之后经套管连接头A3-4和钢丝绳保护套管A3-1引出后，在左腿外骨骼上的旋转关节5的钢丝驱动轮5-1-4的另一个第四绳槽中绕半圈，第一钢丝绳7的另一端固定在该钢丝驱动轮5-1-4上；其中第一钢丝绳7和第二钢丝绳8在钢丝绕线轮A1-6-3的两个第一绳槽中绕向相反，第一钢丝绳7和第二钢丝绳8在钢丝驱动轮5-1-4的两个第四绳槽中绕向相反。

就右腿外骨骼的小腿外骨骼5-1-6而言(如图12和图14所示)，是由钢丝套索装置B3和右腿的旋转关节5实现的，具体来说，第三钢丝绳9的一端固定在钢丝绕线轮B1-8-3上的其中一个第二绳槽上，并绕半圈，经套管连接头B4-4和钢丝绳保护套管B4-1引出后，在右腿外骨骼上的旋转关节5的钢丝驱动轮5-1-4的其中一个第四绳槽中绕半圈，第三钢丝绳9的另一端固定在该钢丝驱动轮5-1-4上；同理，第四钢丝绳10的一端固定在钢丝绕线轮B1-8-3上的另一个第二绳槽上，并绕半圈，经套管连接头B4-4和钢丝绳保护套管B4-1引出后，在右腿外骨骼上的旋转关节5的钢丝驱动轮5-1-4的另一个第四绳槽中绕半圈，第四钢丝绳10的另一端固定在该钢丝驱动轮5-1-4上。其中第三钢丝绳9和第四钢丝绳10在钢丝绕线轮B1-8-3的两个第二绳槽中绕向相反，第三钢丝绳9和第四钢丝绳10在钢丝驱动轮5-1-4的两个第四绳槽中绕向相反。

本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (9)

1.双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：包含双自由度并联驱动机构(1)、钢丝套索装置A(3)、钢丝套索装置B(4)和两套转动关节(5)；

双自由度并联驱动机构(1)固定在穿戴于人体上的腰部背板(2)上，

两套转动关节(5)分别固定在左腿外骨骼和右腿外骨骼的膝关节侧部，

钢丝套索装置A(3)分别连接双自由度并联驱动机构(1)和左腿的转动关节(5)，钢丝套索装置B(4)分别连接双自由度并联驱动机构(1)和右腿的转动关节(5)，双自由度并联驱动机构(1)产生动力分别带动钢丝套索装置A(3)和钢丝套索装置B(4)中的钢丝绳运动，再由钢丝绳运动带动位于外骨骼的两套转动关节(5)转动进而实现腿部膝关节助力。

2.根据权利要求1所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述双自由度并联驱动机构(1)包含一级运动机构(1-2)、二级运动转换机构(1-4)、三级运动转换机构(1-6)和四级运动转换机构(1-8)；一级运动机构(1-2)所述包含电机A(1-2-1)、电机固定架A(1-2-2)、背板连接架(1-2-3)、电机螺杆轴A(1-2-4)、斜齿轮A(1-2-5)、内螺纹套筒(1-2-6)、斜齿轮B(1-2-7)、电机螺杆轴B(1-2-8)、电机固定架B(1-2-9)和电机B(1-2-10)；电机固定架A(1-2-2)和电机固定架B(1-2-9)分别与电机A(1-2-1)和电机B(1-2-10)的外壳固定连接，并且都连接在背板连接架(1-2-3)上，背板连接架(1-2-3)固定在腰部背板(2)上，电机螺杆轴A(1-2-4)和电机螺杆轴B(1-2-8)的光轴段分别与电机A(1-2-1)和电机B(1-2-10)上的输出端相连，电机螺杆轴A(1-2-4)和电机螺杆轴B(1-2-8)的螺纹段分别与内螺纹套筒(1-2-6)螺纹连接，在内螺纹套筒(1-2-6)的两端安装有被轴向限位的斜齿轮A(1-2-5)和斜齿轮B(1-2-7)；

一级运动机构(1-2)产生动力带动二级运动转换机构(1-4)和三级运动转换机构(1-6)输出动力，三级运动转换机构(1-6)带动钢丝套索装置A(3)中的钢丝绳运动，钢丝绳运动带动位于外骨骼左腿的转动关节(5)转动进而实现腿部膝关节助力；一级运动机构(1-2)产生动力带动四级运动转换机构(1-8)输出动力，四级运动转换机构(1-8)带动钢丝套索装置B(4)中的钢丝绳运动，再由钢丝绳运动带动位于外骨骼右腿的转动关节(5)转动进而实现腿部膝关节助力。

3.根据权利要求2所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述二级运动转换机构(1-4)包含滑杆A(1-4-1)、滑杆B(1-4-2)、齿条(1-4-4)、滚轮(1-4-6)和两个固定臂A(1-4-5)；滑杆A(1-4-1)和滑杆B(1-4-2)分别与电机固定架A(1-2-2)和电机固定架B(1-2-9)对应固接，两个固定臂A(1-4-5)可滑动地设置在滑杆A(1-4-1)和滑杆B(1-4-2)上，齿条(1-4-4)安装在两个固定臂A(1-4-5)上，齿条(1-4-4)的长度方向与内螺纹套筒(1-2-6)的长度方向相同，位于内螺纹套筒(1-2-6)上的外凸环两侧分别设置有滚轮(1-4-6)，两个滚轮(1-4-6)固定在齿条(1-4-4)上，并与所述外凸环的侧壁相贴靠。

4.根据权利要求3所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述三级运动转换机构(1-6)包含固定架(1-6-1)、钢丝绕线轮A(1-6-3)、齿轮轴A(1-6-4)和齿轮(1-6-5)；

固定架(1-6-1)固定在滑杆A(1-4-1)和滑杆B(1-4-2)上，齿轮轴A(1-6-4)可转动地设置在固定架(1-6-1)上，齿轮轴A(1-6-4)的长度方向与齿条(1-4-4)的长度方向垂直，齿轮(1-6-5)固装在齿轮轴A(1-6-4)上，并与齿条A(1-4-4)啮合，钢丝绕线轮A(1-6-3)固装在齿轮轴A(1-6-4)上，钢丝绕线轮A(1-6-3)通过绕在钢丝绕线轮A(1-6-3)上的位于钢丝套索装置A(3)内的钢丝绳驱动外骨骼左腿的旋转关节(5)。

5.根据权利要求3所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述四级运动转换机构(1-8)包含斜齿轮C(1-8-1)、钢丝绕线轮B(1-8-3)、斜齿轮D(1-8-5)、齿轮轴B(1-8-6)和两个固定臂B(1-8-2)；两个固定臂B(1-8-2)分别与两个固定臂A(1-4-5)对应固接，齿轮轴B(1-8-6)可转动地设置在两个固定臂B(1-8-2)上，齿轮轴B(1-8-6)的两端伸出两个固定臂B(1-8-2)，斜齿轮C(1-8-1)和斜齿轮D(1-8-5)分别固定在齿轮轴B(1-8-6)的两端，斜齿轮C(1-8-1)和斜齿轮D(1-8-5)分别与斜齿轮A(1-2-5)和斜齿轮B(1-2-7)对应啮合，钢丝绕线轮B(1-8-3)固定在齿轮轴B(1-8-6)上，并位于两个固定臂B(1-8-2)之间，钢丝绕线轮B(1-8-3)通过绕在钢丝绕线轮B(1-8-3)上的位于钢丝套索装置B(4)内的钢丝绳驱动外骨骼右腿的旋转关节(5)。

6.根据权利要求2或4所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：钢丝套索装置A(3)包含钢丝绳保护套管A(3-1)、钢丝绳滚轮A(3-2)、固定件A(3-3)和套管连接头A(3-4)；固定件A(3-3)固定在电机固定架A(1-2-2)上，钢丝绳滚轮A(3-2)可转动地设置在固定件A(3-3)，钢丝绳保护套管A(3-1)固定在套管连接头A(3-4)上，套管连接头A(3-4)安装在固定件A(3-3)上，钢丝绳绕在钢丝绕线轮A(1-6-3)和钢丝绳滚轮A(3-2)上，穿设在钢丝绳保护套管A(3-1)内与外骨骼左腿的旋转关节(5)相连。

7.根据权利要求5所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：钢丝套索装置B(4)包含钢丝绳保护套管B(4-1)、固定件B(4-3)和套管连接头B(4-4)；钢丝绳保护套管B(4-1)固定在套管连接头B(4-4)上，固定件B(4-3)安装在固定臂B(1-8-2)上，套管连接头B(4-4)安装在固定件B(4-3)上，钢丝绳绕在钢丝绕线轮B(1-8-3)上，并穿设在钢丝绳保护套管B(4-1)内并与外骨骼右腿的旋转关节(5)相连。

8.根据权利要求1或5所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述旋转关节(5)包含大腿连接臂(5-1-1)、小腿连接臂(5-1-2)、扭矩传感器端盖(5-1-3)、钢丝驱动轮(5-1-4)、小腿外骨骼(5-1-6)、大腿外骨骼(5-1-7)、轴A(5-2-1)和扭矩传感器(5-2-2)；大腿连接臂(5-1-1)与大腿外骨骼(5-1-7)连接，小腿连接臂(5-1-2)与小腿外骨骼(5-1-6)连接，轴A(5-2-1)安装在小腿连接臂(5-1-2)上并可相对大腿连接臂(5-1-1)转动，扭矩传感器(5-2-2)的内圈固定在扭矩传感器端盖(5-1-3)内，扭矩传感器端盖(5-1-3)固定在小腿连接臂(5-1-2)上，钢丝驱动轮(5-1-4)固定在扭矩传感器(5-2-2)的外圈上，钢丝驱动轮(5-1-4)可转动地设置在大腿连接臂(5-1-1)上。

9.根据权利要求8所述的双自由度并联驱动膝关节下肢外骨骼机器人，其特征在于：所述旋转关节(5)还包含轴B(5-2-3)和磁编码器(5-2-4)；磁编码器(5-2-4)固定在大腿连接臂(5-1-1)上，钢丝驱动轮(5-1-4)安装在轴B(5-2-3)的一端，轴B(5-2-3)可转动地设置在大腿连接臂(5-1-1)上，轴B(5-2-3)的另一端伸入磁编码器芯片内。

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