CN116690647B - 一种基于齿带结构的集成动力系统及外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及外骨骼的技术领域，具体公开了一种基于齿带结构的集成动力系统，包括基板以及依次设置在基板上的驱动电机、齿轮组减速机构、同步带动力传输机构和扭矩输出机构，齿轮组减速机构包括用于对驱动电机的输出转速进行减速的第一齿轮组和第二齿轮组，第一齿轮组和第二齿轮组分别位于基板的两侧。还公开了一种外骨骼机器人，包括上述的集成动力系统，还包括主体背部结构、股骨部分腿部结构和腓骨部分腿部结构，股骨部分腿部结构与主体背部结构的腰部部分铰接，股骨部分腿部机构与基体固定件连接，腓骨部分腿部结构与动作执行件连接。本申请通过齿轮组减速机构和同步带动力传输布局，实现稳定静音、高抗冲击性、高精度的动力输出设置。

Description

一种基于齿带结构的集成动力系统及外骨骼机器人

技术领域

本申请涉及外骨骼的技术领域，尤其是涉及一种基于齿带结构的集成动力系统及外骨骼机器人。

背景技术

自20世纪60年代外骨骼开始被研发至今，已由军事领域转向民用市场，多以医疗和工业生产为主要目的，作为帮助工人负荷执行制造、搬运任务的辅助工具，目前正在向负重能力更强、控制力和灵活性能更高的方向研发。可穿戴的下肢外骨骼系统为穿戴者提供额外的动力或能力，从而增强人体机能，能够在操作者的控制下完成一定的功能和任务。

相关技术中，下肢外骨骼系统的驱动装置普遍安装在下肢各个关节处，如左右两侧髋关节和膝关节。常采用的驱动装置为动力伺服电机动力系统，而动力伺服电机动力系统多为齿轮直连或同轴减速形式，该种动力系统整体机构较大较重，应用不够灵活方便，导致整机尺寸大和整机重量重的问题。

发明内容

为了减少应用在下肢外骨骼系统中驱动装置的体积和重量，本申请提供了一种基于齿带结构的集成动力系统及外骨骼机器人。

第一方面，本申请提供的一种基于齿带结构的集成动力系统采用如下的技术方案：

一种基于齿带结构的集成动力系统，包括基板以及依次设置在基板上并进行动力传输的驱动电机、齿轮组减速机构、同步带动力传输机构和扭矩输出机构，所述齿轮组减速机构包括用于对驱动电机的输出转速进行减速的第一齿轮组和第二齿轮组，所述第一齿轮组和第二齿轮组分别位于基板的两侧，所述驱动电机与第二齿轮组位于基板的同一侧，所述同步带动力传输机构与第一齿轮组位于基板的同一侧，所述扭矩输出机构位于基板靠近第二齿轮组的一侧。

通过采用上述技术方案，将第一齿轮组和第二齿轮组分别安装在基板的两侧，同时，将同步带动力传输机构以及扭矩输出机构分别安装在基板的两侧，能够较大程度上减少动力系统的体积，通过齿轮组减速机构和同步带动力传输布局，实现稳定静音、高抗冲击性、高精度的动力输出设置；而且，第一齿轮组和第二齿轮组还能达到二级减速的效果。

可选的，所述第一齿轮组包括相互啮合的动力齿轮和第一减速齿轮，所述动力齿轮固定安装在驱动电机的输出轴上，所述第一减速齿轮位于基板靠近动力齿轮的一侧，并转动安装在基板上，所述第一减速齿轮的直径大于动力齿轮的直径。

通过采用上述技术方案，驱动电机带动动力齿轮转动，进而带动第一减速齿轮转动，以实现第一级减速。

可选的，所述基板位于第一齿轮组的一侧安装有保持板，所述保持板为多处镂空的板状结构，所述第一减速齿轮上的齿轮轴一端转动安装在基板上，另一端转动安装在保持板上。

通过采用上述技术方案，利用保持板对第一减速齿轮进行安装，能够使得第一减速齿轮转动更加稳定，保持较好的传动效果。

可选的，所述第二齿轮组包括相互啮合的中间齿轮和第二减速齿轮，所述中间齿轮和第二减速齿轮均转动安装在基板上，所述中间齿轮与所述第一减速齿轮同轴设置并同步转动，所述第二减速齿轮的直径大于中间齿轮的直径，且所述中间齿轮的直径小于第一减速齿轮的直径。

通过采用上述技术方案，经由第一减速齿轮减速后，由中间齿轮和第二减速齿轮进行第二级减速，配合第一齿轮组能够实现集成动力系统的二级减速效果。

可选的，所述同步带动力传输机构包括同步皮带以及转动安装在基板上的第一皮带轮和第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮设置在基板位于第一齿轮组的一侧，所述同步皮带缠绕在第一皮带轮和第二皮带轮上，所述第一皮带轮与第二齿轮组中的第二减速齿轮同轴设置，所述第二皮带轮的直径大于第一皮带轮的直径。

通过采用上述技术方案，经由第二减速齿轮进行二级减速后，利用同步带动力传输机构能够进行第三级减速。

可选的，所述基板位于同步带动力传输机构的一侧分别设置有第一安装座和第二安装座，所述第一皮带轮所在的转轴一端转动安装在基板上，另一端转动安装在第一安装座上，所述第二皮带轮所在的转轴一端转动安装在基板上，另一端转动安装在第二安装座上。

通过采用上述技术方案，利用第一安装座和第二安装座分别对第一皮带轮和第二皮带轮进行安装，使得两者在运动时更加稳定。

可选的，所述扭矩输出机构包括输出轴和输出盘，所述输出轴位于基板靠近第二齿轮组的一侧，所述输出轴与第二皮带轮同轴设置，且所述输出轴与第二皮带轮所在的转轴固定，所述输出盘则固定在输出轴的端部，并位于基板靠近第二齿轮组的一侧。

通过采用上述技术方案，输出盘作为动力输出部分，将其安装在基板靠近第二齿轮组的一侧，使得集成动力系统结构更加紧凑。

可选的，所述输出盘上固定连接有动作执行件，所述基板靠近输出盘的一侧设置有固定盘，所述固定盘与所述输出盘同轴设置，所述固定盘远离基板的一侧固定安装有基体固定件。

通过采用上述技术方案，动作执行件作为集成动力系统中的最终动力执行元件，用于直接与其所要驱动的结构相连，而基体固定件则是用于对集成动力系统进行安装固定，直接与和动作执行件连接的驱动机构所对应的固定机构连接，当动作执行件发生转动时，能够使得其所连接的驱动机构相对于固定机构发生相对转动，以实现集成动力系统的动力输出。

可选的，所述基体固定件远离固定盘的一侧固定设置有限位盘，所述限位盘与固定盘同轴设置，所述限位盘远离基体固定件的一侧安装有第一周向限位块，所述动作执行件靠近输出盘的一侧安装有第二周向限位块，所述第一周向限位块和第二周向限位块在输出盘的轴线方向上有部分重叠。

通过采用上述技术方案，当驱动电机带动动作执行件转动时，由于第一周向限位块和第二周向限位块的配合，能够对动作执行件的转动角度进行限位。

第二方面，本申请提供的一种外骨骼机器人采用如下的技术方案：

一种外骨骼机器人，包括上述的一种基于齿带结构的集成动力系统，还包括主体背部结构、股骨部分腿部结构和腓骨部分腿部结构，所述股骨部分腿部结构与主体背部结构的腰部部分铰接，所述股骨部分腿部机构与基体固定件连接，腓骨部分腿部结构则与动作执行件连接。

通过采用上述技术方案，当外骨骼机器人穿戴好后，人们行走时，腓骨部分腿部结构在集成动力系统的带动下，能够相对于股骨部分腿部结构发生转动，以此来达到助力人们行走的效果，通过模块化及与主壳体结合设计的方法，能有效解决现有外骨骼动力系统整体机构较大较重，应用不够灵活方便的问题；同时实现外骨骼稳定静音、高抗冲击性、高精度的助力输出。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.集成动力系统具体在工作时，由驱动电机带动动力齿轮转动，并经由第一齿轮组进行一级减速，然后传动之第二齿轮组进行二级减速，再经由同步带动力传输机构进行三级减速，最终由动力输出机构输出；而且，第一齿轮组和第二齿轮组还能达到二级减速的效果；

2.将第一齿轮组和第二齿轮组分别安装在基板的两侧，同时，将同步带动力传输机构以及扭矩输出机构分别安装在基板的两侧，能够较大程度上减少动力系统的体积，通过齿轮组减速机构和同步带动力传输布局，实现稳定静音、高抗冲击性、高精度的动力输出设置；

3.动作执行件作为集成动力系统中的最终动力执行元件，用于直接与其所要驱动的结构相连，而基体固定件则是用于对集成动力系统进行安装固定，直接与和动作执行件连接的驱动机构所对应的固定机构连接，当动作执行件发生转动时，能够使得其所连接的驱动机构相对于固定机构发生相对转动，以实现集成动力系统的动力输出。

附图说明

图1是本申请实施例为展示驱动电机、第二齿轮组和扭矩输出机构安装位置的结构示意图；

图2是本申请实施例为展示第一齿轮组和同步带动力传输机构安装位置的结构示意图；

图3是本申请实施例为展示保持板、第一安装座和第二安装座安装位置的结构示意图；

图4是本申请实施例为展示安装架、基体固定件和动作执行件安装位置的结构示意图；

图5是本申请实施例为展示限位盘、第一周向限位块和第二周向限位块安装位置的结构示意图；

图6是本申请实施例为展示第一保护壳和第二保护壳安装至基板后的整体结构示意图；

图7是本申请实施例为展示下肢外骨骼机器人整体结构的示意图；

图中，1、基板；2、驱动电机；3、齿轮组减速机构；31、第一齿轮组；311、动力齿轮；312、第一减速齿轮；32、第二齿轮组；321、中间齿轮；322、第二减速齿轮；4、同步带动力传输机构；41、同步皮带；42、第一皮带轮；43、第二皮带轮；5、扭矩输出机构；51、输出轴；52、输出盘；6、保持板；7、安装架；71、PCB板；8、第一安装座；9、第二安装座；10、相对位置传感器系统；11、绝对位置传感器系统；12、动作执行件；13、固定盘；14、基体固定件；15、限位盘；151、第一周向限位块；152、第二周向限位块；16、第一保护壳；17、第二保护壳；18、主体背部结构；19、股骨部分腿部结构；20、腓骨部分腿部结构；21、肩带；22、鞋套结构。

具体实施方式

以下结合附图1-附图7，对本申请作进一步详细说明。

实施例：

一种基于齿带结构的集成动力系统，参照图1和图2，包括基板1以及依次设置在基板1上的驱动电机2、齿轮组减速机构3、同步带动力传输机构4和扭矩输出机构5，其中，驱动电机2作为动力源提供动力至齿轮组减速机构3，经由齿轮组减速机构3减速后，再传递至同步带动力传输机构4，最终由扭矩输出机构5将动力输出，该处的动力输出可以作用至下体外骨骼系统中的腓骨部分的腿部结构，以带动其绕膝关节转动，进而完成行走动作。

具体地，齿轮组减速机构3包括相互配合的第一齿轮组31和第二齿轮组32，第一齿轮组31与驱动电机2的输出轴连接，第二齿轮组32连接至同步带动力传输机构4，且第一齿轮组31和第二齿轮组32分别位于基板1的两侧。也就是说，驱动电机2输出的动力先传递至第一齿轮组31，再传递至第二齿轮组32，然后由同步带动力传输机构4接收动力并传递至扭矩输出机构5。

进一步地，第一齿轮组31包括相互啮合的动力齿轮311和第一减速齿轮312，其中动力齿轮311销接至驱动电机2的输出轴上，并跟随驱动电机2的输出轴转动，第一减速齿轮312转动安装在基板1上，动力齿轮311和第一减速齿轮312均位于基板1的同一侧，且第一减速齿轮312的直径大于动力齿轮311的直径，以达到减速的效果。本实施例中，动力齿轮311和第一减速齿轮312均采用斜齿轮。

第二齿轮组32包括相互啮合的中间齿轮321和第二减速齿轮322，中间齿轮321和第二减速齿轮322位于基板1远离第一齿轮组31的一侧，并转动安装在基板1上，第二减速齿轮322的直径大于中间齿轮321的直径，且中间齿轮321的直径小于第一减速齿轮312的直径，其中，中间齿轮321与第一齿轮组31中的第一减速齿轮312同轴设置，且两者同步转动，即第一减速齿轮312与中间齿轮321转速相等。同样的，本实施例中，中间齿轮321和第二减速齿轮322均采用斜齿轮。

动力齿轮311与第一减速齿轮312的配合以及中间齿轮321与第二减速齿轮322的配合，形成二级减速系统，能够达到较为稳定的减速效果；且采用斜齿轮的结构，具有体积小、重量轻、传递转矩大、传动比分级精细的优点；而通过采用两个齿轮组分别放置在基板1两侧的布局方式，极大地缩减了集成动力系统整体体积，同时，也减轻了集成动力系统的重量。

参照图1和图3，为了提高齿轮安装的稳定性，基板1位于第一齿轮组31的一侧安装有保持板6，保持板6为多处镂空的长方体板状结构，保持板6与基板1可通过螺钉锁紧固定。本实施例中，保持板6与基板1平行设置。在对第一减速齿轮312进行安装时，第一减速齿轮312上的齿轮轴一端转动安装在基板1上，另一端转动安装在保持板6上，以保证第一减速齿轮312的稳定转动。本实施例中，第一减速齿轮312上的齿轮轴为成型在第一减速齿轮312齿轮轮毂上的套筒。而中间齿轮321的齿轮轴与第一减速齿轮312上的齿轮轴固定连接，保证两者的同步转动。同样的，本实施例中，中间齿轮321的齿轮轴也设置为成型在中间齿轮321齿轮轮毂上的套筒，中间齿轮321上的齿轮轴可以与第一减速齿轮312上的齿轮轴通过螺栓紧固，以保证两者同步转动。

参照图1和图4，基板1位于第二齿轮组32的一侧设置有安装架7，安装架7与基板1可通过螺钉锁紧固定，安装架7用于安装PCB板71，该PCB板71主要集成有驱动电机2的控制系统，用于接收驱动电机2和扭矩输出机构5的输出信号，并对驱动电机2的运动状态做出调整。安装架7整体为圆盘状，且与第二齿轮组32中的第二减速齿轮322同轴设置，以减少PCB板71的占用空间，使得结构更加紧凑。同时，基板1的外壳上还设置有数据传输口。

参照图2和图3，具体地，同步带动力传输机构4包括同步皮带41以及转动安装在基板1上的第一皮带轮42和第二皮带轮43，其中，第一皮带轮42和第二皮带轮43设置在基板1位于第一齿轮组31的一侧，同步皮带41缠绕在第一皮带轮42和第二皮带轮43上，以实现两者的同步转动；且同步皮带41的内侧设有齿牙，用于与第一皮带轮42和第二皮带轮43上的齿牙啮合，以保证第一皮带轮42和第二皮带轮43之间稳定的传动比。

进一步地，第二皮带轮43的直径大于第一皮带轮42的直径，第一皮带轮42与第二齿轮组32中的第二减速齿轮322同轴设置，且两者同步转动，即第一减速齿轮312与第一皮带轮42转速相等。也就是说，同步带动力传输机构4在动力传输的过程中，也具有减速效果。同时，齿带传动还具有传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便和过载打滑的特点。

为了便于对第一皮带轮42和第二皮带轮43进行安装，基板1位于同步带动力传输机构4的一侧分别设置有第一安装座8和第二安装座9，其中，第一安装座8用于用于配合基板1安装第一皮带轮42，第二安装座9用于配合基板1安装第二皮带轮43。

具体地，第一安装座8可以通过螺钉锁紧固定在基板1上，第一皮带轮42所在的转轴一端转动安装在基板1上，另一端转动安装在第一安装座8上，以保证第一皮带轮42的稳定转动。第一安装座8可设置为多处镂空的圆盘状结构，既减轻了自身的重量，也能保持较小的体积。由于第一皮带轮42靠近第一齿轮组31，所以本实施例中，第一安装座8与保持板6设置为一体式的结构，两者可采用塑料热塑成型，以便于对其进行安装。

第二皮带轮43所在的转轴一端转动安装在基板1上，另一端转动安装在第二安装座9上，以保证第二皮带轮43的稳定转动，第二安装座9可通过螺钉锁紧固定在基板1上，本实施例中，第二皮带轮43所在的转轴为成型在第二皮带轮43轮毂上的套筒，第二安装座9与基板1平行设置。同时，第二安装座9远离基板1的一侧朝向基板1的方向内陷，内陷形成圆形的凹槽，圆形的凹槽内安装有相对位置传感器系统10，相对位置传感器系统10用于对第二皮带轮43所在的转轴进行相关参数的检测，相关参数包括但不限于第二皮带轮43所在的转轴的速度、位置等信息。通过将相对位置传感器系统10安装在内陷的凹槽内，使得结构更加紧凑，减小了集成动力系统的体积。

参照图1.具体地，扭矩输出机构5包括输出轴51和输出盘52，其中，输出轴51位于基板1靠近第二齿轮组32的一侧，输出轴51与第二皮带轮43同轴设置，且输出轴51与第二皮带轮43所在的转轴固定，本实施例中，两者成型于一体。也就是说，输出轴51会跟随第二皮带轮43同步转动，两者转速相同。而输出盘52则固定在在输出轴51的端部，并位于基板1靠近第二齿轮组32的一侧，使得集成动力系统更加紧凑，本实施例中，输出盘52与输出轴51也为一体的结构，即输出盘52、输出轴51、第二皮带轮43的转轴和第二皮带轮43整体为一体的结构，该种设置方式不仅便于安装，同时也能保证稳定的输出状态。

参照图1和图4，上述扭矩输出机构5的输出盘52连接有动作执行件12，具体在与输出盘52连接时，可通过法兰进行连接固定，动作执行件12作为集成动力系统的最终执行元件，跟随输出盘52同步转动，最终输出的运动状态可以为绕输出盘52轴线摆动的运动状态，当然，当动作执行件12跟随输出盘52转动一周时，动作执行件12也可以作绕输出盘52轴线转动的运动，其具体运动状态可以根据实际使用需求进行相关设定，该处的设定可以通过控制驱动电机2的正反转实现。

本实施例中，动作执行件12为一连杆，该连杆用于与下肢外骨骼系统中的腓骨部分的腿部结构连接。当输出盘52转动时，会带动动作执行件12跟随其转动，进而实现腓骨部分的腿部结构运动。为便于理解，腓骨部分的腿部结构运动状态与人体行走时小腿相对于膝关节发生的运动状态类似。该处应当理解为，仅是对集成动力系统中的一个应用场景的举例，并非集成动力系统的唯一应用，动作执行件12可应用在多种需要摆动或转动的输出状态的工作环境中。

参照图1和图3，而基板1作为整个集成动力系统的基体部分，为了对其进行稳定安装，基板1靠近输出盘52的一侧设置有固定盘13，本实施例中，固定盘13与基板1一体成型，且固定盘13呈圆盘状。同时，固定盘13与输出盘52同轴设置。而固定盘13远离基板1的一侧则固定安装有基体固定件14，该基体固定件14可作为集成动力系统固定于其所应用的基体上的连接部分，依赖于基体固定件14，可实现基板1的固定安装。

由于固定盘13与输出盘52是同轴设置的，而基体固定件14和动作执行件12作为分别连接至固定盘13和输出盘52上的元器件，当驱动电机2带动输出盘52转动时，可以实现动作执行件12相对于基体固定件14的摆动或转动运动。

本实施例中，基体固定件14为一连杆，该连杆用于与下肢外骨骼系统中的股骨部分的腿部结构连接，在具体应用时，可将其固定至下肢外骨骼系统中的股骨部分的腿部结构位于膝关节的部分。接上面所描述的动作执行件12连接至下肢外骨骼系统中的腓骨部分的腿部结构的实施例，当基体固定件14固定至下肢外骨骼系统中的股骨部分的腿部结构时，随着输出盘52的转动，动作执行件12可带动下肢外骨骼系统中的腓骨部分的腿部结构做一定幅度的摆动。当集成动力系统应用在下肢外骨骼系统中时，可作为膝关节分别连接腓骨部分和股骨部分的腿部结构，以实现下肢外骨骼的行走动作。同样的，该处应当理解为，仅是对集成动力系统中的一个应用场景的举例，并非集成动力系统的唯一应用。

进一步地，基体固定件14远离固定盘13的一侧设置有限位盘15，该限位盘15呈圆盘状，限位盘15与固定盘13同轴设置，且两者直径相同，同样的，限位盘15也与基体固定件14固定连接，连接方式可采用法兰盘连接，也就是说限位盘15与基板1始终保持相对固定的状态。

限位盘15远离基体固定件14的一侧安装有第一周向限位块151，第一周向限位块151可采用螺钉固定在限位盘15上，而动作执行件12靠近输出盘52的一侧安装有第二周向限位块152，第二周向限位快152可采用螺钉固定在动作执行件151上。当动作执行件12安装到输出盘52上时，第一周向限位块151和第二周向限位块152在输出盘52的轴线方向上有部分重叠。也就是说，当驱动电机2带动动作执行件12转动时，由于第一周向限位块151和第二周向限位块152的配合，能够对动作执行件12的转动角度进行限位。当集成动力系统作为膝关节应用到下肢外骨骼系统中时，该处的转动角度即为下肢外骨骼系统中的腓骨部分的腿部结构相对于下肢外骨骼系统中的股骨部分的腿部结构的转动角度，而第一周向限位块151和第二周向限位块152则是用于限定下肢外骨骼系统中的腓骨部分的腿部结构与股骨部分的腿部结构的最大转动角度。优选的，动作执行件12和基体固定件14之间最大转动角度为135度。

具体地，驱动电机2选用伺服电机，驱动电机2的外壳通过螺栓固定在基板1位于第二齿轮组32的一侧，同时，驱动电机2的输出轴穿过基板1并伸出至基板1位于第一齿轮组31的一侧，驱动电机2的输出轴伸出的部分与第一齿轮组31中的动力齿轮311配合安装。该种设计方式，能够在一定程度上减少驱动电机2的占用空间，使得整个集成动力系统的体积更加小巧。进一步地，驱动电机2上设置有绝对位置传感器系统11，用于对驱动电机2的输出轴的相关参数进行检测，相关参数包括但不限于驱动电机2的速度、位置等信息。

同时，基板1的两侧还设置有第一保护壳16和第二保护壳17，第一保护壳16罩设在驱动电机2和第二齿轮组32的外侧，第二保护壳17罩设在第一齿轮组31和同步带动力传输机构4的外侧，以便于对集成动力系统进行保护。

本申请实施例还公开了一种外骨骼机器人，包括上述的基于齿带结构的集成动力系统，同时还包括主体背部结构18、股骨部分腿部结构19和腓骨部分腿部结构20，其中，股骨部分腿部结构19与主体背部结构18的腰部部分铰接，股骨部分腿部结构19的另一端则通过上述的基于齿带结构的集成动力系统与腓骨部分腿部结构20连接，具体连接时，可将股骨部分腿部结构19与基体固定件14连接，以对集成动力系统整体进行固定，腓骨部分腿部结构20则与动作执行件12连接，以实现腓骨部分腿部结构20与股骨部分腿部结构19的相对转动。

进一步地，主体背部结构18设置有肩带21，肩带21可通过卡接的方式与主体背部结构18连接，在具体使用时，利用肩带21将主体背部结构18穿戴在人体上半身并保持固定。腓骨部分腿部结构20远离股骨部分腿部结构19的一侧设有供人穿戴的鞋套结构22，鞋套结构22与腓骨部分腿部结构20也为转动连接。

本申请实施例的实施原理为：

外骨骼机器人穿戴好后，人们行走时，腓骨部分腿部结构20在集成动力系统的带动下，能够相对于股骨部分腿部结构19发生转动，以此来达到助力人们行走的效果。

而集成动力系统具体在工作时，由驱动电机2带动动力齿轮311转动，并经由第一齿轮组31进行一级减速，然后传动之第二齿轮组32进行二级减速，再经由同步带动力传输机构4进行三级减速，最终由扭矩输出机构5输出，进而带动腓骨部分腿部结构20运动。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于齿带结构的集成动力系统，其特征在于，包括基板（1）以及依次设置在基板（1）上并进行动力传输的驱动电机（2）、齿轮组减速机构（3）、同步带动力传输机构（4）和扭矩输出机构（5），所述齿轮组减速机构（3）包括用于对驱动电机（2）的输出转速进行减速的第一齿轮组（31）和第二齿轮组（32），所述第一齿轮组（31）和第二齿轮组（32）分别位于基板（1）的两侧，所述驱动电机（2）与第二齿轮组（32）位于基板（1）的同一侧，所述同步带动力传输机构（4）与第一齿轮组（31）位于基板（1）的同一侧，所述扭矩输出机构（5）位于基板（1）靠近第二齿轮组（32）的一侧；

所述第一齿轮组（31）包括相互啮合的动力齿轮（311）和第一减速齿轮（312），所述动力齿轮（311）固定安装在驱动电机（2）的输出轴上，所述第一减速齿轮（312）位于基板（1）靠近动力齿轮（311）的一侧，并转动安装在基板（1）上，所述第一减速齿轮（312）的直径大于动力齿轮（311）的直径；

所述第二齿轮组（32）包括相互啮合的中间齿轮（321）和第二减速齿轮（322），所述中间齿轮（321）和第二减速齿轮（322）均转动安装在基板（1）上，所述中间齿轮（321）与所述第一减速齿轮（312）同轴设置并同步转动，所述第二减速齿轮（322）的直径大于中间齿轮（321）的直径，且所述中间齿轮（321）的直径小于第一减速齿轮（312）的直径。

2.根据权利要求1所述的一种基于齿带结构的集成动力系统，其特征在于，所述基板（1）位于第一齿轮组（31）的一侧安装有保持板（6），所述保持板（6）为多处镂空的板状结构，所述第一减速齿轮（312）上的齿轮轴一端转动安装在基板（1）上，另一端转动安装在保持板（6）上。

3.根据权利要求1所述的一种基于齿带结构的集成动力系统，其特征在于，所述同步带动力传输机构（4）包括同步皮带（41）以及转动安装在基板（1）上的第一皮带轮（42）和第二皮带轮（43），所述第一皮带轮（42）和第二皮带轮（43）设置在基板（1）位于第一齿轮组（31）的一侧，所述同步皮带（41）缠绕在第一皮带轮（42）和第二皮带轮（43）上，所述第一皮带轮（42）与第二齿轮组（32）中的第二减速齿轮（322）同轴设置，所述第二皮带轮（43）的直径大于第一皮带轮（42）的直径。

4.根据权利要求3所述的一种基于齿带结构的集成动力系统，其特征在于，所述基板（1）位于同步带动力传输机构（4）的一侧分别设置有第一安装座（8）和第二安装座（9），所述第一皮带轮（42）所在的转轴一端转动安装在基板（1）上，另一端转动安装在第一安装座（8）上，所述第二皮带轮（43）所在的转轴一端转动安装在基板（1）上，另一端转动安装在第二安装座（9）上。

5.根据权利要求3所述的一种基于齿带结构的集成动力系统，其特征在于，所述扭矩输出机构（5）包括输出轴（51）和输出盘（52），所述输出轴（51）位于基板（1）靠近第二齿轮组（32）的一侧，所述输出轴（51）与第二皮带轮（43）同轴设置，且所述输出轴（51）与第二皮带轮（43）所在的转轴固定，所述输出盘（52）则固定在输出轴（51）的端部，并位于基板（1）靠近第二齿轮组（32）的一侧。

6.根据权利要求5所述的一种基于齿带结构的集成动力系统，其特征在于，所述输出盘（52）上固定连接有动作执行件（12），所述基板（1）靠近输出盘（52）的一侧设置有固定盘（13），所述固定盘（13）与所述输出盘（52）同轴设置，所述固定盘（13）远离基板（1）的一侧固定安装有基体固定件（14）。

7.根据权利要求6所述的一种基于齿带结构的集成动力系统，其特征在于，所述基体固定件（14）远离固定盘（13）的一侧固定设置有限位盘（15），所述限位盘（15）与固定盘（13）同轴设置，所述限位盘（15）远离基体固定件（14）的一侧安装有第一周向限位块（151），所述动作执行件（12）靠近输出盘（52）的一侧安装有第二周向限位块（152），所述第一周向限位块（151）和第二周向限位块（152）在输出盘（52）的轴线方向上有部分重叠。

8.一种外骨骼机器人，其特征在于，包括如权利要求1-7中任意一项所述的一种基于齿带结构的集成动力系统，还包括主体背部结构（18）、股骨部分腿部结构（19）和腓骨部分腿部结构（20），所述股骨部分腿部结构（19）与主体背部结构（18）的腰部部分铰接，所述股骨部分腿部结构（19与基体固定件（14）连接，腓骨部分腿部结构（20）则与动作执行件（12）连接。