CN116919784A - 一种穿戴式外骨骼的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种穿戴式外骨骼的驱动装置，包括外壳和电池模块，外壳上设置上开口的电池仓，在电池仓的底部设置底部弹性部件，电池模块可拆卸的安装在电池仓内。所述的电池模块上设置电池锁扣，所述的电池仓设置锁扣槽，电池模块与电池仓的连接方式为采用通过电池锁扣与锁口槽匹配的卡接连接方式。所述的锁扣槽对应的外壳上设置有电池解锁按钮，用于释放电池锁扣。弹性部件、电池锁扣、锁扣槽和电池解锁按钮的设置，方便电池模块在电池仓中的装卸，尤其是对于病人来说，这种方便性能大幅提高其使用的便利和安全性；本发明具的电池模块安装和拆卸非常方便、容易、省时省力省劲、安全性好的特点。

Description

一种穿戴式外骨骼的驱动装置

技术领域

本发明涉及骨骼康复设备，尤其涉及一种帮助人体康复训练和辅助行走用的穿戴式外骨骼的驱动装置。

背景技术

现阶段外骨骼的应用场景中，主要是在两个方面：一个是提升健康人群的移动能力，另一种是提供行动功能障碍人群的康复训练和行走辅助。

外骨骼的动力控制是由驱动装置实现，现有的穿戴式外骨骼的驱动装置设计比较简单，电池模块比较重，且体积比较大，电池模块的安装和拆卸很不方便，尤其是对于病人来说费时费力很不容易，还有危险性。急需要一种电池模块的安装和拆卸省时省力的穿戴式外骨骼的驱动装置。

因此，对克服或尽量减少上述问题的穿戴式外骨骼的驱动装置存在一种需求。

发明内容

本发明的目的提供一种电池模块的安装和拆卸方便、容易、省时省力省劲、安全性好的穿戴式外骨骼的驱动装置。

本发明提供的一种穿戴式外骨骼的驱动装置，包括外壳和电池模块，外壳上设置上开口的电池仓，在电池仓的底部设置底部弹性部件，电池模块可拆卸的安装在电池仓内。

其优选方案为，所述的电池模块上设置电池锁扣，所述的电池仓设置锁扣槽，电池模块与电池仓的连接方式为采用通过电池锁扣与锁口槽匹配的卡接连接方式。

其又一优选方案为，电池锁扣凸出于电池模块，且该电池锁扣固定在电池模块的内置弹片上，能够被外力压向电池模块外壳内部方向位移，在电池模块与电池仓安装时，电池锁扣自动弹到电池仓预留的锁扣槽内。

其又一优选方案为，所述的锁扣槽对应的外壳上设置有电池解锁按钮，用于释放电池锁扣。

其又一优选方案为，还包括驱动模块，所述的驱动模块包括电源板，电池模块通过与电源板的电性连接为整个装置提供电源。

其又一优选方案为，所述的电源模块包括电芯和电池壳，电芯设置在电池壳内。

其又一优选方案为，所述的电芯设置为锂电池，锂电池的电芯在电池壳内横向排列。

其又一优选方案为，所述的底部弹性部件为弹簧，所述的弹簧一端固定在电池仓的下方，另一端外设置一个弹簧外罩。

其又一优选方案为，所述的弹簧外罩上部设置为一个顶部封口的柱形，在电池仓底部设置和该弹簧外罩顶部柱形套接的开口，在该外罩的底部设置直径大于开口的大直径结构，所述的底部弹簧被弹簧外罩套接在电池仓的底部。

其又一优选方案为，所述的底部弹簧的固定位设置为弹簧外罩的大直径结构顶到底部时，刚好弹簧外罩的上部柱形顶部与电池仓底部平齐。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

电池仓的底部设置弹性部件，所述的电池锁扣、锁扣槽和电池解锁按钮的设置，方便电池模块在电池仓中的装卸，尤其是对于病人来说，这种方便性能大幅提高其使用的便利和安全性；电芯设置为锂电池，锂电池的电芯在电池壳内部横向排列，节省空间，减小体积；弹簧外罩的设置，起到美观、安全和一体化效果，且底部弹簧的固定位设置为弹簧外罩的大直径结构顶到底部时，刚好弹簧外罩的上部柱形顶部与电池仓底部平齐，确保弹簧外罩不会被误操作顶出开口，方便使用。本发明具的电池模块安装和拆卸非常方便、容易、省时省力省劲、安全性好的特点。

附图说明

图1为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置的功能模块图；

图2为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构示意图；

图3为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构分解示意图；

图4为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构正面示意图；

图5为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构背面示意图；

图6为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构俯视示意图；

图7为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构仰视示意图；

图8为本发明驱动装置的外壳结构示意图；

图9为本发明驱动装置的电源模块安装结构示意图；

图10为本发明驱动装置的电池模块分解结构示意图；

图11为本发明实施例驱动装置中电池模块截面结构示意图；

图12为本发明实施例驱动装置局部截面结构示意图；

图13为本发明实施例驱动装置的另一截面结构示意图；

图14为图13中底部弹簧局部结构示意图；

图15为本发明驱动装置中电机和电机固定件连接结构示意图；

图16为本发明驱动装置中电机固定位置局部结构示意图；

图17为本发明实施例中主动轮、滑轮和从动轮连接处结构示意图；

图18为本发明实施例中装上从动轮固定件后局部结构示意图；

图19为本发明实施例中从动轮与牵引线连接分解结构示意图；

图20为本发明实施例驱动装置带有导光柱的一种截面示意图；

图21为图20中导光柱的局部放大图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种穿戴式外骨骼的驱动装置，其具体实施方式、结构、特征及其功效，说明如后。

如图1为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置的功能模块图所示，本发明的一种穿戴式外骨骼的驱动装置包括驱动模块、传动模块、电池模块和散热模块，所述的电池模块为驱动模块提供电源，所述的传动模块受驱动模块的控制而运动，所述的散热模块为驱动模块散热。各模块间紧密配合、协调运转，使得本发明能够有效的帮助病人康复训练。

请参见图2为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构示意图所示，所述的驱动模块包括驱动板11、电机1；所述的散热模块包括散热器2，所述的散热器2与电机1和驱动板11相连，为电机1和驱动板11散热。本发明的实施例中，所述的电机1、驱动板11和同一个散热器2相连，这样电机1和驱动板11两个发热源集合为一个发热源整体共同发热，仅需一台散热器2散热，达到节约成本，节约空间，减轻重量，提升散热效率的功能，体积小、安全性更好。

请参见图3为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构分解示意图、图17为本发明实施例中主动轮、滑轮和从动轮连接处结构示意图和图19为本发明实施例中从动轮与牵引线连接分解结构示意图所示，所述的传动模块包括电机转轴100、主动轮101、从动轮102和牵引线107，所述的从动轮102设置为一个以主动轮101为中心的滑轮结构，所述的主动轮101通过电机转轴100和电机1相连，所述的牵引线107与从动轮102相连；牵引线107设置为鲍登线，将该鲍登线一端固定安装在从动轮102预设的固定槽内，再通过设置的压片109、螺丝固定该鲍登线。

请参见图2和图3，所述的驱动板11与电机1相连，该电机1通过电机轴承100与主动轮101相连，该主动轮101和从动轮102相连，所述的驱动板11控制电机1的动力，包括启停、动力大小，所述电机1的运动通过电机转轴100依次传递给主动轮101、从动轮102。

请参见图4为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构正面示意图和图7为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构仰视示意图所示，本发明的实施例中，所述的驱动模块还包括主板4、上支架6、下支架7、电源板15；上支架6、下支架7通过分别连接锁紧电机固定件18构成一个稳固框架结构，请参见图2。请参见图2和图6为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构俯视示意图，上支架6通过上支架固定螺丝10锁紧固定电机固定件18上；请参见图2和图7，下支架7通过下支架固定螺丝13锁紧固定在电机固定件18上。

请参见图2和图15为本发明驱动装置中电机和电机固定件连接结构示意图所示，电机1与电机固定件18相连，通过电机固定件18与上、下支架构成的稳固框架结构支撑电机1，并使电机1在本发明中稳固。请参见如图15和图16为本发明驱动装置中电机固定位置局部结构示意图所示，本发明的实施例中，所述的电机1通过电机固定螺丝17固定在电机固定件18上。

请参见图7所示，本发明的实施例中，所述的电源板15通过电源板固定螺丝16与下支架7锁紧固定。

请参见图4所示，所述的主板4通过主板固定螺丝3与散热器2锁紧固定。

请参见图6所示，本发明实施例中，所述的驱动板11通过驱动板固定螺丝12与上支架6锁紧固定。

请参见图3所示，所述的传动模块还包括轴承103，主动轮101通过轴承103与从动轮102相连，从动轮102内圈与轴承103的外圈套接，该轴承103的内圈与主动轮101外圈套接，所述主动轮101的截面为非圆形。

请参见图17、图18为本发明实施例中装上从动轮固定件后局部结构示意图所示，本发明的实施例中，主动轮101的截面为多弧边形，优选三弧边形，或者主动轮101的截面设置为顶点被导成圆角的莱洛三角形。主动轮101的截面设置为非圆形，特别是多弧边形、三弧边形或者顶点被导成圆角的莱洛三角形的结构，使得主动轮101可产生更高的扭矩，减少主动轮101和套接在其上部件的材料的磨损，并提供高扭矩支撑，传动动力更好的传递给套接在其上的各个部件，结构设计巧妙，使得本发明使用寿命提升，传动性能提升。

请参见图3，本发明的实施例中，所述的传动模块还包括从动轮固定件104，从动轮固定件104套接在主动轮101外圈上，且从动轮102和从动轮固定件104相连，该设置方式实现了电机转轴100对从动轮102的支撑作用，同时电机转轴100带动主动轮101旋转，进而带动和主动轮101套接的从动轮固定件104旋转，进而带动从动轮102旋转，从动轮102的旋转带动牵引线107运动，从而实现传动模块将电机1的旋转运动通过结构设计转为牵引线107的直线运动。轴承103和从动轮固定件104的设置，增加了转盘可承受的轴向应力，保护了驱动装置内的轴承103，增加了电机1的使用寿命，同时使得主动轮101到从动轮102的动力传送更加柔和不生硬，安全性更好，且该设置方式还具有紧凑、简单，传动噪声低的优点。

请参见图3和图17所示，本发明的实施例中，主动轮101通过主动轮固定螺丝108与电机转轴100固定相连；请参见图3、图18和图19，从动轮102通过从动轮固定件固定螺丝106与从动轮固定件104固定相连。

这样，通过电机1转动时，带动电机转轴100的旋转，进而带动主动轮101同步运动，主动轮101运动带动何其套接的从动轮固定件104运动，进而带动和从动轮固定件104固定联结的从动轮102运动，从动轮102带动和其连接的牵引线107运动，从而实现牵引线107直线往复循环运动。

本发明实施例中，左右对称设置两组驱动模块、两组传动模块和两组散热模块，实现了本发明对左右两个方向外骨骼的动力控制。本发明实施例中，可左右对称设置多组驱动模块、多组传动模块和多组散热模块，实现对多个方向外骨骼的动力控制。

请参见图8为本发明驱动装置的外壳结构示意图所示，本发明还包括外壳110，所述的驱动模块设置在外壳110内。

所述的电源模块200，其通过与电源板15的电性连接为整个装置提供电源。

请参见图9为本发明驱动装置的电源模块安装结构示意图和图10为本发明驱动装置的电池模块分解结构示意图所示，所述的电源模块200包括电芯201和电池壳202，电芯201设置在电池壳202内。

所述的电源模块200可内置于外壳110内，也可外置固定于外壳110上。

请参见图9和图13为本发明实施例驱动装置的另一截面结构示意图所示，外壳110上设置上开口的电池仓203，在电池仓203的底部设置弹性部件207，本实施例中为底部弹簧207，电池模块200可拆卸的安装在电池仓203内，电池模块200通过放置在上开口的电池仓203内与电源板15电性连接。底部弹簧207的设置，方便电池模块200在本发明中的装卸。

本发明的实施例中，电芯201设置为锂电池，锂电池的电芯在电池壳202内部横向排列为根据外形最小空间设计的最优方式。

请参考图11为本发明实施例驱动装置中电池模块截面结构示意图和图12为本发明实施例驱动装置局部截面结构示意图所示，本发明实施例中，电池模块200上设置电池锁扣204；电池仓203设置锁扣槽210，电池模块200与电池仓203的连接方式为采用通过电池锁扣204与锁口槽210匹配的卡接连接方式，在电池模块200与电池仓203安装时，电池锁扣204可自动弹到电池仓203预留的锁扣槽210内，实现电池模块200与电池仓203的卡接锁合固定作用。

请参考图11所示，本发明的实施例中，电池锁扣204凸出于电池模块200，且该电池锁扣204固定在电池模块200的内置弹片205上，能够被外力压向电池模块外壳202内部方向位移。

请参见图12所示，本发明实施例中，所述的锁扣槽210对应的外壳110上设有电池解锁按钮211，用于释放电池锁扣204。

通过手动按压外壳110上电池解锁按钮211，将电池模块200上的电池锁扣204推离锁扣槽210，同时，电池模块200整体受到底部弹簧207的弹力，自动将电池模块200整体推离电池仓203。该结构设置方式便于电池模块200的安装使用及拆卸拿取。

请参见图13为本发明实施例驱动装置的另一截面结构示意图和图14为图13中底部弹簧局部结构示意图所示，本发明的实施例中，底部弹簧207一端固定在电池仓203的下方，另一端外设置一个弹簧外罩208，该外罩上部设置为一个顶部封口的柱形，在电池仓203底部设置和该弹簧外罩顶部柱形套接的开口209，在该外罩208的底部设置直径大于开口209的大直径结构，这样底部弹簧207就被弹簧外罩208套接在了电池仓的底部，并且还不影响美观。且底部弹簧207的固定位设置为弹簧外罩208的大直径结构顶到底部时，刚好弹簧外罩208的上部柱形顶部与电池仓203底部平齐，确保弹簧外罩208不会被误操作顶出开口209，方便使用。

请参见图2、图4和图5为本发明一种穿戴式外骨骼的驱动装置结构背面示意图所示，本发明的实施例中，所述的散热模块还包括散热风扇5和导热片8，所述的散热风扇5和散热器2相连，该散热器2一端与电机1相连，散热器2另一端还与上支架6相连，上支架6给散热器2提供支撑，并实现散热器2工作过程中的稳定性；所述的驱动板11和散热器2之间设置导热片8，即驱动板11通过导热片8与散热器2相连，驱动板11另一端与上支架6相连。所述的导热片8会受到散热器2和驱动板11与上支架6之间锁紧压力而压紧固定。

如图5所示，本发明的实施例中，所述的散热器2通过散热器固定螺丝一9固定在电机1上，实现了散热器2与电机1的紧密贴合，以达到最佳的散热效果。如图6所示，本发明的实施例中，所述的散热器2还通过散热器固定螺丝二19固定在上支架6上。

通过在散热模块中设置导热片8的优点，由于驱动板11在工作中会产生较大的热量，导热片8将会把驱动板11工作时产生的热量传导到散热器2上，实现辅助散热功能，避免了驱动板11工作时过热，维持了其工作时温度稳定在一个合理范围内，保证了驱动板11的稳定工作。本发明实施例中所述的导热片8具体设置为导热硅胶片。

请参见图2所示，所述的散热风扇5通过下支架7与散热器2相连，其连接方式有利于稳固散热器2和散热风扇5在本发明中的稳定性。所述的散热风扇5设置的优点，可利用空气对流，交换热量快速降温，解决了多个热源在本发明密闭的空腔内，所产生的热量无法快速排出的问题。

请参见图7所示，本发明的实施例中，所述的散热风扇5通过风扇固定螺丝14与散热器2和下支架7锁紧固定。

请参见如图8所示，本发明的另一实施例中，所述的散热模块中还包括有散热孔22，所述的散热孔22设置在外壳110的底部，可以及时的将本发明空腔内的热量通过散热孔22排出到本发明装置外，尤其是散热风扇5工作时，热量会快速的排出。散热孔22设置为1个或多个。

而所述的散热孔22开设在所述的外壳110的底部的优点是：可有效的起到防尘、防水、防异物进入的功能。

所示的散热模块的工作原理：电机1工作时将产生的热量直接传到给散热器2，驱动板11工作时通过导热片8将热量传递给散热器2，散热风扇5工作将散热片2中的热量和外壳110内空间中的热量，通过导热风通道传导至散热孔22排出本发明的装置外。

请参考图20为本发明实施例驱动装置带有导光柱的一种截面示意图、图21为图20中导光柱的局部放大图所示，其中图21为图20中A处放大5倍后的结构示意图，本发明还设置有光源指示灯300，用于标识本发明的工作状态，为了避免设备背光不均匀问题，本发明在导光柱301上设置了导光柱防爆点302，本发明实施例中所述的导光柱防爆点302设置为散光齿，通过齿形的斜面，将强光源折射到导光柱暗区，解决背光不均的问题，可实现导光柱背光均匀的效果。

本发明的电池仓203的底部设置弹性部件207，所述的电池锁扣204、锁扣槽210和电池解锁按钮211的设置，方便电池模块200在电池仓203中的装卸，尤其是对于病人来说，这种方便性能大幅提高其使用的便利和安全性；电芯201设置为锂电池，锂电池的电芯在电池壳202内部横向排列，节省空间，减小体积；弹簧外罩208的设置，起到美观、安全和一体化效果，且底部弹簧207的固定位设置为弹簧外罩208的大直径结构顶到底部时，刚好弹簧外罩208的上部柱形顶部与电池仓203底部平齐，确保弹簧外罩208不会被误操作顶出开口209，方便使用。本发明具的电池模块安装和拆卸非常方便、容易、省时省力省劲、安全性好的特点。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述，但是，很显然仍可以做出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.一种穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，包括外壳和电池模块，外壳上设置上开口的电池仓，在电池仓的底部设置底部弹性部件，电池模块可拆卸的安装在电池仓内。

2.如权利要求1所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，所述的电池模块上设置电池锁扣，所述的电池仓设置锁扣槽，电池模块与电池仓的连接方式为采用通过电池锁扣与锁口槽匹配的卡接连接方式。

3.如权利要求2所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，电池锁扣凸出于电池模块，且该电池锁扣固定在电池模块的内置弹片上，能够被外力压向电池模块外壳内部方向位移，在电池模块与电池仓安装时，电池锁扣自动弹到电池仓预留的锁扣槽内。

4.如权利要求3所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，所述的锁扣槽对应的外壳上设置有电池解锁按钮，用于释放电池锁扣。

5.如权利要求4所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，还包括驱动模块，所述的驱动模块包括电源板，电池模块通过与电源板的电性连接为整个装置提供电源。

6.如权利要求5所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，所述的电源模块包括电芯和电池壳，电芯设置在电池壳内。

7.如权利要求6所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，所述的电芯设置为锂电池，锂电池的电芯在电池壳内横向排列。

8.如权利要求7所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，所述的底部弹性部件为弹簧，所述的弹簧一端固定在电池仓的下方，另一端外设置一个弹簧外罩。

9.如权利要求8所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，所述的弹簧外罩上部设置为一个顶部封口的柱形，在电池仓底部设置和该弹簧外罩顶部柱形套接的开口，在该外罩的底部设置直径大于开口的大直径结构，所述的底部弹簧被弹簧外罩套接在电池仓的底部。

10.如权利要求9所述的穿戴式外骨骼的驱动装置，其特征在于，所述的底部弹簧的固定位设置为弹簧外罩的大直径结构顶到底部时，刚好弹簧外罩的上部柱形顶部与电池仓底部平齐。