CN208117837U - 一种人体关节助力装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种人体关节助力装置，包括上臂连接部和下臂连接部，上臂连接部与下臂连接部通过助力关节相连接；助力关节的内部具有无框力矩电机，无框力矩电机的电机转子轴通过谐波减速器驱动助力关节的前端盖旋转，为下臂连接部与上臂连接部的相对转动提供助力。本实用新型的人体关节助力装置，通过无框力矩电机和谐波减速器作为传动结构，人体关节助力装置体积小、结构简单紧凑适合长时间佩戴，佩戴在相应关节部位通过内部的无框力矩电机带动就可以为关节运动提供辅助的助力，是一种适用于老人和残疾人群，并具有简洁、灵活、高效、轻量化以及适合佩戴等优点的关节运动辅助和助力装置。

Description

一种人体关节助力装置

技术领域

本实用新型涉及外骨骼机器人技术领域，具体地说是一种人体关节助力装置。

背景技术

老人和残疾人群需要一种简洁、灵活、高效以及轻量化并适合佩戴的关节运动辅助和助力装置。目前，公知的投入使用的助力臂种类少、数量低，主要原因是助力臂的机械结构较为复杂，控制系统与动力系统庞大。助力臂的控制系统多采用肌电传感器进行控制信号的收集，对设备要求精度高，受限于现有设备的结构导致其所能完成的动作精度较差，只能完成简单动作。另外，现有助力臂的动力系统多采用液压或气压进行动力输出，整个动力系统较为庞大，而且结构笨重不适合长时间佩戴。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术现状，而提供一种电机驱动的结构简单、轻量化、小型化的人体关节助力装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种人体关节助力装置，包括上臂连接部和下臂连接部，上臂连接部与下臂连接部通过助力关节相连接；助力关节的内部具有无框力矩电机，无框力矩电机的电机转子轴通过谐波减速器驱动助力关节的前端盖旋转，为下臂连接部与上臂连接部的相对转动提供助力。

为优化上述技术方案，本实用新型还包括以下改进的技术方案。

上述的助力关节具有圆筒形的外壳，谐波减速器具有圆筒形的钢轮安装座，钢轮安装座同轴心套装在外壳的内部，在钢轮安装座的外壁与外壳的内壁之间安装有第一轴承。

上述钢轮安装座的内部一端固定安装有钢轮，另一端固定安装有电机定子安装座；无框力矩电机固定在电机定子安装座的内部，无框力矩电机的电机转子轴与谐波减速器的波发生器同轴心固定连接，在波发生器的外部安装有柔轮，柔轮的轮侧壁与钢轮的内壁相配合。

上述的前端盖固定在外壳一端，前端盖的内侧与柔轮的端面同轴心固定安装。

上述的电机定子安装座通过第二轴承与电机转子轴转动配合，电机定子固定在电机定子安装座的内壁，电机转子固定在电机转子轴的外壁。

上述的电机转子轴具有中空腔体，在电机转子轴的内壁通过第三轴承设有能转动的输出轴；输出轴的一端与前端盖中心部相连接，另一端连接有绝对编码器。

上述的电机定子安装座具有与钢轮安装座内壁相配合的圆筒部，以及径向延伸的隔板部；隔板部的中心具有圆形轴套部，圆形轴套部的内壁通过第二轴承与电机转子轴转动配合；隔板部的一侧为无框力矩电机的安装室，另一侧为谐波减速器安装室。

上述的电机定子安装座固定有后端盖，后端盖的内壁中心部制有编码器安装座。

上述的绝对编码器固定在编码器安装座内，绝对编码器的轴端插入输出轴内。

与现有技术相比，本实用新型的人体关节助力装置，通过无框力矩电机和谐波减速器作为传动结构，人体关节助力装置体积小、结构简单紧凑适合长时间佩戴，佩戴在相应关节部位通过内部的无框力矩电机带动就可以为关节运动提供辅助的助力，是一种适用于老人和残疾人群，并具有简洁、灵活、高效、轻量化以及适合佩戴等优点的关节运动辅助和助力装置。

附图说明

图1为人体关节助力装置的整体结构示意图。

图2为人体关节助力装置的内部剖面结构示意图。

图3为图2的前端面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步详细描述。

图1至图3所示为本实用新型的结构示意图。

其中的附图标记为：上臂连接部1、下臂连接部2、外壳3、第一轴承31、前端盖32、钢轮安装座4、钢轮41、电机定子安装座42、圆筒部42a、隔板部42b、圆形轴套部42c、波发生器43、柔轮44、电机转子轴5、第二轴承51、电机定子52、电机转子53、第三轴承54、输出轴55、绝对编码器56、轴端57、后端盖6、编码器安装座61。

本实用新型的一种人体关节助力装置，包括上臂连接部1和下臂连接部2，上臂连接部1固定佩戴在人体上臂处，下臂连接部2固定佩戴在人体下臂处。上臂连接部1与下臂连接部2通过助力关节相连接，为上臂连接部1和下臂连接部2的相对转动提供助力，以帮助关节行动有障碍的人群重新获得一些进行相关活动的能力。

助力关节呈圆盘结构，其内部具有无框力矩电机，无框力矩电机的电机转子轴5通过谐波减速器驱动助力关节的前端盖32旋转，为下臂连接部2与上臂连接部1的相对转动提供助力，同时具有结构简单小巧、运行灵活高效和轻量化的优点。

助力关节具有圆筒形的外壳3，谐波减速器具有圆筒形的钢轮安装座4，钢轮安装座4同轴心套装在外壳3的内部，在钢轮安装座4的外壁与外壳3的内壁之间安装有第一轴承31。外壳3与无框力矩电机之间通过谐波减速器传动，具有传动平稳、无冲击、无噪音、运动精度高、体积小重量轻的优点

钢轮安装座4的内部一端固定安装有钢轮41，另一端固定安装有电机定子安装座42。无框力矩电机固定在电机定子安装座42的内部，无框力矩电机的电机转子轴5与谐波减速器的波发生器43同轴心固定连接，在波发生器43的外部安装有柔轮44，柔轮44的轮侧壁与钢轮41的内壁相配合。

前端盖32固定在外壳3一端，前端盖32的内侧与柔轮44的端面同轴心固定安装。

电机定子安装座42通过第二轴承51与电机转子轴5转动配合，电机定子52固定在电机定子安装座42的内壁，电机转子53固定在电机转子轴5的外壁。

电机转子轴5具有中空腔体，电机转子轴5的内壁通过第三轴承54设有能转动的输出轴55。输出轴55的一端与前端盖32中心部相连接，另一端连接有绝对编码器56。

电机定子安装座42具有与钢轮安装座4内壁相配合的圆筒部42a，以及径向延伸的隔板部42b。隔板部42b的中心具有圆形轴套部42c，圆形轴套部42c的内壁通过第二轴承51与电机转子轴5转动配合。隔板部42b的一侧为无框力矩电机的安装室，另一侧为谐波减速器安装室。

电机定子安装座42固定有后端盖6，后端盖6的内壁中心部制有编码器安装座61。

绝对编码器56固定在编码器安装座61内，绝对编码器56的轴端57插入输出轴55内。无框力矩电机设置有霍尔传感器，输出端设置有绝对编码器56，分别用来检测输入端和输出端的位置和速度信号，以控制运动精度。

本实用新型的最佳实施例已阐明，由本领域普通技术人员做出的各种变化或改型都不会脱离本实用新型的范围。

Claims (9)

1.一种人体关节助力装置，包括上臂连接部(1)和下臂连接部(2)，其特征是：所述的上臂连接部(1)与下臂连接部(2)通过助力关节相连接；所述助力关节的内部具有无框力矩电机，所述无框力矩电机的电机转子轴(5)通过谐波减速器驱动助力关节的前端盖(32)旋转，为下臂连接部(2)与上臂连接部(1)的相对转动提供助力。

2.根据权利要求1所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述的助力关节具有圆筒形的外壳(3)，所述的谐波减速器具有圆筒形的钢轮安装座(4)，所述的钢轮安装座(4)同轴心套装在外壳(3)的内部，在钢轮安装座(4)的外壁与外壳(3)的内壁之间安装有第一轴承(31)。

3.根据权利要求2所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述钢轮安装座(4)的内部一端固定安装有钢轮(41)，另一端固定安装有电机定子安装座(42)；所述的无框力矩电机固定在电机定子安装座(42)的内部，无框力矩电机的电机转子轴(5)与谐波减速器的波发生器(43)同轴心固定连接，在所述的波发生器(43)的外部安装有柔轮(44)，所述柔轮(44)的轮侧壁与所述钢轮(41)的内壁相配合。

4.根据权利要求3所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述的前端盖(32)固定在外壳(3)一端，所述前端盖(32)的内侧与所述柔轮(44)的端面同轴心固定安装。

5.根据权利要求4所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述的电机定子安装座(42)通过第二轴承(51)与电机转子轴(5)转动配合，所述的电机定子(52)固定在电机定子安装座(42)的内壁，所述的电机转子(53)固定在电机转子轴(5)的外壁。

6.根据权利要求5所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述的电机转子轴(5)具有中空腔体，在电机转子轴(5)的内壁通过第三轴承(54)设有能转动的输出轴(55)；所述输出轴(55)的一端与所述的前端盖(32)中心部相连接，另一端连接有绝对编码器(56)。

7.根据权利要求6所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述的电机定子安装座(42)具有与钢轮安装座(4)内壁相配合的圆筒部(42a)，以及径向延伸的隔板部(42b)；所述的隔板部(42b)的中心具有圆形轴套部(42c)，圆形轴套部(42c)的内壁通过第二轴承(51)与电机转子轴(5)转动配合；所述隔板部(42b)的一侧为无框力矩电机的安装室，另一侧为谐波减速器安装室。

8.根据权利要求7所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述的电机定子安装座(42)固定有后端盖(6)，后端盖(6)的内壁中心部制有编码器安装座(61)。

9.根据权利要求8所述的一种人体关节助力装置，其特征是：所述的绝对编码器(56)固定在编码器安装座(61)内，绝对编码器(56)的轴端(57)插入输出轴(55)内。