CN213759282U - 一种动力外骨骼驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力外骨骼驱动装置，包括固定端，活动端与棘轮机构分别设置在固定端的两侧；固定端上设置有弧形通槽，连接卡条贯穿弧形通槽，其两端分别与活动端机棘轮机构固定连接；驱动电机的输出轴依次贯穿活动端、固定端及棘轮机构，驱动电机的输出端与固定端固定连接；第一弹簧设置在驱动电机及活动端之间，第二弹簧设置在驱动电机及棘轮机构之间；本实用新型通过将第一及第二弹簧作为动力储存和传递元件，固定端工作时第二弹簧储存动力；第二弹簧能够棘轮机构为第一弹簧提供压紧力，当第一弹簧释放能量时，推动活动端转动，驱动电机仅需提供一次动力，即可完整相应的动力外骨骼动作，机械结构简单，动力传递过程简单。

Description

一种动力外骨骼驱动装置

技术领域

本实用新型属于机器人外骨骼技术领域，特别涉及一种动力外骨骼驱动装置。

背景技术

动力外骨骼是一种能够增强人体能力的可穿戴机器，目前市场上的动力外骨骼通过传感器来收集使用者的活动信息，进而将这些活动信息传递给信息处理器进行处理，然后启动相应的机械部件来输出能量；其信息接收是依靠传感器，处理较为复杂；动力外骨骼输出的机械系统以电动推杆较为常见，结构复杂，动力传动处理过程难度较大。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型提供了一种动力外骨骼驱动装置，以解决现有的动力外骨骼驱动装置的机械系统结构复杂，动力传动处理过程难度较大的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型提供了一种动力外骨骼驱动装置，包括固定端、活动端、棘轮机构、连接卡条、驱动电机、第一弹簧及第二弹簧；固定端用于与动力外骨骼的固定端连接，活动端用于与动力外骨骼的活动端连接；

固定端、活动端及棘轮机构同心设置，活动端与棘轮机构分别设置在固定端的两侧；固定端上设置有弧形通槽，连接卡条贯穿设置在弧形通槽中，连接卡条的一端与活动端固定连接，另一端与棘轮机构固定连接；

驱动电机设置在活动端的外侧，驱动电机的输出轴依次贯穿活动端、固定端及棘轮机构的圆心，驱动电机的输出端与固定端固定连接；第一弹簧与第二弹簧对称设置在固定端的两侧，第一弹簧的一端与驱动电机的输出端连接，另一端与活动端连接；第二弹簧的一端与驱动电机的输出端连接，另一端与棘轮机构连接。

进一步的，还包括动作判断模块；动作判断模块安装在固定端上，动作判断模块用于获取动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号；动作判断模块的第一输出端与驱动电机的输入端连接。

进一步的，固定端包括固定端圆板及固定端矩形板，固定端圆板设置在活动端及棘轮机构之间；固定端矩形板固定设置在固定端圆板的端部，用于与动力外骨骼的固定端连接；

固定端圆板的圆心设置有电机安装孔，驱动电机的输出轴固定穿设在电机安装孔中；弧形通槽贯穿设置在固定端圆板的圆周上，弧形通槽的圆心与固定端圆板的圆心重合。

进一步的，固定端圆板的两侧对称设置有弹簧卡槽，第一弹簧安装在靠近活动端一侧的弹簧卡槽中；第二弹簧安装在安装在靠近棘轮机构一侧的弹簧卡槽中；弹簧卡槽包括直线段和半圆弧段，直线段沿固定端圆板的直径布设，半圆弧段设置在固定端圆板的圆周上，直线段与半圆弧段连通，半圆弧段与弧形通槽相对设置。

进一步的，活动端包括活动端圆环板及活动端矩形板；活动端圆环板设置在固定端与驱动电机之间，活动端圆环板与固定端同心设置，驱动电机的输出轴位于活动端圆环板的圆心处；

活动端圆环板上设置有矩形凸起，矩形凸起的一端与活动端圆环板的内侧圆弧连接，另一端与第一弹簧连接；

活动端矩形板固定安装在活动端圆环板的端部，用于与动力外骨骼的活动端连接；活动端矩形板上设置有卡条安装孔，连接卡条固定穿设在卡条安装孔中。

进一步的，棘轮机构包括棘轮、滑环、滑环底盘、若干棘爪及电磁装置；

棘轮平行设置在固定端的侧边，棘轮为圆环型结构，棘轮的外侧圆周上设置有轮齿；滑环套设在棘轮的外侧圆周上，连接卡条与滑环的外壁固定连接；滑环底盘设置在固定端与棘轮之间，滑环底盘套设在驱动电机的输出轴上，滑环的一端与滑环底盘固定连接；若干棘爪均匀设置在滑环的内壁上，棘爪与棘轮上的轮齿配合连接；棘轮的内侧圆弧上设置有三角挡板，三角挡板的一端与棘轮固定连接，另一端与第二弹簧连接；

电磁装置设置滑环底盘上，电磁装置的输出端设置在棘轮与滑环之间，用于实现棘轮与滑环的锁定或分离，电磁装置的输入端与动作判断模块的第二输出端连接。

进一步的，电磁装置包括线圈、铁芯、连接弹簧及活动卡块；线圈的一端与动作判断模块的第二输出端连接，另一端与铁芯连接；铁芯固定设置在滑环底盘上，用于为活动卡块提供电磁吸引力；活动卡块活动穿设在棘轮与滑环之间，活动卡块的端部与铁芯正对设置；连接弹簧设置在滑环底盘与活动卡块之间，连接弹簧的一端与滑环底盘固定连接，另一端与活动卡块固定连接。

进一步的，动作判断模块包括第一气片、第二气片、第一单刀双掷常开型固态继电器、第二微型单刀双掷常开型固态继电器、第一电源及第二电源；

第一气片、第一单刀双掷常开型固态继电器及第一电源形成第一回路，第一气片通过一个半导体应变片接入第一回路中；第一单刀双掷常开型固态继电器的一端与第一回路连接，另一端接入驱动电机的电源回路中；

第二气片、第二单刀双掷常开型固态继电器及第二电源形成第二回路，第二气片通过另一个半导体应变片接入第二回路中，第二单刀双掷常开型固态继电器的一端与第二回路连接，另一端接入电磁装置的电源回路中；

第一气片及第二气片均设置在固定端上，第一气片靠近弧形通槽的一端设置，第二气片靠近弧形通槽的另一端设置。

进一步的，驱动电机的电源回路中还包括电调及时间继电器；电调及时间继电器串联设置在驱动电机的电源回路中。

进一步的，驱动电机采用无刷电机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供了一种动力外骨骼驱动装置，通过将固定端与动力外骨骼的固定端连接，将活动端与动力外骨骼的活动端连接，实现了对对应部位的直接助力，避免了现有驱动装置中采用推杆等传递动力，动力传递过程简单；第一弹簧和第二弹簧作为动力储存和传递元件，当驱动电机运转，固定端工作，此时第二弹簧储存动力；当第二弹簧工作时，第二弹簧通过棘轮机构为第一弹簧提供压紧力，第一弹簧储存能力，当第一弹簧释放能量时，推动活动端转动，实现活动端驱动动力外骨骼完整相应动作；此过程电动机仅需提供一次动力，即可完整相应的动力外骨骼动作，机械结构简单，动力传递过程简单，使用范围较广。

进一步的，通过设置动作判断模块，利用动作判断模块采集动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号，动作信息采集过程简单，准确度高，实用效果较好。

进一步的，固定端采用固定端圆板和固定端矩形板结合，结构简单；通过在固定端圆板的两侧设置弹簧卡槽，确保了第一弹簧和第二弹簧变形的准确性，进而确保了驱动装置的稳定运行。

进一步的，活动端采用活动端圆环板和活动端矩形板构成，其活动端矩形板上的卡条连接孔与连接卡条固连，进而达到动力传递的效果；通过在活动端圆环板上设置矩形凸起，矩形凸起与第一弹簧连接，满足第一弹簧的二次储能目的，为下一步动力外骨骼动作提供动力。

进一步的，在棘爪的作用下，棘轮只能单方向旋转，在第二弹簧运转时棘轮与棘爪顶死，棘轮与滑环同时转动运转进而连接卡条运转；第一弹簧运转时棘轮与棘爪不能顶死，但是第一弹簧工作时电机会再次给第二弹簧动力；通过设置电磁装置用于将棘轮与滑环锁定或分离，避免了第一弹簧和第二弹簧的相互影响，将棘轮锁死，棘爪不会影响第二弹簧，棘轮也不会影响第一弹簧；电磁装置主要作用是用来控制棘轮是否与滑环为一体，从而达到第二弹簧可以影响第一弹簧，第一弹簧不会影响第二弹簧，实现了驱动电机只需提供一次能源从而便可完成动力外骨骼相应的动作。

进一步的，电磁装置通过线圈、铁芯、连接弹簧及活动卡块组合，结构简单，线圈与动作判断模块连接，确保了电磁装置运行的准确性。

进一步的，信号采集单元包括半导体应变片及两个气片，半导体应变片装在气片之上；由于气片之上有半导体应变片，通过半导体应变片，将气片连入电路，由于运动，气片会产生运动，进而，半导体应变片在气片运动时会脱离电路，使气片及半导体应变片在采集运动信息的同时，发挥开关电路的作用；其中，将第一气片、电源及第一单刀双掷常开型固态继电器一端相连，第一单刀双掷常开型固态继电器另外一端接入驱动电机的电源回路中；当有运动趋势时，第一气片会发生运动，第一单刀双掷常开型固态继电器另外一端闭合，驱动电机的电源回路形成通路，进而运转工作；其中第二气片、电源及第二单刀双掷常开型固态继电器一端连接成为一个回路，第二单刀双掷常开型固态继电器另外一端接入电磁装置的电源回路，当第二气片运动，第二单刀双掷常开型固态继电器另外一端会闭合，将电磁装置的电源回路导通，进而电磁装置开始工作，实现棘轮与滑环的锁紧。

附图说明

图1为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置的立体结构示意图；

图2为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中棘轮机构一侧的结构示意图；

图3为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中驱动电机一侧的结构示意图；

图4为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置的剖视图；

图5为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中的固定端结构示意图；

图6为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中固定端与动作判断模块的连接示意图；

图7为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中的活动端结构示意图；

图8为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中的棘轮机构结构示意图；

图9为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中的动作判断模块工作原理电路图；

图10为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置中的电磁装置结构示意图；

图11为本实用新型所述的动力外骨骼驱动装置的工作流程示意图。

其中，1固定端，2活动端，3棘轮机构，4连接卡条，5驱动电机，6动作判断模块；11固定端圆板，12固定端矩形板；111弧形通槽，112弹簧卡槽；21活动端圆环板，22活动端矩形板；211矩形凸起，221卡条安装孔；31棘轮，32滑环，33滑环底盘，34棘爪，35电磁装置；351铁芯，352连接弹簧，353活动卡块；61第一气片，62第二气片，63第一单刀双掷常开型固态继电器，64第二单刀双掷常开型固态继电器，65电调，66时间继电器。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下几何附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如附图1-10所示，本实用新型提供了一种动力外骨骼驱动装置，包括固定端1、活动端2、棘轮机构3、连接卡条4、驱动电机5、第一弹簧、第二弹簧及动作判断模块6；固定端1用于与动力外骨骼的固定端连接，活动端2用于与动力外骨骼的活动端连接。

固定端1、活动端2及棘轮机构3同心设置，活动端2与棘轮机构3分别设置在固定端1 的两侧；固定端1上设置有弧形通槽111，连接卡条4贯穿设置在弧形通槽111中，连接卡条4的一端与活动端2固定连接，另一端与棘轮机构3固定连接。

驱动电机5设置在活动端2的外侧，驱动电机5的输出轴依次贯穿活动端2、固定端1及棘轮机构3的圆心，驱动电机5的输出端与固定端1固定连接；第一弹簧与第二弹簧对称设置在固定端1的两侧，第一弹簧的一端与驱动电机5的输出轴连接，另一端与活动端2连接；第二弹簧的一端与驱动电机5的输出轴连接，另一端与棘轮机构3连接。

动作判断模块6安装在固定端1上，动作判断模块6用于获取动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号；动作判断模块6的第一输出端与驱动电机5的输入端连接，动作判断模块6的第二输出端与棘轮机构3中的电磁装置35的输入端连接。

固定端1包括固定端圆板11及固定端矩形板12，固定端圆板11设置在活动端2及棘轮机构3之间；固定端矩形板12固定设置在固定端圆板11的端部，用于与动力外骨骼的固定端连接；固定端圆板11的圆心设置有电机安装孔，驱动电机5的输出轴固定穿设在电机安装孔中；弧形通槽111贯穿设置在固定端圆板11的圆周上，弧形通槽111的圆心与固定端圆板11 的圆心重合。

固定端圆板11的两侧对称设置有弹簧卡槽112，第一弹簧安装在靠近活动端2一侧的弹簧卡槽112中；第二弹簧安装在安装在靠近棘轮机构3一侧的弹簧卡槽112中；弹簧卡槽112 包括直线段和半圆弧段，直线段沿固定端圆板11的直径布设，半圆弧段设置在固定端圆板11 的圆周上，直线段与半圆弧段连通，半圆弧段与弧形通槽111相对设置。

活动端2包括活动端圆环板21及活动端矩形板22，活动端圆环板21设置在固定端1与驱动电机5之间，活动端圆环板21与固定端1同心设置，驱动电机5的输出轴位于活动端圆环板21的圆心处；活动端圆环板21上设置有矩形凸起211，矩形凸起211的一端与活动端圆环板21的内侧圆弧连接，另一端与第一弹簧连接；活动端矩形板22固定安装在活动端圆环板21的端部，用于与动力外骨骼的活动端连接；活动端矩形板22上设置有卡条安装孔221，连接卡条4固定穿设在卡条安装孔221中。

棘轮机构3包括棘轮31、滑环32、滑环底盘33、若干棘爪34及电磁装置35，棘轮31平行设置在固定端1的侧边，棘轮31为圆环型结构，棘轮31的外侧圆周上设置有轮齿；滑环32套设在棘轮31的外侧圆周上，连接卡条4与滑环32的外壁固定连接；滑环底盘33设置在固定端1与棘轮31之间，滑环底盘33套设在驱动电机5的输出轴上，滑环32的一端与滑环底盘33固定连接；滑环底盘与驱动电机的输出轴连接，滑环底盘与滑环为一体结构，棘轮位于滑环底盘之上，非固定连接，通过电磁装置的锁定，从而决定棘轮与滑环是否有相对运动；若干棘爪34均匀设置在滑环32的内壁上，棘爪34与棘轮31上的轮齿配合连接；棘轮棘轮 31的内侧圆弧上设置有三角挡板，三角挡板的一端与棘轮31固定连接，另一端与第二弹簧连接。

电磁装置35设置滑环底盘33上，电磁装置35的输出端设置在棘轮31与滑环32之间，用于实现棘轮31与滑环32的锁定或分离；电磁装置35包括线圈、铁芯351、连接弹簧352及活动卡块353；线圈的一端与动作判断模块6的第二输出端连接，另一端与铁芯351连接；铁芯351固定设置在滑环底盘33上，用于为活动卡块353提供电磁吸引力；活动卡块353活动穿设在棘轮31与滑环32之间，活动卡块353的端部与铁芯351正对设置；连接弹簧352 设置在滑环底盘33与活动卡块353之间，连接弹簧352的一端与滑环底盘33固定连接，另一端与活动卡块353固定连接，电磁装置工作原理为，线圈通电，铁芯将活动卡块吸走，棘轮与滑环之间不锁，此时连接弹簧被压缩；若线圈停止通电，铁芯不工作，连接弹簧将活动卡块复位，将棘轮与滑环锁紧。

动作判断模块6包括第一气片61、第二气片62、第一单刀双掷常开型固态继电器63、第二微型单刀双掷常开型固态继电器64、第一电源、第二电源、电调65及时间继电器66；第一气片61、第一单刀双掷常开型固态继电器63及第一电源形成第一回路，第一气片61通过一个半导体应变片接入第一回路中；第一单刀双掷常开型固态继电器63的一端与第一回路连接，另一端接入驱动电机5的电源回路中；电调65及时间继电器66串联设置在驱动电机5的电源回路中。第二气片62、第二单刀双掷常开型固态继电器64及第二电源形成第二回路，第二气片62通过另一个半导体应变片接入第二回路中，第二单刀双掷常开型固态继电器64的一端与第二回路连接，另一端接入电磁装置35的电源回路中；第一气片61及第二气片62均设置在固定端1上，第一气片61靠近弧形通槽111的一端设置，第二气片62靠近弧形通槽111的另一端设置。

本实用新型提供了一种动力外骨骼驱动装置，通过将固定端与动力外骨骼的固定端连接，将活动端与动力外骨骼的活动端连接；第一弹簧和第二弹簧作为动力储存和传递元件，当驱动电机运转，固定端工作，此时第二弹簧储存动力；当第二弹簧工作时，第二弹簧通过棘轮机构为第一弹簧提供压紧力，第一弹簧储存能力，当第一弹簧释放能量时，推动活动端转动，实现活动端驱动动力外骨骼完整相应动作；此过程电动机仅需提供一次动力，即可完整相应的动力外骨骼动作，机械结构简单，动力传递过程简单，使用范围较广；本实用新型所述的一种动力外骨骼驱动装置，相当于人体关节；通过将该动力外骨骼驱动装置设置在膝关节、腕关节或腰部，辅助动力外骨骼，实现对上述部位的辅助供力。

实施例

本实施例以设置在膝关节出的动力外骨骼驱动装置为例。

本实施例所述的一种动力外骨骼驱动装置，包括固定端1、活动端2、棘轮机构3、连接卡条4、驱动电机5、第一弹簧、第二弹簧及动作判断模块6；固定端1用于与大腿部位的动力外骨骼的固定端连接，活动端2用于与小腿部位的动力外骨骼的活动端连接。

固定端1、活动端2及棘轮机构3同心设置，活动端2与棘轮机构3分别设置在固定端1 的两侧；固定端1上设置有弧形通槽111，连接卡条4贯穿设置在弧形通槽111中，连接卡条4的一端与活动端2固定连接，另一端与棘轮机构3固定连接。

驱动电机5设置在活动端2的外侧，驱动电机5的输出轴依次贯穿活动端2、固定端1及棘轮机构3的圆心，驱动电机5的输出端与固定端1固定连接；第一弹簧与第二弹簧对称设置在固定端1的两侧，第一弹簧的一端与驱动电机5的输出轴连接，另一端与活动端2连接；第二弹簧的一端与驱动电机5的输出轴连接，另一端与棘轮机构3连接；优选的，驱动电机5采用无刷电机。

动作判断模块6安装在固定端1上，动作判断模块6用于获取动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号；动作判断模块6的第一输出端与驱动电机5的输入端连接，动作判断模块6的第二输出端与棘轮机构3中的电磁装置35的输入端连接。

固定端1包括固定端圆板11及固定端矩形板12，固定端圆板11设置在活动端2及棘轮机构3之间；固定端矩形板12固定设置在固定端圆板11的端部，用于与大腿部位的动力外骨骼的固定端连接；固定端圆板11的圆心设置有电机安装孔，驱动电机5的输出轴固定穿设在电机安装孔中；弧形通槽111贯穿设置在固定端圆板11的圆周上，弧形通槽111的圆心与固定端圆板11的圆心重合。

固定端圆板11的两侧对称设置有弹簧卡槽112，第一弹簧安装在靠近活动端2一侧的弹簧卡槽112中；第二弹簧安装在安装在靠近棘轮机构3一侧的弹簧卡槽112中；弹簧卡槽112 包括直线段和半圆弧段，直线段沿固定端圆板11的直径布设，半圆弧段设置在固定端圆板11 的圆周上，直线段与半圆弧段连通，半圆弧段与弧形通槽111相对设置。

活动端2包括活动端圆环板21及活动端矩形板22，活动端圆环板21设置在固定端1与驱动电机5之间，活动端圆环板21与固定端1同心设置，驱动电机5的输出轴位于活动端圆环板21的圆心处；活动端圆环板21上设置有矩形凸起211，矩形凸起211的一端与活动端圆环板21的内侧圆弧连接，另一端与第一弹簧连接；活动端矩形板22的一端固定安装在活动端圆环板21的端部，用于另一端与小腿部位的动力外骨骼的活动端连接；活动端矩形板22上设置有卡条安装孔221，连接卡条4固定穿设在卡条安装孔221中。

棘轮机构3包括棘轮31、滑环32、滑环底盘33、若干棘爪34及电磁装置35，棘轮31平行设置在固定端1的侧边，棘轮31为圆环型结构，棘轮31的外侧圆周上设置有轮齿；滑环32套设在棘轮31的外侧圆周上，连接卡条4与滑环32的外壁固定连接；滑环底盘33设置在固定端1与棘轮31之间，滑环底盘33套设在驱动电机5的输出轴上，滑环32的一端与滑环底盘33固定连接；若干棘爪34均匀设置在滑环32的内壁上，棘爪34与棘轮31上的轮齿配合连接；棘轮棘轮31的内侧圆弧上设置有三角挡板，三角挡板的一端与棘轮31固定连接，另一端与第二弹簧连接。

电磁装置35设置滑环底盘33上，电磁装置35的输出端设置在棘轮31与滑环32之间，用于实现棘轮31与滑环32的锁定或分离；电磁装置35包括线圈、铁芯351、连接弹簧352及活动卡块353；线圈的一端与动作判断模块6的第二输出端连接，另一端与铁芯351连接；铁芯351固定设置在滑环底盘33上，用于为活动卡块353提供电磁吸引力；活动卡块353活动穿设在棘轮31与滑环32之间，活动卡块353的端部与铁芯351正对设置；连接弹簧352 设置在滑环底盘33与活动卡块353之间，连接弹簧352的一端与滑环底盘33固定连接，另一端与活动卡块353固定连接。

动作判断模块6包括第一气片61、第二气片62、第一单刀双掷常开型固态继电器63、第二微型单刀双掷常开型固态继电器64、第一电源、第二电源、电调65及时间继电器66；第一气片61、第一单刀双掷常开型固态继电器63及第一电源形成第一回路，第一气片61通过一个半导体应变片接入第一回路中；第一单刀双掷常开型固态继电器63的一端与第一回路连接，另一端接入驱动电机5的电源回路中；电调65及时间继电器66串联设置在驱动电机5的电源回路中。第二气片62、第二单刀双掷常开型固态继电器64及第二电源形成第二回路，第二气片62通过另一个半导体应变片接入第二回路中，第二单刀双掷常开型固态继电器64的一端与第二回路连接，另一端接入电磁装置35的电源回路中；第一气片61及第二气片62均设置在固定端1上，第一气片61靠近弧形通槽111的一端设置，第二气片62靠近弧形通槽111的另一端设置；优选的，第一单刀双掷常开型固态继电器及第二单刀双掷常开型固态继电器均采用微型单刀双掷常开型固态继电器。

工作原理

如附图11所示，本实施例所述的一种动力外骨骼驱动装置中，当用户有运动趋势时，动作判断模块中的第一气片和第二气片能够对应收集相应的动作信息，经半导体应变片及单刀双掷常开型固态继电器的作用下，能够将机械信号转换为电信号，传递至驱动电机或电磁装置。

当用户有抬腿趋势时，第一气片开启，带动与之相连的半导体应变片与第一回路断开，第一单刀双掷常开型固态继电器左开右闭，此时驱动电机的电源回路工作，进一步驱动电动机运转，为第二弹簧提供动力，由时间继电器控制电机运行时间，当驱动电机停止运行时，第二弹簧工作，为活动端提供顺时针力，完成所需动作；同时，为第一弹簧提供动力来源。

当用户有收腿趋势时，第二气片开启，带动与之相连的半导体应变片与第二回路脱离，第二单刀双掷常开型固态继电器左开右闭，此时电磁装置工作，将棘轮与滑环锁定。随后，第一弹簧释放所储存的能量，为活动端提供逆时针力；

当用户无运动趋势时，第一气片及第二气片处于闭合状态，分别通过半导体应变片接入第一回路和第二回路中，第一和第二单刀双掷常开型固态继电器左闭右开，驱动电机及电磁装置的电源回路均处于断路，第一及第二弹簧均不释放所储存的能量，不提供动力。

当驱动电机运转，驱动电机为第二弹簧提供动力；用户抬腿时，第二弹簧释放储存的动力，经棘轮内圈的三角挡板推动棘轮运转；此时，电磁装置工作，滑环与棘轮为一体，无相对运动，滑环上的卡条穿过弧形槽与活动端卡扣相接，进而带动活动端向上运动，提供顺时针力。

活动端顺时针运动时，其内部的矩形凸起会给第一弹簧施加推力，从而使得第一弹簧存储动力；此次驱动电机工作一次，分顺序为第二弹簧和第一弹簧提供提供动力。

若运动为收腿时，电磁装置停止工作，活动卡块复位，将棘轮与滑环锁紧，随后第一弹簧释放储存的能量，通过矩形凸起推动活动端向下运动，提供逆时针力；同时，驱动电机工作，为大弹簧提供能量。

当用户有运动趋势时，气片会断开，在运动状态时，气片不会复合，无运动趋势即静止状态时，气片复合，从而将相对应的动力元件所在回路断路，进而半导体应变片与电源、单刀双掷常开型固态继电器一端构成回路断开，相应的单刀双掷常开型固态继电器另外一端闭合，形成左开右闭，所在回路运转，进而带动相应的动力元件工作；实现了将气片的机械运动信号变为电信号，进而控制相应的执行机构，完成所需动作。

本实用新型所述的恶意中动力外骨骼驱动装置，属于动力外骨骼的核心部位，使用时需要有动力外骨骼进行辅助连接，辅助连接采用柔性连接或刚性连接；其中，柔性连接即是与市面上大量存在的动力外骨骼简易版支架连接；刚性连接即是与制作成形的动力外骨骼形状支架相连。

以上所述仅表示本实用新型的优选实施方式，任何人在不脱离本实用新型的原理下而做出的结构变形、改进和润饰等，这些变形、改进和润饰等均视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，包括固定端(1)、活动端(2)、棘轮机构(3)、连接卡条(4)、驱动电机(5)、第一弹簧及第二弹簧；固定端(1)用于与动力外骨骼的固定端连接，活动端(2)用于与动力外骨骼的活动端连接；

固定端(1)、活动端(2)及棘轮机构(3)同心设置，活动端(2)与棘轮机构(3)分别设置在固定端(1)的两侧；固定端(1)上设置有弧形通槽(111)，连接卡条(4)贯穿设置在弧形通槽(111)中，连接卡条(4)的一端与活动端(2)固定连接，另一端与棘轮机构(3)固定连接；

驱动电机(5)设置在活动端(2)的外侧，驱动电机(5)的输出轴依次贯穿活动端(2)、固定端(1)及棘轮机构(3)的圆心，驱动电机(5)的输出端与固定端(1)固定连接；第一弹簧与第二弹簧对称设置在固定端(1)的两侧，第一弹簧的一端与驱动电机(5)的输出端连接，另一端与活动端(2)连接；第二弹簧的一端与驱动电机(5)的输出端连接，另一端与棘轮机构(3)连接；

还包括动作判断模块(6)；动作判断模块(6)安装在固定端(1)上，动作判断模块(6)用于获取动力外骨骼的动作趋势，并将动作趋势的机械信号转换为电信号；动作判断模块(6)的第一输出端与驱动电机(5)的输入端连接；

棘轮机构(3)包括棘轮(31)、滑环(32)、滑环底盘(33)、若干棘爪(34)及电磁装置(35)；

棘轮(31)平行设置在固定端(1)的侧边，棘轮(31)为圆环型结构，棘轮(31)的外侧圆周上设置有轮齿；滑环(32)套设在棘轮(31)的外侧圆周上，连接卡条(4)与滑环(32)的外壁固定连接；滑环底盘(33)设置在固定端(1)与棘轮(31)之间，滑环底盘(33)套设在驱动电机(5)的输出轴上，滑环(32)的一端与滑环底盘(33)固定连接；若干棘爪(34)均匀设置在滑环(32)的内壁上，棘爪(34)与棘轮(31)上的轮齿配合连接；棘轮(31)的内侧圆弧上设置有三角挡板，三角挡板的一端与棘轮(31)固定连接，另一端与第二弹簧连接；

电磁装置(35)设置滑环底盘(33)上，电磁装置(35)的输出端设置在棘轮(31)与滑环(32)之间，用于实现棘轮(31)与滑环(32)的锁定或分离，电磁装置(35)的输入端与动作判断模块(6)的第二输出端连接；

电磁装置(35)包括线圈、铁芯(351)、连接弹簧(352)及活动卡块(353)；

线圈的一端与动作判断模块(6)的第二输出端连接，另一端与铁芯(351)连接；铁芯(351)固定设置在滑环底盘(33)上，用于为活动卡块(353)提供电磁吸引力；

活动卡块(353)活动穿设在棘轮(31)与滑环(32)之间，活动卡块(353)的端部与铁芯(351)正对设置；连接弹簧(352)设置在滑环底盘(33)与活动卡块(353)之间，连接弹簧(352)的一端与滑环底盘(33)固定连接，另一端与活动卡块(353)固定连接；

动作判断模块(6)包括第一气片(61)、第二气片(62)、第一单刀双掷常开型固态继电器(63)、第二微型单刀双掷常开型固态继电器(64)、第一电源及第二电源；

第一气片(61)、第一单刀双掷常开型固态继电器(63)及第一电源形成第一回路，第一气片(61)通过一个半导体应变片接入第一回路中；第一单刀双掷常开型固态继电器(63)的一端与第一回路连接，另一端接入驱动电机(5)的电源回路中；

第二气片(62)、第二单刀双掷常开型固态继电器(64)及第二电源形成第二回路，第二气片(62)通过另一个半导体应变片接入第二回路中，第二单刀双掷常开型固态继电器(64)的一端与第二回路连接，另一端接入电磁装置(35)的电源回路中；

第一气片(61)及第二气片(62)均设置在固定端(1)上，第一气片(61)靠近弧形通槽(111)的一端设置，第二气片(62)靠近弧形通槽(111)的另一端设置。

2.根据权利要求1所述的一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，固定端(1)包括固定端圆板(11)及固定端矩形板(12)，固定端圆板(11)设置在活动端(2)及棘轮机构(3) 之间；固定端矩形板(12)固定设置在固定端圆板(11)的端部，用于与动力外骨骼的固定端连接；

固定端圆板(11)的圆心设置有电机安装孔，驱动电机(5)的输出轴固定穿设在电机安装孔中；弧形通槽(111)贯穿设置在固定端圆板(11)的圆周上，弧形通槽(111)的圆心与固定端圆板(11)的圆心重合。

3.根据权利要求2所述的一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，固定端圆板(11)的两侧对称设置有弹簧卡槽(112)，第一弹簧安装在靠近活动端(2)一侧的弹簧卡槽(112)中；第二弹簧安装在安装在靠近棘轮机构(3)一侧的弹簧卡槽(112)中；弹簧卡槽(112)包括直线段和半圆弧段，直线段沿固定端圆板(11)的直径布设，半圆弧段设置在固定端圆板(11)的圆周上，直线段与半圆弧段连通，半圆弧段与弧形通槽(111)相对设置。

4.根据权利要求1所述的一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，活动端(2)包括活动端圆环板(21)及活动端矩形板(22)；活动端圆环板(21)设置在固定端(1)与驱动电机(5)之间，活动端圆环板(21)与固定端(1)同心设置，驱动电机(5)的输出轴位于活动端圆环板(21)的圆心处；

活动端圆环板(21)上设置有矩形凸起(211)，矩形凸起(211)的一端与活动端圆环板(21)的内侧圆弧连接，另一端与第一弹簧连接；

活动端矩形板(22)固定安装在活动端圆环板(21)的端部，用于与动力外骨骼的活动端连接；活动端矩形板(22)上设置有卡条安装孔(221)，连接卡条(4)固定穿设在卡条安装孔(221)中。

5.根据权利要求1所述的一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，驱动电机(5)的电源回路中还包括电调(65)及时间继电器(66)；电调(65)及时间继电器(66)串联设置在驱动电机(5)的电源回路中。

6.根据权利要求1所述的一种动力外骨骼驱动装置，其特征在于，驱动电机(5)采用无刷电机。

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