CN215848168U - 仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人，其中，仿生膝关节外骨骼结构，包括大腿组件、小腿组件、滑轮组件、柔性传动绳和驱动部，其中，大腿组件通过滑轮组件与小腿组件连接；驱动部与大腿组件连接，驱动部具有连接端，柔性传动绳的一端与连接端连接，柔性传动绳的另一端与滑轮组件连接，驱动部通过摩擦力矩驱动柔性传动绳移动，以带动小腿组件相对大腿组件沿第一方向转动。本实用新型解决了现有技术中的机器人的仿生膝关节只能够实现被动的转动功能的问题。

Description

仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人

技术领域

本实用新型涉及仿生外骨骼机器人技术领域，具体而言，涉及一种仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人。

背景技术

现有技术中，外骨骼机器人是指套在人体外面的机器人，也称为“可穿戴的机器人”，部分的外骨骼机器人的膝关节通过四连杆的传动方式来实现仿生膝关节的转动，部分的外骨骼机器人的膝关节通过齿轮传动并结合四连杆机构来实现仿生膝关节的转动，但是，上述的仿生膝关节只能够实现被动的转动功能，且上述的仿生膝关节的结构刚性较强，导致上述的仿生膝关节的适用范围有限。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人，以解决现有技术中的外骨骼机器人的仿生膝关节只能够实现被动的转动功能的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种仿生膝关节外骨骼结构，包括大腿组件、小腿组件、滑轮组件、柔性传动绳和驱动部，其中，大腿组件通过滑轮组件与小腿组件连接；驱动部与大腿组件连接，驱动部具有连接端，柔性传动绳的一端与连接端连接，柔性传动绳的另一端与滑轮组件连接，驱动部通过连接端与柔性传动绳之间的摩擦力矩驱动柔性传动绳移动，以带动小腿组件相对大腿组件沿第一方向转动。

进一步地，滑轮组件包括第一滑轮组件、第二滑轮组件和连杆，第一滑轮组件与大腿组件连接，第一滑轮组件的远离大腿组件的一端具有第一弧形面；第二滑轮组件与第一滑轮组件相对设置，第二滑轮组件与小腿组件连接，第二滑轮组件的与第一弧形面相对的位置处形成有第二弧形面；连杆的第一端与第一滑轮组件枢转连接，连杆的第二端与第二滑轮组件枢转连接；其中，柔性传动绳的远离连接端的一端与第二滑轮组件连接，驱动部驱动连接端转动并将柔性传动绳缠绕在连接端上，以拉动第二滑轮组件沿第一弧形面转动预设角度。

进一步地，第二滑轮组件包括第二安装基础和第二滑轮组，其中，第二安装基础与小腿组件连接，第二安装基础具有第二弧形面；第二滑轮组与第二安装基础连接，柔性传动绳的远离连接端的一端与第二滑轮组连接。

进一步地，第一滑轮组件包括第一安装基础和第一滑轮组，其中，第一安装基础与大腿组件连接，第一安装基础具有第一弧形面；第一滑轮组与第一安装基础连接，第一滑轮组包括第一定滑轮、第二定滑轮和导向轮，导向轮位于第一定滑轮和第二定滑轮之间。

进一步地，仿生膝关节外骨骼结构还包括张紧机构，张紧机构与大腿组件连接；第二滑轮组包括第一动滑轮和第二动滑轮，第一动滑轮与第一定滑轮相对设置，第二动滑轮与第二定滑轮相对设置；柔性传动绳的第一端与第一定滑轮连接，柔性传动绳的第二端绕过第一动滑轮后，柔性传动绳依次经过第一定滑轮、导向轮的周向外表面的第一限位槽、连接端、导向轮的周向外表面的第二限位槽、第二定滑轮和第二动滑轮并与张紧机构连接。

进一步地，大腿组件包括第一大腿骨架和第二大腿骨架，其中，第一大腿骨架具有第一容纳腔；第二大腿骨架盖设在第一容纳腔的腔口位置处，以密封第一容纳腔，张紧机构与第二大腿骨架的朝向第一容纳腔一侧的表面连接，以使张紧机构位于第一容纳腔内。

进一步地，驱动部包括驱动轴，驱动轴的一端位于第一容纳腔内，且驱动轴与张紧机构相间隔地设置，连接端套设在驱动轴的外周侧。

进一步地，驱动部还包括装配组件，装配组件包括涨紧套，涨紧套设置在驱动轴的端部并位于驱动轴的周向外表面和连接端的孔壁面之间。

进一步地，装配组件包括还包括垫块和紧固件，垫块通过紧固件压设在涨紧套的端部表面上。

进一步地，第二大腿骨架具有第二容纳腔，驱动轴的远离连接端的一端位于第二容纳腔内，驱动部还包括转子结构和定子结构，转子结构与驱动轴连接，定子结构套设在转子结构的外周侧，定子结构与第二容纳腔的腔壁面连接。

进一步地，驱动轴的远离涨紧套的一端设置有磁吸元件，驱动部还包括电机端盖和驱动电路板，电机端盖具有安装槽，驱动电路板安装在安装槽内，电机端盖盖设在第二容纳腔的开口位置处，安装槽的槽底的与磁吸元件相对的位置处开设有过孔结构，驱动轴的远离涨紧套的一端穿过过孔结构并伸入安装槽内，以使磁吸元件与驱动电路板相对设置。

进一步地，张紧机构包括导向筒和滑动机构，其中，导向筒内设置有螺旋弹簧，导向筒的筒底开设有避让孔；滑动机构包括止挡组件和导向杆，止挡组件与导向杆连接，滑动机构还具有连通孔，连通孔贯穿止挡组件和导向杆，止挡组件的朝向导向杆一侧的端面与螺旋弹簧抵接，柔性传动绳的第二端与止挡组件的远离导向杆一侧的端面抵接，柔性传动绳依次穿过连通孔、螺旋弹簧的内圈和避让孔并与第一定滑轮连接。

进一步地，滑动机构沿导向筒的轴向可移动地设置。

进一步地，止挡组件包括导向端头，导向端头与导向杆连接，且导向端头与导向杆的连接位置处形成止挡端面，止挡端面与螺旋弹簧抵接；连通孔包括第一通孔，第一通孔贯穿导向端头和导向杆。

进一步地，止挡组件还包括调节结构，调节结构包括相连接的调节端头和调节杆，部分调节杆伸入第一通孔内设置，第一通孔的孔壁面上形成有内螺纹结构，调节杆的外表面上形成有用于与内螺纹结构配合的外螺纹结构；连通孔还包括第二通孔，柔性传动绳的第二端的端部的横截面的面积大于第二通孔的孔截面的面积，以使柔性传动绳的第二端的端部与调节端头的远离调节杆一侧的端面抵接，柔性传动绳依次穿过第二通孔、第一通孔、螺旋弹簧的内圈和避让孔并与第一定滑轮连接。

进一步地，仿生膝关节外骨骼结构还包括连接结构，连接结构的第一端与滑轮组件连接，连接结构的第二端与小腿组件枢转连接，以使小腿组件沿第二方向转动。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种外骨骼机器人，外骨骼机器人包括仿生膝关节外骨骼结构，仿生膝关节外骨骼结构为上述的仿生膝关节外骨骼结构。

应用本实用新型的技术方案，提供了一种具有驱动部的仿生膝关节外骨骼结构，同时，通过滑轮组件连接大腿组件和小腿组件，驱动部与大腿组件连接，柔性传动绳的一端与连接端连接，柔性传动绳的另一端与滑轮组件连接，使得驱动部能通过柔性传动绳驱动滑轮组件运动，从而带动小腿组件相对于大腿组件沿第一方向转动，确保驱动部对小腿组件的驱动可靠性，由于大腿组件通过滑轮组件与小腿组件连接，还能够确保小腿组件相对于大腿组件的转动可靠性，此外，采用柔性传动绳进行传动，确保小腿组件的转动舒适性以及安全性，从而确保外骨骼机器人行走可靠性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种可选实施例的外骨骼机器人的仿生膝关节外骨骼结构的结构示意图；

图2示出了图1中的仿生膝关节外骨骼结构的分解结构示意图；

图3示出了图2中的仿生膝关节外骨骼结构的滑轮组件的分解结构示意图；

图4示出了图1中的仿生膝关节外骨骼结构的大腿组件和滑轮组件的部分结构示意图；

图5示出了图1中的仿生膝关节外骨骼结构的大腿组件和驱动部的部分结构剖视示意图；

图6示出了图2中的仿生膝关节外骨骼结构的张紧机构的剖视结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、大腿组件；11、第一大腿骨架；111、第一容纳腔；12、第二大腿骨架；121、第二容纳腔；122、第三容纳腔；13、大腿绑带；

20、小腿组件；21、小腿绑带；22、第三枢转孔；

30、滑轮组件；31、第一滑轮组件；311、第一安装基础；3111、第一弧形面；312、第一滑轮组；3121、第一定滑轮；3121a、第一定支撑轴；3122、第二定滑轮；3122a、第二定支撑轴；3123、导向轮；3123a、第一限位槽；3123b、第二限位槽；3123c、导向轮支撑轴；313、第一连接轴；314、第一轴套；315、第一轴套端盖；316、第一螺钉；32、第二滑轮组件；321、第二安装基础；3211、第二弧形面；322、第二滑轮组；3221、第一动滑轮；3221a、第一动支撑轴；3222、第二动滑轮；3222a、第二动支撑轴；323、第二连接轴；324、第二轴套；325、第二轴套端盖；326、第二螺钉；33、连杆；34、隔套；

40、驱动部；41、连接端；411、柔性传动绳；42、驱动轴；43、装配组件；431、涨紧套；432、垫块；433、紧固件；44、转子结构；45、定子结构；46、磁吸元件；47、电机端盖；471、安装槽；4711、过孔结构；48、驱动电路板；49、主电路板；410、电池；420、第一端盖；430、第二端盖；

50、张紧机构；51、导向筒；511、避让孔；52、滑动机构；521、止挡组件；5211、导向端头；5212、调节结构；5212a、调节端头；5212b、调节杆；522、导向杆；523、第一通孔；524、第二通孔；53、螺旋弹簧；

60、连接结构；61、第一枢转孔；62、第二枢转孔；63、转动销轴；64、销轴端盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了解决现有技术中的外骨骼机器人的仿生膝关节只能够实现被动的转动功能的问题，本实用新型提供了一种仿生膝关节外骨骼结构和外骨骼机器人，其中，外骨骼机器人包括仿生膝关节外骨骼结构，仿生膝关节外骨骼结构为上述和下述的仿生膝关节外骨骼结构。

如图1至图6所示，仿生膝关节外骨骼结构包括大腿组件10、小腿组件20、滑轮组件30、柔性传动绳411和驱动部40，大腿组件10通过滑轮组件30与小腿组件20连接；驱动部40与大腿组件10连接，驱动部40具有连接端41，柔性传动绳411的一端与连接端41连接，柔性传动绳411的另一端与滑轮组件30连接，驱动部40通过连接端41与柔性传动绳411之间的摩擦力矩驱动柔性传动绳411移动，以带动小腿组件20相对大腿组件10沿第一方向转动。

本申请提供了一种具有驱动部40的仿生膝关节外骨骼结构，同时，通过滑轮组件30连接大腿组件10和小腿组件20，驱动部40与大腿组件10连接，柔性传动绳411的一端与连接端41连接，柔性传动绳411的另一端与滑轮组件30连接，使得驱动部40能通过柔性传动绳411驱动滑轮组件30运动，从而带动小腿组件20相对于大腿组件10沿第一方向转动，确保驱动部40对小腿组件20的驱动可靠性，由于大腿组件10通过滑轮组件30与小腿组件20连接，还能够确保小腿组件20相对于大腿组件10的转动可靠性，此外，采用柔性传动绳411进行传动，确保小腿组件20的转动舒适性以及安全性，从而确保外骨骼机器人行走可靠性。

如图1至图4所示，滑轮组件30包括第一滑轮组件31、第二滑轮组件32和连杆33，第一滑轮组件31与大腿组件10连接，第一滑轮组件31的远离大腿组件10的一端具有第一弧形面3111；第二滑轮组件32与第一滑轮组件31相对设置，第二滑轮组件32与小腿组件20连接，第二滑轮组件32的与第一弧形面3111相对的位置处形成有第二弧形面3211；连杆33的第一端与第一滑轮组件31枢转连接，连杆33的第二端与第二滑轮组件32枢转连接；其中，柔性传动绳411的远离连接端41的一端与第二滑轮组件32连接，驱动部40驱动连接端41转动并将柔性传动绳411缠绕在连接端41上，以拉动第二滑轮组件32沿第一弧形面3111转动预设角度。这样，通过驱动部40驱动连接端41转动并将柔性传动绳411缠绕在连接端41上，从而缩短连接端41与第二滑轮组件32之间的柔性传动绳411，使得第二滑轮组件32在柔性传动绳411的拉动作用下沿着第一弧形面3111转动预设角度，进而确保小腿组件20的转动可靠性。

如图1至图4所示，第二滑轮组件32包括第二安装基础321和第二滑轮组322，其中，第二安装基础321与小腿组件20连接，第二安装基础321具有第二弧形面3211；第二滑轮组322与第二安装基础321连接，柔性传动绳411的远离连接端41的一端与第二滑轮组322连接。这样，柔性传动绳411通过拉动第二滑轮组322从而带动与第二滑轮组322连接的第二安装基础321转动预设角度，第二安装基础321进一步带动小腿组件20转动预设角度。

需要说明的是，在本申请中，考虑到人体膝关节的转动中心是变化的，本申请通过将滑轮组件30设置成包括第一滑轮组件31和第二滑轮组件32的结构形式，同时，第二滑轮组件32在柔性传动绳411的拉动作用下能够沿着第一弧形面3111转动预设角度，由于第二滑轮组件32能够相对于第一滑轮组件31转动，使得仿生膝关节外骨骼结构的转动中心能够变化，从而尽可能不失真的与人体膝关节的变化的转动中心相匹配，确保仿生膝关节外骨骼结构能够更好的适应腿型的变化，进而确保外骨骼机器人能够模拟人体正常行走，此外，还能够确保外骨骼机器人的行走安全性。

需要说明的是，在本申请中，仿生膝关节外骨骼结构的转动中心是指第二滑轮组件32的第二弧形面3211与第一滑轮组件31的第一弧形面3111的接触位置，由于第二滑轮组件32沿第一弧形面3111转动预设角度的过程中，第二弧形面3211与第一弧形面3111之间的接触位置是变化的，从而确保仿生膝关节外骨骼结构的转动中心是变化的。

如图1至图4所示，第一滑轮组件31包括第一安装基础311和第一滑轮组312，其中，第一安装基础311与大腿组件10连接，第一安装基础311具有第一弧形面3111；第一滑轮组312与第一安装基础311连接，第一滑轮组312包括第一定滑轮3121、第二定滑轮3122和导向轮3123，导向轮3123位于第一定滑轮3121和第二定滑轮3122之间。这样，第一滑轮组件31通过第一安装基础311与大腿组件10连接，确保第一滑轮组件31与大腿组件10的连接可靠性，第一滑轮组312的设置，便于后续柔性传动绳411的传动可靠性。

可选地，第一安装基础311和第二安装基础321的结构可以相同，从而可以批量生产第一安装基础311和第二安装基础321，当然，第一安装基础311和第二安装基础321的结构也可以不同。

如图2至图4所示，仿生膝关节外骨骼结构还包括张紧机构50，张紧机构50与大腿组件10连接；第二滑轮组322包括第一动滑轮3221和第二动滑轮3222，第一动滑轮3221与第一定滑轮3121相对设置，第二动滑轮3222与第二定滑轮3122相对设置；柔性传动绳411的第一端与第一定滑轮3121连接，柔性传动绳411的第二端绕过第一动滑轮3221后，柔性传动绳411依次经过第一定滑轮3121、导向轮3123的周向外表面的第一限位槽3123a、连接端41、导向轮3123的周向外表面的第二限位槽3123b、第二定滑轮3122和第二动滑轮3222并与张紧机构50连接。这样，确保第二滑轮组件32沿第一弧形面3111转动可靠性。

需要说明的是，在本申请中，说明书附图4中的箭头表示柔性传动绳411的绕设方向。

如图2和图5所示，大腿组件10包括第一大腿骨架11和第二大腿骨架12，其中，第一大腿骨架11具有第一容纳腔111；第二大腿骨架12盖设在第一容纳腔111的腔口位置处，以密封第一容纳腔111，张紧机构50与第二大腿骨架12的朝向第一容纳腔111一侧的表面连接，以使张紧机构50位于第一容纳腔111内。这样，确保第一容纳腔111的充分利用，有利于仿生膝关节外骨骼结构的紧凑型设计。

如图2和图5所示，驱动部40包括驱动轴42，驱动轴42的一端位于第一容纳腔111内，且驱动轴42与张紧机构50相间隔地设置，连接端41套设在驱动轴42的外周侧。这样，使得连接端41和张紧机构50均位于第一容纳腔111内，便于柔性传动绳411分别与连接端41和张紧机构50连接。

如图5所示，驱动部40还包括装配组件43，装配组件43包括涨紧套431，涨紧套431设置在驱动轴42的端部并位于驱动轴42的周向外表面和连接端41的孔壁面之间。这样，确保连接端41与驱动轴42的连接可靠性。

如图5所示，装配组件43包括还包括垫块432和紧固件433，垫块432通过紧固件433压设在涨紧套431的端部表面上。这样，进一步确保连接端41与驱动轴42的连接稳固性。

如图2和图5所示，第二大腿骨架12具有第二容纳腔121，驱动轴42的远离连接端41的一端位于第二容纳腔121内，驱动部40还包括转子结构44和定子结构45，转子结构44与驱动轴42连接，定子结构45套设在转子结构44的外周侧，定子结构45与第二容纳腔121的腔壁面连接。这样，确保第二容纳腔121的充分利用，有利于仿生膝关节外骨骼结构的紧凑型设计。

如图2所示，第二大腿骨架12还具有第三容纳腔122，第三容纳腔122和第二容纳腔121相间隔地设置，仿生膝关节外骨骼结构还包括主电路板49、电池410和第二端盖430，其中，主电路板49和电池410电连接，且主电路板49和电池410均设置在第三容纳腔122内，第二端盖430盖设在第三容纳腔122的腔口位置处。

如图5所示，驱动轴42的远离涨紧套431的一端设置有磁吸元件46，驱动部40还包括电机端盖47和驱动电路板48，电机端盖47具有安装槽471，驱动电路板48安装在安装槽471内，电机端盖47盖设在第二容纳腔121的开口位置处，安装槽471的槽底的与磁吸元件46相对的位置处开设有过孔结构4711，驱动轴42的远离涨紧套431的一端穿过过孔结构4711并伸入安装槽471内，以使磁吸元件46与驱动电路板48相对设置。这样，确保驱动电路板48能够通过磁吸元件46检测驱动部40的位置信息。

如图2所示，仿生膝关节外骨骼结构还包括第一端盖420，第一端盖420盖设在电机端盖47位置处。

可选地，驱动电路板48上集成有磁感应元件，磁感应元件能够通过磁吸元件46检测驱动部40的位置信息，当然，也可以检测驱动轴42的转速信息。

如图6所示，张紧机构50包括导向筒51和滑动机构52，其中，导向筒51内设置有螺旋弹簧53，导向筒51的筒底开设有避让孔511；滑动机构52包括止挡组件521和导向杆522，止挡组件521与导向杆522连接，滑动机构52还具有连通孔，连通孔贯穿止挡组件521和导向杆522，止挡组件521的朝向导向杆522一侧的端面与螺旋弹簧53抵接，柔性传动绳411的第二端与止挡组件521的远离导向杆522一侧的端面抵接，柔性传动绳411依次穿过连通孔、螺旋弹簧53的内圈和避让孔511并与第一定滑轮3121连接。滑动机构52沿导向筒51的轴向可移动地设置。这样，由于柔性传动绳411的第二端与止挡组件521的远离导向杆522一侧的端面抵接，止挡组件521的朝向导向杆522一侧的端面与螺旋弹簧53抵接，拉动柔性传动绳411使得滑动机构52能够沿着导向筒51的轴向方向移动。

如图6所示，止挡组件521包括导向端头5211，导向端头5211与导向杆522连接，且导向端头5211与导向杆522的连接位置处形成止挡端面，止挡端面与螺旋弹簧53抵接；连通孔包括第一通孔523，第一通孔523贯穿导向端头5211和导向杆522。这样，当拉动柔性传动绳411时，确保导向端头5211能够对螺旋弹簧53施加压力作用，使得螺旋弹簧53受压变形，螺旋弹簧53积聚弹性势能并向导向端头5211提供弹力作用。

如图6所示，止挡组件521还包括调节结构5212，调节结构5212包括相连接的调节端头5212a和调节杆5212b，部分调节杆5212b伸入第一通孔523内设置，第一通孔523的孔壁面上形成有内螺纹结构，调节杆5212b的外表面上形成有用于与内螺纹结构配合的外螺纹结构；连通孔还包括第二通孔524，柔性传动绳411的第二端的端部的横截面的面积大于第二通孔524的孔截面的面积，以使柔性传动绳411的第二端的端部与调节端头5212a的远离调节杆5212b一侧的端面抵接，柔性传动绳411依次穿过第二通孔524、第一通孔523、螺旋弹簧53的内圈和避让孔511并与第一定滑轮3121连接。这样，通过顺时针或者逆时针方向拧调节结构5212，从而实现调节调节端头5212a和导向端头5211之间的距离，进而实现张紧机构50对柔性传动绳411的张紧作用。

如图1和图2所示仿生膝关节外骨骼结构还包括连接结构60，连接结构60的第一端与滑轮组件30连接，连接结构60的第二端与小腿组件20枢转连接，以使小腿组件20沿第二方向转动。这样，确保小腿组件20既能够沿第一方向转动，也能够沿第二方向转动，从而确保仿生膝关节外骨骼结构能够尽可能地与人体的膝关节相匹配，达到双向转动的目的。

可选地，连接结构60包括第一凸耳和第二凸耳，其中，第一凸耳上开设有第一枢转孔61，第二凸耳上开设有第二枢转孔62，连接结构60还包括转动销轴63和销轴端盖64，小腿组件20包括第三枢转孔22，转动销轴63依次穿过第一枢转孔61、第三枢转孔22和第二枢转孔62并与销轴端盖64连接。

可选地，转动销轴63的轴线与驱动轴42的轴线垂直。

可选地，第一方向所在的平面与第二方向所在的平面相垂直，其中，如图2所示，第一方向具体指绕与驱动轴42的轴线相平行的轴转动的方向，第二方向指绕转动销轴63转动的方向。

可选地，第二安装基础321与第一安装基础311相对称地设置。

可选地，螺旋弹簧53的内圈与避让孔511同轴设置。

如图1和图2所示，大腿组件10还包括大腿绑带13，大腿组件10通过大腿绑带13与外骨骼绑定连接，小腿组件20还包括小腿绑带21，小腿组件20通过小腿绑带21与外骨骼绑定连接。

如图3所示，第一定支撑轴3121a穿过第一定滑轮3121设置以支撑第一定滑轮3121，第二定支撑轴3122a穿过第二定滑轮3122设置以支撑第二定滑轮3122，导向轮3123具有第一限位槽3123a和第二限位槽3123b，第一限位槽3123a和第二限位槽3123b均用于绕设柔性传动绳411，第一限位槽3123a和第二限位槽3123b分别位于导向轮3123的轴向两端，导向轮支撑轴3123c穿过导向轮3123以支撑导向轮3123。

如图3所示，第一动支撑轴3221a穿过第一动滑轮3221设置以支撑第一动滑轮3221，第二动支撑轴3222a穿过第二动滑轮3222以支撑第二动滑轮3222。

如图3所示，第一安装基础311为相对设置的两个，且两个第一安装基础311的投影重合，两个第一安装基础311通过第一连接轴313连接，在第一连接轴313的轴向两端分别套设有第一轴套314，连杆33为两个，两个连杆33的第一端分别与第一连接轴313的轴向两端连接，其中，两个连杆33中的一个的第一端与第一轴套314连接，再依次安装第一轴套端盖315和第一螺钉316，从而连接连杆33的第一端与第一连接轴313，连杆33可转动地设置，两个连杆33中的另一个的第一端的连接方式同理，此处不再赘述。

如图3所示，第二安装基础321为相对设置的两个，且两个第二安装基础321的投影重合，两个第二安装基础321通过第二连接轴323连接，第二连接轴323与第一连接轴313相平行，第二连接轴323的轴向两端分别套设有第二轴套324，两个连杆33的第二端分别与第二连接轴323的轴向两端连接，其中，两个连杆33中的一个的第二端与第二轴套324连接，再依次安装第二轴套端盖325和第二螺钉326，从而连连杆33的第二端与第二连接轴323，连杆33可转动地设置，两个连杆33中的另一个的第二端的连接方式同理，此处不再赘述。

如图3所示，隔套34为多个，多个隔套34均用于调节第一滑轮组件31和/或第二滑轮组件32中的各滑轮的轴向间距。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，包括：

大腿组件(10)；

小腿组件(20)；

滑轮组件(30)，所述大腿组件(10)通过所述滑轮组件(30)与所述小腿组件(20)连接；

柔性传动绳(411)；

驱动部(40)，所述驱动部(40)与所述大腿组件(10)连接，所述驱动部(40)具有连接端(41)，所述柔性传动绳(411)的一端与所述连接端(41)连接，所述柔性传动绳(411)的另一端与所述滑轮组件(30)连接，所述驱动部(40)通过所述连接端(41)与所述柔性传动绳(411)之间的摩擦力矩驱动所述柔性传动绳(411)移动，以带动所述小腿组件(20)相对所述大腿组件(10)沿第一方向转动。

2.根据权利要求1所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述滑轮组件(30)包括：

第一滑轮组件(31)，所述第一滑轮组件(31)与所述大腿组件(10)连接，所述第一滑轮组件(31)的远离所述大腿组件(10)的一端具有第一弧形面(3111)；

第二滑轮组件(32)，所述第二滑轮组件(32)与所述第一滑轮组件(31)相对设置，所述第二滑轮组件(32)与所述小腿组件(20)连接，所述第二滑轮组件(32)的与所述第一弧形面(3111)相对的位置处形成有第二弧形面(3211)；

连杆(33)，所述连杆(33)的第一端与所述第一滑轮组件(31)枢转连接，所述连杆(33)的第二端与所述第二滑轮组件(32)枢转连接；

其中，所述柔性传动绳(411)的远离所述连接端(41)的一端与所述第二滑轮组件(32)连接，所述驱动部(40)驱动所述连接端(41)转动并将所述柔性传动绳(411)缠绕在所述连接端(41)上，以拉动所述第二滑轮组件(32)沿所述第一弧形面(3111)转动预设角度。

3.根据权利要求2所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述第二滑轮组件(32)包括：

第二安装基础(321)，所述第二安装基础(321)与所述小腿组件(20)连接，所述第二安装基础(321)具有所述第二弧形面(3211)；

第二滑轮组(322)，所述第二滑轮组(322)与所述第二安装基础(321)连接，所述柔性传动绳(411)的远离所述连接端(41)的一端与所述第二滑轮组(322)连接。

4.根据权利要求3所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述第一滑轮组件(31)包括：

第一安装基础(311)，所述第一安装基础(311)与所述大腿组件(10)连接，所述第一安装基础(311)具有所述第一弧形面(3111)；

第一滑轮组(312)，所述第一滑轮组(312)与所述第一安装基础(311)连接，所述第一滑轮组(312)包括第一定滑轮(3121)、第二定滑轮(3122)和导向轮(3123)，所述导向轮(3123)位于所述第一定滑轮(3121)和所述第二定滑轮(3122)之间。

5.根据权利要求4所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，

所述仿生膝关节外骨骼结构还包括张紧机构(50)，所述张紧机构(50)与所述大腿组件(10)连接；

所述第二滑轮组(322)包括第一动滑轮(3221)和第二动滑轮(3222)，所述第一动滑轮(3221)与所述第一定滑轮(3121)相对设置，所述第二动滑轮(3222)与所述第二定滑轮(3122)相对设置；

所述柔性传动绳(411)的第一端与所述第一定滑轮(3121)连接，所述柔性传动绳(411)的第二端绕过所述第一动滑轮(3221)后，所述柔性传动绳(411)依次经过所述第一定滑轮(3121)、所述导向轮(3123)的周向外表面的第一限位槽(3123a)、所述连接端(41)、所述导向轮(3123)的周向外表面的第二限位槽(3123b)、所述第二定滑轮(3122)和所述第二动滑轮(3222)并与所述张紧机构(50)连接。

6.根据权利要求5所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述大腿组件(10)包括：

第一大腿骨架(11)，所述第一大腿骨架(11)具有第一容纳腔(111)；

第二大腿骨架(12)，所述第二大腿骨架(12)盖设在所述第一容纳腔(111)的腔口位置处，以密封所述第一容纳腔(111)，所述张紧机构(50)与所述第二大腿骨架(12)的朝向所述第一容纳腔(111)一侧的表面连接，以使所述张紧机构(50)位于所述第一容纳腔(111)内。

7.根据权利要求6所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述驱动部(40)包括：

驱动轴(42)，所述驱动轴(42)的一端位于所述第一容纳腔(111)内，且所述驱动轴(42)与所述张紧机构(50)相间隔地设置，所述连接端(41)套设在所述驱动轴(42)的外周侧。

8.根据权利要求7所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述驱动部(40)还包括装配组件(43)，所述装配组件(43)包括：

涨紧套(431)，所述涨紧套(431)设置在所述驱动轴(42)的端部并位于所述驱动轴(42)的周向外表面和所述连接端(41)的孔壁面之间。

9.根据权利要求8所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述装配组件(43)包括还包括：

垫块(432)；

紧固件(433)，所述垫块(432)通过所述紧固件(433)压设在所述涨紧套(431)的端部表面上。

10.根据权利要求8所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述第二大腿骨架(12)具有第二容纳腔(121)，所述驱动轴(42)的远离所述连接端(41)的一端位于所述第二容纳腔(121)内，所述驱动部(40)还包括转子结构(44)和定子结构(45)，所述转子结构(44)与所述驱动轴(42)连接，所述定子结构(45)套设在所述转子结构(44)的外周侧，所述定子结构(45)与所述第二容纳腔(121)的腔壁面连接。

11.根据权利要求10所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述驱动轴(42)的远离所述涨紧套(431)的一端设置有磁吸元件(46)，所述驱动部(40)还包括电机端盖(47)和驱动电路板(48)，所述电机端盖(47)具有安装槽(471)，所述驱动电路板(48)安装在所述安装槽(471)内，所述电机端盖(47)盖设在所述第二容纳腔(121)的开口位置处，所述安装槽(471)的槽底的与所述磁吸元件(46)相对的位置处开设有过孔结构(4711)，所述驱动轴(42)的远离所述涨紧套(431)的一端穿过所述过孔结构(4711)并伸入所述安装槽(471)内，以使所述磁吸元件(46)与所述驱动电路板(48)相对设置。

12.根据权利要求5所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述张紧机构(50)包括：

导向筒(51)，所述导向筒(51)内设置有螺旋弹簧(53)，所述导向筒(51)的筒底开设有避让孔(511)；

滑动机构(52)，所述滑动机构(52)包括止挡组件(521)和导向杆(522)，所述止挡组件(521)与所述导向杆(522)连接，所述滑动机构(52)还具有连通孔，所述连通孔贯穿所述止挡组件(521)和所述导向杆(522)，所述止挡组件(521)的朝向所述导向杆(522)一侧的端面与所述螺旋弹簧(53)抵接，所述柔性传动绳(411)的第二端与所述止挡组件(521)的远离所述导向杆(522)一侧的端面抵接，所述柔性传动绳(411)依次穿过所述连通孔、所述螺旋弹簧(53)的内圈和所述避让孔(511)并与所述第一定滑轮(3121)连接。

13.根据权利要求12所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述滑动机构(52)沿所述导向筒(51)的轴向可移动地设置。

14.根据权利要求13所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述止挡组件(521)包括：

导向端头(5211)，所述导向端头(5211)与所述导向杆(522)连接，且所述导向端头(5211)与所述导向杆(522)的连接位置处形成止挡端面，所述止挡端面与所述螺旋弹簧(53)抵接；

所述连通孔包括第一通孔(523)，所述第一通孔(523)贯穿所述导向端头(5211) 和所述导向杆(522)。

15.根据权利要求14所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述止挡组件(521)还包括：

调节结构(5212)，所述调节结构(5212)包括相连接的调节端头(5212a)和调节杆(5212b)，部分所述调节杆(5212b)伸入所述第一通孔(523)内设置，所述第一通孔(523)的孔壁面上形成有内螺纹结构，所述调节杆(5212b)的外表面上形成有用于与所述内螺纹结构配合的外螺纹结构；

所述连通孔还包括第二通孔(524)，所述柔性传动绳(411)的第二端的端部的横截面的面积大于所述第二通孔(524)的孔截面的面积，以使所述柔性传动绳(411)的第二端的端部与所述调节端头(5212a)的远离所述调节杆(5212b)一侧的端面抵接，所述柔性传动绳(411)依次穿过所述第二通孔(524)、所述第一通孔(523)、所述螺旋弹簧(53)的内圈和所述避让孔(511)并与所述第一定滑轮(3121)连接。

16.根据权利要求1所述的仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述仿生膝关节外骨骼结构还包括：

连接结构(60)，所述连接结构(60)的第一端与所述滑轮组件(30)连接，所述连接结构(60)的第二端与所述小腿组件(20)枢转连接，以使所述小腿组件(20)沿第二方向转动。

17.一种外骨骼机器人，所述外骨骼机器人包括仿生膝关节外骨骼结构，其特征在于，所述仿生膝关节外骨骼结构为权利要求1至16中任一项所述的仿生膝关节外骨骼结构。

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