驅動裝置及應用其的外骨骼機器人制造方法及圖紙

本發明專利技術公開一種驅動裝置及應用其的外骨骼機器人，該驅動裝置包括：旋轉組件、旋轉限制組件以及彈性勢能件。旋轉組件包括旋轉座和旋轉設置于旋轉座上的旋轉軸；旋轉限制組件包括與旋轉座連接的端蓋組件以及與旋轉軸連接的擋板組件，端蓋組件與擋板組件可相互之間限制旋轉進而限制所述旋轉軸與所述旋轉座的相互旋轉；彈性勢能件與旋轉組件連接，彈性勢能件用于在旋轉軸相對旋轉座朝第一方向旋轉時積蓄彈性勢能，并將彈性勢能釋放以提供旋轉軸相對旋轉座朝第二方向旋轉時的助力。通過上述方式，本發明專利技術的驅動裝置能夠提供多種驅動方式，進而使得外骨骼機器人可以提供多種助力方式。

【技術實現步驟摘要】
驅動裝置及應用其的外骨骼機器人
本專利技術涉及機器人領域，特別涉及一種驅動裝置及應用其的外骨骼機器人。
技術介紹
隨著各國人口老齡化趨勢的加重，在勞動力持續短缺的同時，中風、脊柱損傷和截肢患者的數量也在不斷增長，殘疾人和失能人群的護理需求強烈。穿戴式外骨骼機器人可在人體運動增強、功能康復訓練及假肢功能替代等方面發揮巨大作用。關節驅動裝置作為外骨骼機器人核心部件，其整體質量、驅動方式等對實際助力效果及穿戴舒適性、安全性、便捷性、普適性和續航時間等至關重要。現有的關節驅動裝置的驅動形式一般是主動助力，驅動方式過于單一，能耗高，無法滿足外骨骼機器在如截癱患者醫療康復和正常人運動輔助等等或者其他各種場景中的實際需求。
技術實現思路
本專利技術提供一種關節驅動裝置及應用其的外骨骼機器人，以解決現有技術中關節驅動裝置的驅動形式過于單一的問題。為解決上述技術問題，本專利技術采用的一個技術方案是：提供一種驅動裝置，所述驅動裝置包括：旋轉組件，包括旋轉座和旋轉設置于旋轉座上的旋轉軸；旋轉限制組件，包括與所述旋轉座連接的端蓋組件以及與所述旋轉軸連接的擋板組件，端蓋組件與所述擋板組件可相互之間限制旋轉進而限制所述旋轉軸與所述旋轉座的相互旋轉；彈性勢能件，與所述旋轉組件連接，所述彈性勢能件用于在所述旋轉軸相對所述旋轉座朝第一方向旋轉時積蓄彈性勢能，并將所述彈性勢能釋放以提供所述旋轉軸相對所述旋轉座朝第二方向旋轉時的助力。根據本專利技術提供的一實施方式，所述端蓋組件繞所述旋轉軸設置，且所述端蓋組件包括繞所述旋轉軸設置的第一容納腔，所述第一容納腔包括第一環形腔與繞所述第一環形腔設置的第二環形腔；所述擋板組件設置于所述第一環形腔內且繞所述旋轉軸設置，所述擋板組件包括繞所述旋轉軸設置的第三環形腔，所述第三環形腔與所述第二環形腔連通形成第二容納腔。根據本專利技術提供的一實施方式，所述旋轉限制組件還包括設置于所述第二容納腔中的阻尼組件，所述阻尼組件包括繞所述旋轉軸設置且可以相互旋轉的多個第一旋轉環與多個第二旋轉環，所述多個第一旋轉環與所述多個第二旋轉環在所述旋轉軸的軸線方向上交替間隔設置，所述多個第一旋轉環與所述端蓋組件固定，所述多個第二旋轉環與所述擋板組件固定；所述阻尼組件還包括磁流變液和線圈，所述磁流變液填充于所述第二容納腔中，所述線圈設置于所述第三環形腔內且位于所述第二旋轉環的內圈；其中，所述線圈通電時產生穿透多個第一旋轉環與多個第二旋轉環的磁通回路，所述磁流變液在所述磁通回路下粘度增大，以使得多個第一旋轉環與所述多個第二旋轉環在所述磁流變液的阻力下相互之間限制旋轉。根據本專利技術提供的一實施方式，所述第一旋轉環與所述第二旋轉環的間距小于或等于50μm。根據本專利技術提供的一實施方式，所述驅動裝置還包括輸出法蘭，所述輸出法蘭固定于所述旋轉軸上。根據本專利技術提供的一實施方式，所述端蓋組件包括相互固定的第一端蓋與第二端蓋，所述第一端蓋與所述輸出法蘭之間設置有第一軸承，所述第二端蓋設置于所述旋轉座上且與所述旋轉軸之間設置有第二軸承，所述第一端蓋與所述第二端蓋圍合形成所述第一容納腔。根據本專利技術提供的一實施方式，所述擋板組件包括相互固定的第一擋板和第二擋板，所述第一擋板與所述輸出法蘭固定。根據本專利技術提供的一實施方式，所述第一擋板包括第一環形塊與繞所述第一環形塊設置的第一環形板，所述第一環形板與所述第一環形塊呈臺階狀設置，所述第二擋板包括第二環形塊與繞所述第二環形塊設置的第二環形板，所述第二環形板與所述第二環形塊呈臺階狀設置，所述第一環形板與所述第二環形板間隔設置以形成所述第三環形腔，所述第一環形板、第一環形塊以及所述第一端蓋圍合形成第三容納腔。根據本專利技術提供的一實施方式，所述彈性勢能件為環形扭簧，所述環形扭簧設置于所述第三容納腔內，所述環形扭簧包括內端與外端，所述內端與所述輸出第一擋板連接，所述外端與所述第一端蓋固定連接。根據本專利技術提供的一實施方式，所述旋轉組件為旋轉電機，所述旋轉座可用于驅動所述旋轉軸相對所述旋轉座旋轉。為解決上述技術問題，本專利技術采用的一個技術方案是：提供一種外骨骼機器人，所述外骨骼機器人包括上述中任一項所述的驅動裝置。有益效果：區別于現有技術，本專利技術通過在旋轉組件上設置有旋轉限制組件與彈性勢能件，該旋轉限制組件包括與旋轉座連接的端蓋組件以及與旋轉軸連接的擋板組件，由于端蓋組件與擋板組件可以相互之間限制旋轉進而限制旋轉軸與旋轉座的相互旋轉。從而可以提供半主動式的助力，如對人體的關節進行支撐。進一步的，通過設置彈性勢能件在旋轉軸相對旋轉座朝第一方向旋轉時積蓄彈性勢能，并將彈性勢能釋放以提供旋轉軸相對旋轉座朝第二方向旋轉時的助力，從而可以提供被動式的助力。本專利技術提供的驅動裝置能夠提供半主動式的驅動方式與被動式的驅動方式，可以適用于各種場景中的關節驅動。附圖說明圖1是本專利技術提供的驅動裝置的整體結構示意圖；圖2是圖1所示驅動裝置的一實施方式的爆炸示意圖；圖3是圖1所示驅動裝置的另一實施方式的爆炸示意圖；圖4是圖1所示驅動裝置沿過中軸線平面的一實施方式的剖面示意圖；圖5是圖4局部區域A的放大示意圖；圖6是圖4中排除擋板組件、阻尼組件以及彈性恢復件的示意圖；圖7是圖4中排除阻尼組件以及彈性恢復件的示意圖；圖8是是圖1所示驅動裝置沿過中軸線平面一實施方式的剖面結構示意圖；圖9是圖2所示第一旋轉環的結構示意圖；圖10是圖2所示第二旋轉環的結構示意圖；圖11是圖2所示的彈性恢復件的結構示意圖；圖12是圖2所示第一擋板的結構示意圖；圖13是圖2所示第二擋板的結構示意圖；圖14是本專利技術提供的外骨骼機器人應用于人體上的場景示意圖。具體實施方式下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。另外，若本專利技術實施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。另外，各個實施例之間的技術方案可以相互結合，但是必須是以本領域普通技術人員能夠實現為基礎，當技術方案的結合出現相互矛盾或無法實現時應當認為這種技術方案的結合不存在，也不在本專利技術要求的保護范圍之內。請一并參閱圖1-圖13，本專利技術提供一種驅動裝置10，該驅動裝置10包括旋轉組件100、旋轉限制組件200以及彈性勢能件300。其中，旋轉組件100包括有旋轉座110和旋轉設置于該旋轉座110上的旋轉軸120。旋轉限制組件200包括端蓋組件210和擋板組件220，該端蓋組件210與旋轉座110連接，擋板組本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種驅動裝置，其特征在于，所述驅動裝置包括：/n旋轉組件，包括旋轉座和旋轉設置于旋轉座上的旋轉軸；/n旋轉限制組件，包括與所述旋轉座連接的端蓋組件以及與所述旋轉軸連接的擋板組件，端蓋組件與所述擋板組件可相互之間限制旋轉進而限制所述旋轉軸與所述旋轉座的相互旋轉；/n彈性勢能件，與所述旋轉組件連接，所述彈性勢能件用于在所述旋轉軸相對所述旋轉座朝第一方向旋轉時積蓄彈性勢能，并將所述彈性勢能釋放以提供所述旋轉軸相對所述旋轉座朝第二方向旋轉時的助力。/n

【技術特征摘要】
1.一種驅動裝置，其特征在于，所述驅動裝置包括：
旋轉組件，包括旋轉座和旋轉設置于旋轉座上的旋轉軸；
旋轉限制組件，包括與所述旋轉座連接的端蓋組件以及與所述旋轉軸連接的擋板組件，端蓋組件與所述擋板組件可相互之間限制旋轉進而限制所述旋轉軸與所述旋轉座的相互旋轉；
彈性勢能件，與所述旋轉組件連接，所述彈性勢能件用于在所述旋轉軸相對所述旋轉座朝第一方向旋轉時積蓄彈性勢能，并將所述彈性勢能釋放以提供所述旋轉軸相對所述旋轉座朝第二方向旋轉時的助力。


2.根據權利要求1所述的驅動裝置，其特征在于，
所述端蓋組件繞所述旋轉軸設置，且所述端蓋組件包括繞所述旋轉軸設置的第一容納腔，所述第一容納腔包括第一環形腔與繞所述第一環形腔設置的第二環形腔；
所述擋板組件設置于所述第一環形腔內且繞所述旋轉軸設置，所述擋板組件包括繞所述旋轉軸設置的第三環形腔，所述第三環形腔與所述第二環形腔連通形成第二容納腔。


3.根據權利要求2所述的驅動裝置，其特征在于，所述旋轉限制組件還包括設置于所述第二容納腔中的阻尼組件，所述阻尼組件包括繞所述旋轉軸設置且可以相互旋轉的多個第一旋轉環與多個第二旋轉環，所述多個第一旋轉環與所述多個第二旋轉環在所述旋轉軸的軸線方向上交替間隔設置，所述多個第一旋轉環與所述端蓋組件固定，所述多個第二旋轉環與所述擋板組件固定；
所述阻尼組件還包括磁流變液和線圈，所述磁流變液填充于所述第二容納腔中，所述線圈設置于所述第三環形腔內且位于所述第二旋轉環的內圈；
其中，所述線圈通電時產生穿透多個第一旋轉環與多個第二旋轉環的磁通回路，所述磁流變液在所述磁通回路下粘度增大，以使得多個第一旋轉環與所述多個第二旋轉環在所述磁流變液的阻力下相互之間限制旋轉。

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳新宇，王大帥，曹武警，何勇，孫健銓，季心宇，李鵬飛，傅睿卿，
申請(專利權)人：中國科學院深圳先進技術研究院，
類型：發明
國別省市：廣東;44