[发明专利]下肢辅助外骨骼机器人的传动方法

说明书

本发明公开了一种下肢辅助外骨骼机器人及其传动方法。其中，该机器人的传动方法主要由齿轮传动，使用齿轮传动中的曲线齿锥齿轮传动方式。该传动方式主要用于膝关节和髋关节的运动。在主控板的控制下由驱动器驱动电机做出相应转动，电机的转动再由一组曲线齿锥齿轮传动，驱动相关关节转动使机器运动。其中,外骨骼机器人所使用的锥齿轮组与电机连接的齿轮是小号的齿轮，小齿轮驱动大齿轮。

技术领域

本发明涉及医疗术后下肢辅助机器人康复技术的传动方法领域，特别涉及一种下肢辅助外骨骼机器人的传动方法。

背景技术

近几年，下肢辅助类医疗器械机器人技术应用越来越广泛，我国人口众多使人致残的疾病和意外事故发生频率较高，而且随着人口老年化的加深导致下肢伤残的人数较多，这也使得下肢康复机器人近几年在国内逐渐兴起。这类机器人可以模仿正常人的行走方式辅助患者直立行走，但是大部分机器人配置的动力传动方法占用的空间过大，使外骨骼机器人外形笨重操作不易。

针对现有下肢辅助外骨骼机器人技术中的传动装置设置占用空间过大、使用不方便等缺点，虽然市面上已经出现比较先进的可穿戴外骨骼机器人，但是大多设计复杂使用也不太方便。

发明内容

本发明的下肢辅助外骨骼机器人所配备的结构件与传动方法，在保证原有康复功能及辅助行走外至少解决已有的下肢辅助外骨骼机器人传动设计占用空间较大，结构复杂操作不便的技术问题。

根据本发明方案的一个方面，本发明所提供的一种传动方法包括：驱动电机固定方案和电机输出动力的传递方案。

其中，驱动电机的固定方案包括：驱动电机的摆放方向，电机的转轴方向与支撑腿方向；驱动电机的固定位置，如电机固定在大腿、小腿或腰部等位置。

其中，驱动电机输出动力的传递方案包括：电机减速器的配置，用以将电机的高转数减速到所要的低转数，并得到较大转矩的机构；锥齿轮组传动，用以进一步减速并改变电机输出的转动方向。

其中，下肢辅助外骨骼机器人用于穿戴在人体并带动人体活动，其设计在保证功能及性能的同时应使机器人结构精巧、操作简便，在此机器人动力系统中，可选用电机与减速器组合的减速电机来提供动力，以减小动力提供及传动装置的所占空间。

其中，驱动膝关节的减速电机在固定时，电机转轴同外骨骼大腿部分轴线于轴向平行的方式固定在大腿的相应结构件上，使其驱动膝关节运动。

其中，驱动髋关节的减速电机在固定时，电机转轴垂直于外骨骼腰部固定在腰部的相应结构件上，使其驱动髋关节运动。

其中，下肢辅助外骨骼机器人的动力在传输及使用过程中动力方向需要经过改变，例如需要把电机轴向上的转动改变为垂直于电机轴向上的转动，可选用锥齿轮组来完成，使用该齿轮传动可使传动在有较高精度的同时使传动平稳且传动时噪音相对较小。

其中，机器人在使用锥齿轮组的时候，主动轮选用齿数较少的轮，从动轮选用齿数较多的轮。齿轮齿数可按照外骨骼机器人的设计要求及减速电机的选型采用合适传动比的锥齿轮组。

]其中，锥齿轮组在安装时，主动轮安装在减速电机输出轴上，从动轮安装在膝关节和髋关节上，带动关节转动。

其中，从动轮上安装有编码器，用以反馈关节转动状况。

本发明的另一方面也提供了一种外骨骼机器人，包括机器人本体和机器人的动力提供方式及机器人的传动方式。机器人的动力采用电机与减速器组合在一起的减速电机，动力在传输时使用曲线齿齿轮组来实现动力的短距离传输与转向。