[实用新型]峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼

说明书

本申请提供了一种峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼，峰值功率放大的助力装置包括固定架、助力弹簧、转动设置于固定架上的转动轴、连接转动轴与助力弹簧的第一助力绳、驱动转动轴转动以使第一助力绳拉伸助力弹簧的助力电机、连接所助力电机与转动轴的离合机构和控制离合机构进行锁定动作与解锁动作切换的驱动机构。在用户的脚蹬地阶段，驱动机构控制离合机构使助力电机与转动轴由相连状态切换成断离状态，助力弹簧便可将非蹬地阶段储存的能量在瞬时集中释放，达到使用小功率助力电机产生较大的峰值功率，并减小了助力电机的重量和尺寸，使踝关节助力外骨骼具有体积小、重量轻、峰值功率高的特性。

技术领域

本申请属于下肢外骨骼技术领域，更具体地说，是涉及一种峰值功率放大的助力装置及踝关节助力外骨骼。

背景技术

外骨骼作为一种人体穿戴设备，是将步态分析、机电一体化、生物力学等诸多领域融合而成的新型机器人，可广泛地应用于军事、医疗和助老等领域。当前，主动式踝关节助力外骨骼一般采用驱动装置直接助力，即利用主动式踝关节助力外骨骼的驱动装置在用户脚蹬地阶段为人体踝关节助力，这就对踝关节助力外骨骼驱动装置的功率要求较高，使踝关节助力外骨骼需要配置大功率的驱动装置。由于大功率的驱动装置重量和尺寸通常比较大，加上与大功率的驱动装置配套的减速器、支架等零件也比较大，使得踝关节助力外骨骼的体型尺寸与重量较大，导致踝关节助力外骨骼的关节运动与人体的关节运动协调性差，严重时还会在穿戴使用过程中对人体造成损伤。

实用新型内容

本申请的目的之一在于提供一种峰值功率放大的助力装置，旨在解决相关技术中存在的踝关节助力外骨骼对驱动装置的功率要求较高，且体型尺寸与重量较大的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种峰值功率放大的助力装置，包括固定架、助力弹簧、转动设置于所述固定架上的转动轴、连接所述转动轴与所述助力弹簧的第一助力绳、驱动所述转动轴转动以使所述第一助力绳拉伸所述助力弹簧的助力电机、连接所述助力电机与所述转动轴的离合机构和控制所述离合机构进行锁定动作与解锁动作切换的驱动机构，所述助力电机、所述驱动机构和所述离合机构设置于所述固定架上。

在一个实施例中，所述离合机构包括固定于所述固定架上的支撑架、滑动安装于所述支撑架上的移动座、转动安装于所述移动座上的传动轴和套装于所述传动轴上的第一齿轮与第二齿轮，所述传动轴平行于所述转动轴，所述转动轴上套装有用于与所述第一齿轮配合啮合的第三齿轮，所述助力电机的转矩输出轴上套装有用于与所述第二齿轮配合啮合的第四齿轮，所述驱动机构与所述移动座相连。

在一个实施例中，所述驱动机构包括用于向上推顶所述移动座的凸轮和驱动所述凸轮转动的舵机，所述舵机设置于所述固定架上。

在一个实施例中，所述离合机构还包括引导所述移动座移动的至少一根导向轴，所述移动座上开设有供相应所述导向轴穿过的套孔，各所述导向轴的一端与所述支撑架相连，各所述导向轴的另一端穿过相应所述套孔，且各所述导向轴的另一端安装有防止所述移动座脱落的防脱螺母。

在一个实施例中，所述离合机构还包括用于向下弹性推顶所述移动座的复位弹簧，所述复位弹簧的顶端与所述支撑架相连，所述复位弹簧的底端顶抵于所述移动座上。

在一个实施例中，所述移动座上设置有容置腔，所述传动轴、所述第一齿轮和所述第二齿轮置于所述容置腔中，所述容置腔对应侧壁上分别设有供所述传动轴置入的安装孔。

在一个实施例中，所述转动轴上安装有绕绳轮，所述第一助力绳远离所述助力弹簧的一端与所述绕绳轮相连。

在一个实施例中，所述绕绳轮的外周面上设有用于定位所述第一助力绳的绕绳槽。

在一个实施例中，所述峰值功率放大的助力装置还包括用于连接所述助力弹簧与踝关节助力外骨骼的第二助力绳，所述第二助力绳的一端与所述助力弹簧相连。