[发明专利]驱动装置及应用其的外骨骼机器人

说明书

本发明公开一种驱动装置及应用其的外骨骼机器人，该驱动装置包括：旋转组件、旋转限制组件以及弹性势能件。旋转组件包括旋转座和旋转设置于旋转座上的旋转轴；旋转限制组件包括与旋转座连接的端盖组件以及与旋转轴连接的挡板组件，端盖组件与挡板组件可相互之间限制旋转进而限制所述旋转轴与所述旋转座的相互旋转；弹性势能件与旋转组件连接，弹性势能件用于在旋转轴相对旋转座朝第一方向旋转时积蓄弹性势能，并将弹性势能释放以提供旋转轴相对旋转座朝第二方向旋转时的助力。通过上述方式，本发明的驱动装置能够提供多种驱动方式，进而使得外骨骼机器人可以提供多种助力方式。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种驱动装置及应用其的外骨骼机器人。

背景技术

随着各国人口老龄化趋势的加重，在劳动力持续短缺的同时，中风、脊柱损伤和截肢患者的数量也在不断增长，残疾人和失能人群的护理需求强烈。穿戴式外骨骼机器人可在人体运动增强、功能康复训练及假肢功能替代等方面发挥巨大作用。关节驱动装置作为外骨骼机器人核心部件，其整体质量、驱动方式等对实际助力效果及穿戴舒适性、安全性、便捷性、普适性和续航时间等至关重要。

现有的关节驱动装置的驱动形式一般是主动助力，驱动方式过于单一，能耗高，无法满足外骨骼机器在如截瘫患者医疗康复和正常人运动辅助等等或者其他各种场景中的实际需求。

发明内容

本发明提供一种关节驱动装置及应用其的外骨骼机器人，以解决现有技术中关节驱动装置的驱动形式过于单一的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种驱动装置，所述驱动装置包括：旋转组件，包括旋转座和旋转设置于旋转座上的旋转轴；旋转限制组件，包括与所述旋转座连接的端盖组件以及与所述旋转轴连接的挡板组件，端盖组件与所述挡板组件可相互之间限制旋转进而限制所述旋转轴与所述旋转座的相互旋转；弹性势能件，与所述旋转组件连接，所述弹性势能件用于在所述旋转轴相对所述旋转座朝第一方向旋转时积蓄弹性势能，并将所述弹性势能释放以提供所述旋转轴相对所述旋转座朝第二方向旋转时的助力。

根据本发明提供的一实施方式，所述端盖组件绕所述旋转轴设置，且所述端盖组件包括绕所述旋转轴设置的第一容纳腔，所述第一容纳腔包括第一环形腔与绕所述第一环形腔设置的第二环形腔；所述挡板组件设置于所述第一环形腔内且绕所述旋转轴设置，所述挡板组件包括绕所述旋转轴设置的第三环形腔，所述第三环形腔与所述第二环形腔连通形成第二容纳腔。

根据本发明提供的一实施方式，所述旋转限制组件还包括设置于所述第二容纳腔中的阻尼组件，所述阻尼组件包括绕所述旋转轴设置且可以相互旋转的多个第一旋转环与多个第二旋转环，所述多个第一旋转环与所述多个第二旋转环在所述旋转轴的轴线方向上交替间隔设置，所述多个第一旋转环与所述端盖组件固定，所述多个第二旋转环与所述挡板组件固定；所述阻尼组件还包括磁流变液和线圈，所述磁流变液填充于所述第二容纳腔中，所述线圈设置于所述第三环形腔内且位于所述第二旋转环的内圈；其中，所述线圈通电时产生穿透多个第一旋转环与多个第二旋转环的磁通回路，所述磁流变液在所述磁通回路下粘度增大，以使得多个第一旋转环与所述多个第二旋转环在所述磁流变液的阻力下相互之间限制旋转。

根据本发明提供的一实施方式，所述第一旋转环与所述第二旋转环的间距小于或等于50μm。

根据本发明提供的一实施方式，所述驱动装置还包括输出法兰，所述输出法兰固定于所述旋转轴上。

根据本发明提供的一实施方式，所述端盖组件包括相互固定的第一端盖与第二端盖，所述第一端盖与所述输出法兰之间设置有第一轴承，所述第二端盖设置于所述旋转座上且与所述旋转轴之间设置有第二轴承，所述第一端盖与所述第二端盖围合形成所述第一容纳腔。

根据本发明提供的一实施方式，所述挡板组件包括相互固定的第一挡板和第二挡板，所述第一挡板与所述输出法兰固定。