[发明专利]一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼

权利要求书

1.一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，包括总架、大臂和小臂，其特征在于：所述大臂上部通过第一关节连接总架，该第一关节具有中心轴I，且该单源-双关节驱动的腿部外骨骼具有控制大臂以中心轴I为中心轴进行摆动的驱动电机；所述小臂的上部通过第二关节连接大臂的下部，该第二关节具有与中心轴I平行的中心轴II，且小臂能够以中心轴II为中心轴进行偏转，且小臂上部固定设置与中心轴II同轴的驱动齿轮；该总架还包括活动设置的传动齿条以及固定设置在腿部外骨骼前部的辅助臂，且辅助臂相对于总架位置固定；所述辅助臂上设置具有封闭的运动轨迹的导向结构部分，所述传动齿条通过安装座安装在大臂上，该安装座具有限位机构，传动齿条在限位机构的导向作用下能够在大臂的长度方向上往复移动；所述传动齿条上端通过导向轮机构连接导向结构部分，下部与驱动齿轮啮合，且当大臂摆动时，导向轮机构在导向轮结构部分的约束下按照运动轨迹逆时针运动，并使小臂随上臂协调摆动。

2.如权利要求1所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：所述辅助臂安装在总架上，导向结构部分包括在辅助臂前部设置的导向轨槽，所述导向轮机构包括与导向轨槽配合的导轮，该导轮具有轮轴，并通过该轮轴连接传动齿条。

3.如权利要求2所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：所述辅助臂为选配结构，能够拆卸并能够更换整个辅助臂或者辅助臂的导向结构部分，且不同的导向结构部分具有不同的运动轨迹。

4.如权利要求3所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：所述导向结构部分包括一个独立设置在辅助臂前部的导向盘，所述导向轨槽设置在导向盘上，不同的导向盘具有相同的安装结构，并通过安装结构安装在辅助臂上。

5.如权利要求2所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：所述导轮为导向齿轮，导向轨槽的外槽壁为与导向齿轮啮合的啮合齿，导向轨槽的内槽壁为光滑的曲面，且导向齿轮与内槽壁接触。

6.如权利要求5所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：所述导向轮机构还包括棘轮机构，该棘轮机构使得导向齿轮只能顺着运动轨迹单向转动。

7.如权利要求1所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：安装座上的限位机构为沿着大臂的长度方向延伸的滑槽或滑轨，所述传动齿条与滑槽或滑轨配合安装。

8.如权利要求7所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：限位机构为沿着大臂的长度方向延伸的滑槽，在滑槽两侧的侧壁上横向贯穿设置若干组插销孔，并在插销孔中安装限位销；在传动齿条上沿长度方向设置限位口，所述插销孔穿过限位口。

9.如权利要求8所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：所述安装座靠近大臂的一侧为背面，为具有指向后方的凸台结构，且在凸台结构上设置横向贯穿的螺栓孔，对应地，在大臂上设置与凸台结构配合的安装槽口，且在安装槽口侧壁同样设置横向贯穿的螺栓孔，并通过安装螺栓将凸台结构固定在安装槽口中。

10.如权利要求1至9中任一项所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：该单源-双关节驱动的腿部外骨骼还包括对传动齿条助力的弹簧，该弹簧一端连接传动齿条，另一端连接传动齿条以外的结构，且在大臂的整个摆动周期中，至少当大臂从竖直位置向后摆动的过程中弹簧给传动齿条指向沿着传动齿条向下的弹力。

11.如权利要求1至9中任一项所述的一种单源-双关节驱动的腿部外骨骼，其特征在于：该腿部外骨骼还包括齿轮限位机构，该齿轮限位机构能够限制驱动齿轮只能在预设角度范围内转动。