[发明专利]一种双向传动的柔性外骨骼驱动机构

说明书

一种双向传动的柔性外骨骼驱动机构，属于外骨骼机器人驱动技术领域，本发明为了解决现有柔性外骨骼装备的驱动模块采用单驱动单元驱动单线的模式，给穿戴者带来额外负担的问题，以及现有驱动单元不具备张紧绳索的能力，在动力传输过程中会因为松弛出现响应延迟，从而削弱了助力效果的问题，本申请提供的一种双向传动的柔性外骨骼驱动机构，所述驱动机构包括壳体、齿轮电机组件和线轮机构，所述线轮机构的一端安装在齿轮电机组件的动力输出端上，壳体套装在线轮机构上，且壳体靠近齿轮电机组件的一端通过螺栓与齿轮电机组件动力输出端的壳体拆卸连接。本申请主要用于柔性外骨骼的驱动机构。

技术领域

本发明属于外骨骼机器人驱动技术领域，具体涉及一种双向传动的柔性外骨骼驱动机构。

背景技术

柔性外骨骼是一种面向肢体运动辅助的机器人系统，与穿戴者在结构和功能上紧密配合，可以感知人体运动意图并通过各种形式的执行器将力矩传递到关节处，实现肌肉力量的放大或者辅助人体完成特定动作。

绳驱动机构是穿戴式助力装备常用的一种执行器形式，它是系统产生并传递辅助力矩的最初始机构，决定了输出的大小和方向。收放形式合理、响应较快、传动误差较小的驱动模块，能更好地提高辅助效率和人机相容性。

对于当前存在的柔性外骨骼装备，其驱动模块功能模式较为简单。一个动力单元驱动一条鲍登线的常用方式，虽然在实现运动控制时较为容易，但会增加系统质量与体积，给穿戴者带来额外负担。此外，基本上不具备张紧绳索的能力，在动力传输过程中会因为松弛出现响应延迟，从而削弱了助力效果。

针对上述问题，本专利专门设计了一种具备绳索预紧、双向传动的绳驱动单元，以实现柔性外骨骼的高传动效率与轻量化是很符合实际需要的。

发明内容

本发明为了解决现有柔性外骨骼装备的驱动模块采用单驱动单元驱动单线的模式，给穿戴者带来额外负担的问题，以及现有驱动单元不具备张紧绳索的能力，在动力传输过程中会因为松弛出现响应延迟，从而削弱了助力效果的问题，进而提供一种双向传动的柔性外骨骼驱动机构；

一种双向传动的柔性外骨骼驱动机构，所述驱动机构包括壳体、齿轮电机组件和线轮机构，所述线轮机构的一端安装在齿轮电机组件的动力输出端上，壳体套装在线轮机构上，且壳体靠近齿轮电机组件的一端通过螺栓与齿轮电机组件动力输出端的壳体拆卸连接；

进一步地，所述齿轮电机组件包括外壳、FOC驱动器、无刷电机和减速器，所述FOC驱动器、无刷电机和减速器均设置在外壳内，FOC驱动器安装在无刷电机的控制端上，减速器的高速输入端套装在无刷电机的动力输出轴上，减速器的低速输出端安装在线轮机构上；

进一步地，所述线轮机构包括锁紧螺栓、一号弹性挡圈、正向单向线轮、中间轮、反向单向线轮、二号弹性挡圈和主轴，所述主轴的一端安装在减速器的低速输出端上，主轴另一端的端面上加工有锁紧螺纹孔，一号弹性挡圈、中间轮和二号弹性挡圈沿主轴的延伸方向依次套装在主轴的外圆面上，且二号弹性挡圈靠近齿轮电机组件设置，正向单向线轮套装在中间轮中的正向输出部上，反向单向线轮套装在中间轮中的反向输出部上，锁紧螺栓设置在主轴另一端的锁紧螺纹孔中，且锁紧螺栓与主轴螺纹连接，锁紧螺栓的旋拧部设置在一号弹性挡圈的外部，且锁紧螺栓的旋拧部用于对一号弹性挡圈进行锁紧限位；

进一步地，所述正向单向线轮包括线轮盖、单向轴承、平键和线轮套，所述线轮套套装在单向轴承的轴承外圈上，且线轮套的内环壁上加工有一号键槽，单向轴承的轴承外圈上加工有二号键槽，且一号键槽和二号键槽对应设置，平键设置在一号键槽和二号键槽形成的空腔中，且单向轴承通过平键与线轮套进行周向固定，线轮盖设置在线轮套远离中间轮的一端上，且线轮盖通过螺栓与线轮套拆卸连接，单向轴承的轴承内圈套装在中间轮的正向输出部上；