一種用于外骨骼機器人的防摔自鎖機構的制作方法

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及的是一種用于外骨骼機器人的防摔自鎖機構。

背景技術：

我國肢體殘疾人數龐大，且人數每年仍在遞增。目前我國現有外骨骼康復機器卻是供需嚴重失衡，并且現有外骨骼康復機器大多功能單一，穿戴者需要有正常人全程陪護，斷電、故障時均沒有機構自鎖防摔保護措施，需要至少一位正常人來輔助。現有外骨骼機器人不具備自鎖防摔，安全可靠性差。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種用于外骨骼機器人的防摔自鎖機構，以達到對外骨骼機器人穿戴者的安全保護的目的。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種用于外骨骼機器人的防摔自鎖機構,所述機器人包括作為大腿的第一連桿、作為小腿的第二連桿，所述第一連桿和第二連桿之間通過膝關節驅動單元轉動連接，所述防摔自鎖機構包括電磁鐵、棘爪、棘輪、彈簧，所述棘輪固定設置在所述第二連桿上端，所述電磁鐵固定設置在所述第一連桿上，所述電磁鐵底部設有一個向下的伸縮桿，所述伸縮桿與所述電磁鐵的觸頭連接，所述伸縮桿下端轉動連接有所述棘爪，所述第一連桿上固定設置有第一銷軸，所述棘爪的末端轉動連接在所述第一銷軸上，所述棘爪的前端與所述棘輪配合，所述彈簧的上下兩端分別與所述棘爪和棘輪相連接，在所述彈簧的拉動作用下，所述棘爪與所述棘輪保持貼合；通過電磁鐵的通電或斷電實現所述伸縮桿的伸縮，從而帶動所述棘爪脫離或貼合所述棘輪，當所述棘爪貼合所述棘輪時，能實現所述第二連桿相對所述第一連桿的單向轉動，所述電磁鐵的通電或斷電的控制是與所述膝關節驅動單元同步的。

所述電磁鐵的伸縮桿下端通過第三銷軸與所述棘爪轉動連接。

所述彈簧的上端通過第四銷軸與所述棘爪連接、下端通過第二銷軸與所述棘輪連接。

所述膝關節驅動單元包括盤式電機，所述盤式電機固定在所述第一連桿下端，所述盤式電機的轉動法蘭面與所述第一連桿上端固定連接，通過所述盤式電機來驅動所述第一連桿和第二連桿的相對轉動。

本發明相比現有技術具有以下優點：

本發明提供的一種用于外骨骼機器人的防摔自鎖機構,其通過電磁鐵的通電或斷電實現所述伸縮桿的伸縮，進而帶動棘爪脫離或貼合所述棘輪。當外骨骼機器人正常工作時，棘爪自動從棘輪上脫離，不影響外骨骼機器人的正常工作，滿足外骨骼機器人在通電時的自由度需求及靈活性；當外骨骼機器人突然斷電時，伸縮桿推動棘爪向棘輪貼合，此時由于棘爪與棘輪相嚙合，進行單向自鎖，限制了外骨骼機器人的大腿和小腿只能朝人站立的方向進行單向轉動，而不能朝相反的方向轉動，防止外骨骼機器人摔倒，能夠滿足外骨骼機器人穿戴者的斷電防摔，極大的保護了人的安全。該裝置具有結構簡單，布局緊湊，成本低廉、使用方便、容易加工、裝卸方便等優點。

附圖說明

圖1是本發明的立體結構示意圖。

圖2是本發明的主視圖。

圖中標號：1-電磁鐵，2-第一銷軸,3-棘輪，4-彈簧，5-第二銷軸,6-第二連桿，7-第一連桿，8-第三銷軸，9-第四銷軸,10-棘爪，11-盤式電機，12-伸縮桿。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

參見圖1和圖2，本實施例公開了一種用于外骨骼機器人的防摔自鎖機構,機器人包括作為大腿的第一連桿7、作為小腿的第二連桿6，第一連桿7和第二連桿6之間通過膝關節驅動單元轉動連接，膝關節驅動單元包括盤式電機11，盤式電機11固定在第一連桿7下端，盤式電機11的轉動法蘭面與第一連桿7上端固定連接，通過盤式電機11來驅動第一連桿7和第二連桿6的相對轉動。

防摔自鎖機構包括電磁鐵1、棘爪10、棘輪3、彈簧4，棘輪3固定設置在第二連桿6上端，電磁鐵1固定設置在第一連桿7上，電磁鐵1底部設有一個向下的伸縮桿12，伸縮桿12與電磁鐵1的觸頭連接，伸縮桿12下端通過第三銷軸8與棘爪10轉動連接。第一連桿7上固定設置有第一銷軸2，棘爪10的末端轉動連接在第一銷軸2上，棘爪10的前端與棘輪3配合，彈簧4的上下兩端分別與棘爪10和棘輪3相連接，彈簧4的上端通過第四銷軸9與棘爪10連接、下端通過第二銷軸5與棘輪3連接。在彈簧4的拉動作用下，棘爪10與棘輪3能保持更好的貼合。

通過電磁鐵1的通電或斷電實現伸縮桿12的伸縮，從而帶動棘爪10脫離或貼合棘輪3，當棘爪10貼合棘輪3時，能實現第二連桿6相對第一連桿7的單向轉動，電磁鐵1的通電或斷電的控制是與膝關節驅動單元同步的。

當盤式電機11通電正常工作時，電磁鐵1上電，伸縮桿12向上移動從而拉動棘爪10使其離開棘輪3，大腿和小腿實現相對轉動，正常工作。當盤式電機11突然斷電，電磁鐵1同時也失電，伸縮桿12向下移動從而推動棘爪10靠向棘輪3，并通過彈簧4迫使棘爪10回位與棘輪3緊密嚙合，限制大小腿的逆時針(即向大小腿彎曲狀態方向)相對轉動，允許大小腿順時針(即向大小腿豎直狀態方向)轉動。利用棘爪10與棘輪3的嚙合，實現單向自鎖，限制了外骨骼機器人的大腿和小腿只能朝人站立的方向進行單向轉動，而不能朝相反的方向轉動，防止外骨骼機器人摔倒，能夠滿足外骨骼機器人穿戴者的斷電防摔，極大的保護了人的安全。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。