本實(shí)用新型涉及可穿戴設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

近年來，針對(duì)老年人和下肢有運(yùn)動(dòng)障礙的病人進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的外骨骼機(jī)器人得到了應(yīng)用和推廣，它突破傳統(tǒng)康復(fù)訓(xùn)練方法，將機(jī)器人主動(dòng)控制技術(shù)和假肢“助走”功能結(jié)合，佩戴于肢體殘疾人身上進(jìn)行步態(tài)康復(fù)訓(xùn)練。傳統(tǒng)的外骨骼機(jī)器人通常用于對(duì)身體存在殘疾或者骨折病人的康復(fù)訓(xùn)練，存在使用功能單一的缺陷。

公開號(hào)為CN102670377A的中國發(fā)明專利公開了“一種外骨骼可穿戴式下肢康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人裝置”，其僅僅是一種人體腰部以下的部位進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練的醫(yī)療康復(fù)裝置，且腳踏板無法適應(yīng)人體在行走過程中腳掌與腳跟會(huì)形成周期性的扭轉(zhuǎn)的特性，從而導(dǎo)致患者使用非常不舒適且存在康復(fù)效果不佳的問題；同時(shí)也存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜笨重的缺陷。授權(quán)公告號(hào)為CN101810533B的中國發(fā)明專利公開了“助行外骨骼康復(fù)機(jī)器人”，其雖然能夠?qū)崿F(xiàn)輔助行走的功能，但是同樣存在機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高的缺陷。

更重要的是，傳統(tǒng)的外骨骼機(jī)器人為了保證使用者的身體姿態(tài)，通常會(huì)關(guān)節(jié)部位(例如膝蓋、髖關(guān)節(jié))采用大量的復(fù)雜的轉(zhuǎn)軸機(jī)構(gòu)或者價(jià)格昂貴的傳感儀來檢測(cè)人體姿態(tài)，以通過伺服機(jī)構(gòu)等機(jī)械結(jié)構(gòu)來調(diào)整外骨骼之間的相對(duì)位置關(guān)系。顯然，上述現(xiàn)有技術(shù)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高的缺陷；并且在外骨骼機(jī)器人意外掉電時(shí)，上述機(jī)電一體化機(jī)構(gòu)無法完成校正動(dòng)作，導(dǎo)致外骨骼機(jī)器人存在坍塌、傾覆的風(fēng)險(xiǎn)。

有鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)予以改進(jìn)，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于公開一種外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)，用以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，降低制造成本，提高裝配該自鎖關(guān)節(jié)的外骨骼機(jī)器人使用的可靠性與安全性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)，包括：呈圓柱狀且內(nèi)部中空的外殼，以及相對(duì)于外殼轉(zhuǎn)動(dòng)的樞轉(zhuǎn)部；所述外殼的圓弧面上開設(shè)有弧形開口，在所述弧形開口的兩側(cè)分布對(duì)稱設(shè)置且被外殼收容的固定塊、驅(qū)動(dòng)彈簧、滑塊、止回彈塊、止回基座、復(fù)位彈簧、磁性件及繼電器；所述外殼的圓形端部的內(nèi)部開設(shè)有用于夾持滑塊的兩個(gè)平行布置的滑槽；所述止回彈塊與止回基座鉸接，樞轉(zhuǎn)部與位于自鎖關(guān)節(jié)下方的支撐桿連接，支撐桿從弧形開口處伸出外殼的外側(cè)；所述固定塊通過驅(qū)動(dòng)彈簧連接滑塊，所述復(fù)位彈簧設(shè)置在止回彈塊與止回基座之間，以向止回彈塊提供徑向彈力；向繼電器短暫通電以形成磁極并吸引磁件，以帶動(dòng)止回彈塊以樞轉(zhuǎn)部為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊在驅(qū)動(dòng)彈簧的驅(qū)動(dòng)下沿滑槽滑動(dòng)并夾緊支撐桿；當(dāng)停止向繼電器通電后，繼電器消磁，以使止回彈塊在復(fù)位彈簧的驅(qū)動(dòng)下復(fù)位，以限制滑塊在滑槽內(nèi)的滑動(dòng)并通過止回彈塊夾緊支撐桿。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述滑塊面向弧形開口的側(cè)面包覆緩沖層。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述緩沖層為毛氈或者橡膠。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述弧形開口的圓心角為20～270度。

作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述弧形開口的圓心角為90度～180度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：通過本實(shí)用新型，外骨骼機(jī)器人在主電源系統(tǒng)意外掉電后，可通過該自鎖關(guān)節(jié)對(duì)支撐桿進(jìn)行自鎖，提高了該外骨骼機(jī)器人的安全性與可靠性，并實(shí)現(xiàn)了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)并降低制造成本的目的，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)的立體圖；

圖2為沿圖1中所出的外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)中的弧形開口處的橫截面示意圖；

圖3為圖2中標(biāo)號(hào)為A處的放大圖；

圖4為滑塊夾持支撐桿時(shí)沿圖3中視角B方向的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為裝配有外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)的一種外骨骼機(jī)器人的立體圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明，但應(yīng)當(dāng)說明的是，這些實(shí)施方式并非對(duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所作的功能、方法、或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

請(qǐng)參圖1至圖5所示出的本實(shí)用新型一種外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)的一種具體實(shí)施方式。

參圖5所示，該外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)40安裝于外骨骼機(jī)器人中能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的關(guān)節(jié)點(diǎn)。具體的，在圖5中可在該外骨骼機(jī)器人的髖關(guān)節(jié)及膝關(guān)節(jié)處分別安裝一個(gè)自鎖關(guān)節(jié)40，用以實(shí)現(xiàn)在該外骨骼機(jī)器人的主電源系統(tǒng)意外斷電后，通過該自鎖關(guān)節(jié)40的自鎖功保持腿部呈直立狀態(tài)，從而確保整個(gè)外骨骼機(jī)器人不發(fā)生傾覆，提高外骨骼機(jī)器人使用的安全性與可靠性。

具體的，在本實(shí)施方式中，該外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)40，包括：呈圓柱狀且內(nèi)部中空的外殼401，以及相對(duì)于外殼401轉(zhuǎn)動(dòng)的樞轉(zhuǎn)部427，樞轉(zhuǎn)部427設(shè)置于外殼401的內(nèi)部。外殼401與位于上方的支撐桿501固定連接或者呈一體式結(jié)構(gòu)，樞轉(zhuǎn)部427中設(shè)置有轉(zhuǎn)軸426。轉(zhuǎn)軸426的延伸方向與外殼401的圓弧面的延伸方向平行設(shè)置，并與支撐桿501保持垂直狀態(tài)。

外殼401的圓弧面上開設(shè)有弧形開口425，在所述弧形開口425的兩側(cè)分布對(duì)稱設(shè)置且被外殼401收容的固定塊413、驅(qū)動(dòng)彈簧414、滑塊420、止回彈塊415、止回基座410、復(fù)位彈簧416、磁性件418及繼電器K1(繼電器K2)。位于該自鎖關(guān)節(jié)40下方的支撐桿501與樞轉(zhuǎn)部427呈一體式結(jié)構(gòu)。樞轉(zhuǎn)部427以轉(zhuǎn)軸426為轉(zhuǎn)動(dòng)軸部，以實(shí)現(xiàn)支撐桿501在弧形開口425中相對(duì)于自鎖關(guān)節(jié)40實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。該固定塊413與止回基座410均設(shè)置于外殼401的內(nèi)部并與外殼401固定設(shè)置。該磁性件418可選用鐵或者鎳制成。

同時(shí)，該弧形開口425的圓心角為20～270度，并進(jìn)一步優(yōu)選為90度～180度?；⌒伍_口425的寬度大于該支撐桿501在弧形開口425中自由轉(zhuǎn)動(dòng)方向內(nèi)的寬度，并在兩側(cè)形成約1mm的間隙，從而確保支撐桿501在弧形開口425中進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)的靈活性。

參圖2至圖4所示，該外殼401的圓形端部的內(nèi)部開設(shè)有用于夾持滑塊420的兩個(gè)平行布置的滑槽402。具體的，該滑槽402設(shè)置在如圖1所示出的外殼401的兩個(gè)平行布置的圓形端面的內(nèi)部。

止回彈塊415與止回基座410通過樞轉(zhuǎn)部4151實(shí)現(xiàn)鉸接，樞轉(zhuǎn)部4151與位于自鎖關(guān)節(jié)40下方的支撐桿501連接。支撐桿501從弧形開口425處伸出外殼401的外側(cè)。固定塊413通過驅(qū)動(dòng)彈簧414連接滑塊420。

具體的，該滑塊420的橫向兩側(cè)設(shè)置與滑槽402的橫截面形狀相配合的凸肋421，凸肋421可受控于驅(qū)動(dòng)彈簧414在滑槽402中自由滑動(dòng)。優(yōu)選的，該凸肋421與滑槽402的橫截面形狀可為半圓形，也可為矩形或者其他形狀，只要能夠?qū)崿F(xiàn)滑塊420被外殼401所夾持并能夠作圓弧形自由轉(zhuǎn)動(dòng)即可。

復(fù)位彈簧416設(shè)置在止回彈塊415與止回基座410之間，以向止回彈塊415提供徑向彈力。該外骨骼機(jī)器人配置有兩套電源系統(tǒng)，一套為主電源系統(tǒng)，另一套為備用電源系統(tǒng)。繼電器K1(繼電器K2)處于常閉狀態(tài)，從而使得繼電器K1的輸出端419不形成磁性，從而無法吸引磁性件418。止回彈塊415在復(fù)位彈簧416的作用下，徑向向內(nèi)張開，從而利用其表面所配置的斜面抵住止回彈塊415沿滑槽402向支撐桿501的方向運(yùn)動(dòng)。

備用電源系統(tǒng)向繼電器K1(繼電器K2)短暫通電以形成磁極并吸引磁件418，以帶動(dòng)止回彈塊415以樞轉(zhuǎn)部4151為軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊420在驅(qū)動(dòng)彈簧414的驅(qū)動(dòng)下沿滑槽402滑動(dòng)并夾緊支撐桿501；當(dāng)停止向繼電器通電后，繼電器K1消磁，以使止回彈塊415在復(fù)位彈簧416的驅(qū)動(dòng)下復(fù)位，以限制止滑塊420在滑槽402內(nèi)的滑動(dòng)并通過止回彈塊415夾緊支撐桿501。

具體的，該主電源系統(tǒng)及備用電源系統(tǒng)可放置在如5所示的外骨骼機(jī)器人的背包中。

當(dāng)主電源系統(tǒng)斷電后，備用電源系統(tǒng)可在瞬間向繼電器K1供電，使繼電器K1的輸出端419形成磁性，從而吸引磁性件418，從而克服復(fù)位彈簧416的彈力，以使止回彈塊415沿著滑槽402向支撐桿501的方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)滑塊420越過止回彈塊415的頂點(diǎn)后，備用電源系統(tǒng)停止向繼電器K1的供電，從而使繼電器K1的輸出端419掉磁，使止回彈塊415與磁性件418分離，并在復(fù)位彈簧416的驅(qū)動(dòng)下，止回彈塊415徑向向內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，以通過抵靠面4171頂住滑塊420，滑塊420頂住支撐桿501。

從而通過上述對(duì)稱設(shè)置的固定塊413、驅(qū)動(dòng)彈簧414、滑塊420、止回彈塊415、止回基座410、復(fù)位彈簧416、磁性件418及繼電器K1(繼電器K2)，實(shí)現(xiàn)了在外骨骼機(jī)器人在主電源系統(tǒng)掉電后，通過該自鎖關(guān)節(jié)40將支撐桿501夾緊，以防止外骨骼機(jī)器人的傾倒，從而提高了外骨骼機(jī)器人的安全性與可靠性。

在本實(shí)施方式中，該滑塊420面向弧形開口425的側(cè)面包覆緩沖層，該緩沖層為毛氈或者橡膠。緩沖層可包覆在抵靠面4171上，從而消除對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)滑塊420相向運(yùn)動(dòng)并加緊支撐桿501時(shí)對(duì)支撐桿501所造成的沖擊及噪音，進(jìn)一步提高該外骨骼機(jī)器人的自鎖關(guān)節(jié)40的舒適性及安全性。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。