本發(fā)明涉及機器人及其關節(jié)，尤其涉及外骨骼機器人及其髖關節(jié)。

背景技術：

目前，一些幫助人類攜帶更多負載的機器人在研制之中，這便是外骨骼機器人?！巴夤趋罊C器人”(exoskeletonrobot)是指套在人體外面的機器人，也稱“可穿戴的機器人”。外骨骼是指為生物提供保護和支持的堅硬外部,本來是指昆蟲或甲殼類動物身體外表的骨骼，具有支撐和保護作用。這里的外骨骼機器人是穿著人身上的一種助力裝備，它融合了傳感、控制、信息、融合、移動計算，為作為操作者的人提供一種可穿戴的機械機構的綜合技術，主要作用是增強人體機能，使人得負重能力大大增加。

目前助力型外骨骼機器人在結構上多采用的剛性連接設計，這樣的結構不夠柔性，不靈活。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種外骨骼機器人髖關節(jié)，其具有柔性。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種外骨骼機器人，其具有柔性的髖關節(jié)。

外骨骼機器人包括腰部構件、大腿構件及驅動大腿構件運動的大腿驅動關節(jié)，一種應用在該外骨骼機器人上的髖關節(jié)包括用于連接腰部構件的上連接件、用于連接大腿驅動關節(jié)的下連接件以及連接在上連接件和下連接件之間的彈性部件，所述腰部構件依次通過上連接件、彈性部件相對于下連接件進行上下運動。

所述彈性部件的長度方向的兩端分別對應連接上連接件和下連接件。

所述彈性部件的下端鉸接于下連接件。

所述鉸接的轉動軸線平行于人體的前后方向。

所述彈性部件包括彈簧銷以及套在彈簧銷外側的彈簧；所述彈簧銷的下端鉸接 于下連接件，所述上連接件滑動套裝在所述彈簧銷上并抵頂所述彈簧的上端。

所述彈簧銷的上端安裝有防止所述上連接件脫離于所述彈簧銷的限位件。

所述上連接件為滑套，所述彈簧銷為螺桿，所述彈簧為螺旋彈簧，所述螺桿的上端螺紋處安裝有防止所述滑套脫離于所述螺桿的螺母。

所述彈簧銷的下端連接有u形鉸接件，所述下連接件為片狀連接件，所述片狀連接件插入所述u形鉸接件內與u形鉸接件鉸接。

所述彈簧銷的下端開設有通孔，所述u形鉸接件的上端開設有螺栓孔，所述u形鉸接件通過螺栓安裝在螺栓孔、通孔內與彈簧銷固定連接。

所述下連接件包括固定連接的上連接片和下連接片，所述上連接片插入所述u形鉸接件內與u形鉸接件鉸接，所述下連接片用于固定連接所述大腿驅動關節(jié)并平行于人體前后方向。

外骨骼機器人，包括腰部構件、大腿構件、驅動大腿構件運動的大腿驅動關節(jié)、連接在大腿驅動關節(jié)與腰部構件之間的髖關節(jié)，所述髖關節(jié)為任一項上述的髖關節(jié)。

所述上連接件與腰部構件為一體設置。

根據(jù)本發(fā)明的外骨骼機器人及其髖關節(jié)，其中，腰部構件依次通過上連接件、彈性部件相對于下連接件進行上下運動，這樣構成柔性的髖關節(jié)設計，它可以使外骨骼機器人更貼合人體，不但實現(xiàn)了機器人腰部的動作功能，還可以使機器人的結構設計更加合理，使腿部關節(jié)產(chǎn)生的應變力達到最小化。

附圖說明

本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質和優(yōu)勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中：

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一實施例中外骨骼機器人的立體圖；

圖2為圖1中髖關節(jié)的局部分解視圖；

圖3為圖1中髖關節(jié)的主視圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更 多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下根據(jù)實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本發(fā)明的保護范圍。

需要注意的是，附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應該以此作為對本發(fā)明實際要求的保護范圍構成限制。

圖1所示的外骨骼機器人可以是一個完整的外骨骼機器人的全部或者部分，其根據(jù)需要可以增加上肢部件，以輔助人體實現(xiàn)上肢動作。在圖1中僅僅示出了機器人的執(zhí)行機構，其中的網(wǎng)絡系統(tǒng)、電池組、電機及減速器、傳感器等可以根據(jù)已有的設計來布置，圖1所示的外骨骼機器人可以幫助人行走、起立、坐下等。其作為動力輔助機器可以有廣泛的應用，例如軍事領域或者生活領域，例如可以設置成裝置的助力大小由控制系統(tǒng)設定，針對下肢癱瘓的顧客進行產(chǎn)品開發(fā)。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實施例中的外骨骼機器人包括腰部構件1、大腿構件3、小腿構件4以及腳部構件5，在圖1中的結構左右兩側對稱設置。腰部構件1與大腿構件3之間通過髖關節(jié)2、大腿驅動關節(jié)6連接，大腿構件3與小腿構件4通過小腿驅動關節(jié)7連接、小腿構件4與腳部構件5通過腳部驅動關節(jié)8連接。

髖關節(jié)2包括上連接件、下連接件和彈性部件。如圖2所示，上連接件為滑套22，下連接件包括上連接片26和下連接片27。彈性部件包括彈簧銷24以及套在彈簧銷外側的彈簧23。在圖2所示的優(yōu)選實施例中，彈性部件的長度方向的兩端分別對應連接上連接件和下連接件。在另一實施例中，不限于彈性部件的長度方向，只要有彈性部件來實現(xiàn)腰部構件可彈性地相對于上連接件進行上下運動即可。彈簧銷24的上端與固定在腰部構件1的滑套22滑動配合，其頂部連接有螺母21，用于防止彈簧銷24與滑套22脫落?；?2可以與腰部構件1做成一體。

繼續(xù)參照圖2，彈簧銷24的下端與上連接片26鉸接，其鉸接的軸線平行于y軸，y軸通常在行業(yè)內被定義為人體的前后方向，該鉸接有利于實現(xiàn)大腿構件的轉動自由度。上連接片26進一步固定連接在下連接片27上，下連接片27固定在大腿驅動關節(jié)6上，平行于人體的前后方向，以利于大腿驅動關節(jié)6驅動大腿構件3運動。下連接片27、上連接片26以及彈簧銷24的下端可以做成一體，從制造的角度而言，將其分體制造，制造工藝更為簡單。下連接片27、上連接片26也可以視為大腿驅動關節(jié)6上的固定部件。

彈簧銷24可以是螺桿，其頂端與螺母21連接，螺桿下側末端再焊接或者過盈配合或者其他剛性連接方式連接著第三連接件25，第三連接件25通常呈u形，銷251貫穿第三連接件25以及插入到第三連接件25中的上連接片26，從而形成鉸接。在優(yōu)選的實施例中，彈簧銷24的下端開設有通孔，第三連接件25的上端開設有螺栓孔，第三連接件25通過螺栓安裝在第三連接件25的螺栓孔、彈簧銷24的通孔內與彈簧銷24固定連接，以方便拆卸。

如圖3所示，彈簧23由滑套22或者腰部構件1壓縮，其彈性變形的行程具有一定限制，圖3所示的結構包含四個自由度，兩側的彈簧銷24、彈簧23形成的兩個滑動自由度，以及銷251鉸接上連接件26、第三連接件25形成的兩個轉動自由度。髖關節(jié)的連接組件由彈簧銷24和彈簧23實現(xiàn)了柔性連接，但是可以理解到該關節(jié)不僅實現(xiàn)了柔性連接，同時即便該柔性連接可以有兩個自由度而不會使結構不穩(wěn)定。這種設計，使外骨骼機器人更貼近人體的骨骼結構，通過彈簧銷24下部與大腿構件3豎直方向的鉸接，實現(xiàn)大腿構件3的轉動，另外在彈簧銷24處加入彈簧23，可實現(xiàn)大腿構件3與腰部構件1的柔性連接，該設計很好的避免了機器人在動作過程中的驅動冗余問題，使機器人各關節(jié)受力更加均勻，穩(wěn)定性更好；由于在彈性部件的長度方向的兩端分別對應連接上連接件和下連接件，彈性部件在彈性部件的長度方向具有彈性，且彈性部件的下端鉸接于下連接件，這樣構成柔性的髖關節(jié)設計，它可以使外骨骼機器人更貼合人體，不但實現(xiàn)了機器人腰部的動作功能，還可以使機器人的結構設計更加合理，使腿部關節(jié)產(chǎn)生的應變力達到最小化。

在本發(fā)明的其他實施例中，彈簧銷24的頂端的螺母在一些場合可以取消，例如彈簧銷24足夠長，或者螺母可以替換為鉚接件或者其他限位結構。

在本發(fā)明的其他實施例中，彈簧銷24和彈簧23可以替換為其他的彈性部件，該彈性部件僅在長度方向具有彈性。

可以理解的是，除非另有定義，否則本文中所使用的所有技術術語具有與本領域的普通技術人員通常所理解的相同的含義。本申請案中描述了特定作用、裝置，但與本文中所述的作用和裝置類似或等價的任何機構可在本技術的實踐中使用。盡管已相當詳細地且通過說明來描述技術的實施方式，但所述說明僅用于清楚地理解，且并非意在限制。已在描述中使用各種術語來傳達對本 技術的理解，應理解，所述各種術語的含義延伸到各種術語的常見語言或語法變化或形式。也應理解，當術語是指裝置或設備時，所述術語或名稱作為當代的實例而提供，且本技術步驟不受所述文字范圍的限制。已使用的術語將被理解為已由現(xiàn)今當代術語描述，這些術語可合理地理解為當代術語或當代術語所包含的體系子集命名的衍生物。進一步地，盡管為促成提供對技術的理解，例如關于外骨骼機器人的研究，已提出一些理論思考，但修正權利要求書不受所述理論的限制。此外，在不脫離所公開技術的范圍的情況下，技術的任何實施方式的任何一個或多個特征可與技術的任一實施方式的任何一個或多個其他特征組合。更進一步地，應理解，本技術不限于已為了例證而闡述的實施方式，但本技術僅由對本專利申請案所附權利要求書的公平解讀來定義，包括將本技術的每一元件有權享有的整個范圍的同等效力。