本發(fā)明涉及用于助行的外骨骼機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前下肢外骨骼機(jī)器人，就驅(qū)動模式而言，主要有鏈條驅(qū)動式、氣動式、液壓驅(qū)動式、四連桿機(jī)構(gòu)、減速電機(jī)直接驅(qū)動等硬體機(jī)械驅(qū)動模式。這些驅(qū)動模式具有一個共同的特點，就是各關(guān)節(jié)均配有驅(qū)動電機(jī)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)體積大、重量重等不足。

中國發(fā)明專利CN 102327173 A外骨骼可穿戴下肢康復(fù)機(jī)器人，是利用諧波減速器作為驅(qū)動單元來實現(xiàn)關(guān)節(jié)的運動，由于諧波減速器具有一定的可逆性，即不具有完全自鎖功能，使用者長久地站立時可能出現(xiàn)失穩(wěn)缺陷，而帶來安全隱患。

中國發(fā)明專利CN 1586434 A可穿戴式的下肢步行外骨骼，是利用液壓缸來驅(qū)動連桿從而實現(xiàn)關(guān)節(jié)運動，結(jié)構(gòu)松散龐大，整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量偏重，不適合便攜和穿戴。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)，將各個關(guān)節(jié)驅(qū)動的動力裝置集中在人體的腰部，以減輕外骨骼機(jī)器人下肢的重量。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)，所述外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動組件、驅(qū)動絞盤、關(guān)節(jié)絞盤和驅(qū)動線；所述驅(qū)動組件具有輸出軸，所述驅(qū)動絞盤通過單向軸承連接在所述輸出軸上，所述驅(qū)動組件驅(qū)動所述驅(qū)動絞盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動；所述關(guān)節(jié)絞盤設(shè)置在相應(yīng)的關(guān)節(jié)處；所述驅(qū)動線同時纏繞在所述驅(qū)動絞盤和所述關(guān)節(jié)絞盤的外部；所述驅(qū)動絞盤的轉(zhuǎn)動帶動纏繞在其外部的所述驅(qū)動線作纏繞運動，通過所述驅(qū)動線帶動所述關(guān)節(jié)絞盤進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動相應(yīng)的關(guān)節(jié)運動。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述驅(qū)動絞盤和所述關(guān)節(jié)絞盤均為圓柱體，所述驅(qū)動絞盤及所述關(guān)節(jié)絞盤的圓柱表面均設(shè)有螺旋槽，所述螺旋槽用于所述驅(qū)動線的纏繞和導(dǎo)向。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述驅(qū)動絞盤由能分離的兩段圓柱體軸向?qū)咏M成；第一段圓柱體與第二段圓柱體相對的對接端面上均設(shè)有壓緊凹槽；所述驅(qū)動線的一部分嵌入所述壓緊凹槽內(nèi)并被所述兩段圓柱體壓緊，所述驅(qū)動線的另一部分纏繞在所述驅(qū)動絞盤及所述關(guān)節(jié)絞盤的所述螺旋槽內(nèi)。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述驅(qū)動線為環(huán)形柔性線。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述驅(qū)動線為直線型柔性線，所述驅(qū)動線的兩端分別固定有圓柱接頭，所述驅(qū)動線拉直狀態(tài)時所述圓柱接頭的軸線與所述驅(qū)動線垂直。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述第一段圓柱體與第二段圓柱體的對接端面上還設(shè)有接頭卡槽，所述驅(qū)動線第一端的所述圓柱接頭嵌入到所述第一段圓柱體的所述接頭卡槽內(nèi)；所述驅(qū)動線第二端的所述圓柱接頭嵌入到所述第二段圓柱體的所述接頭卡槽內(nèi)；所述壓緊凹槽一端連接所述接頭卡槽，另一端連接到所述驅(qū)動絞盤的所述螺旋槽，使所述驅(qū)動線順著所述螺旋槽的旋向伸出到所述驅(qū)動絞盤的外部。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述第一段圓柱體與所述第二段圓柱體的對接端面之間還設(shè)有壓緊墊片，所述壓緊墊片用于輔助壓緊嵌入到所述壓緊凹槽內(nèi)的所述驅(qū)動線。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)還包括定滑輪組件和張緊機(jī)構(gòu)，所述定滑輪組件包括至少一個定滑輪，所述定滑輪組件用于支撐和導(dǎo)向所述驅(qū)動線；所述張緊機(jī)構(gòu)用于向所述驅(qū)動線施加張緊力。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述驅(qū)動組件包括髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)；所述驅(qū)動絞盤包括髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤；所述關(guān)節(jié)絞盤包括髖關(guān)節(jié)絞盤和膝關(guān)節(jié)絞盤；所述驅(qū)動線包括髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤分別通過第一單向軸承和第二單向軸承連接在所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的輸出軸和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的輸出軸上；所述髖關(guān)節(jié)絞盤和所述膝關(guān)節(jié)絞盤分別設(shè)在髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)處；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線同時纏繞在所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤和所述髖關(guān)節(jié)絞盤的外部，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線同時纏繞在所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤和所述膝關(guān)節(jié)絞盤的外部；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤通過所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線帶動所述髖關(guān)節(jié)絞盤進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤通過所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線帶動所述膝關(guān)節(jié)絞盤進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤由能分離的第一段圓柱體與第二段圓柱體軸向?qū)咏M成；所述第一段圓柱體與第二段圓柱體的對接端面上均設(shè)有第一壓緊凹槽；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的圓柱表面設(shè)有第一螺旋槽，所述第一螺旋槽用于所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線的纏繞和導(dǎo)向；

所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤由能分離的第三段圓柱體與第四段圓柱體軸向?qū)咏M成；所述第三段圓柱體與第四段圓柱體的對接端面上均設(shè)有第二壓緊凹槽；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的圓柱表面設(shè)有第二螺旋槽，所述第二螺旋槽用于所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線的纏繞和導(dǎo)向。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述髖關(guān)節(jié)絞盤為圓柱體，所述髖關(guān)節(jié)絞盤的圓柱表面設(shè)有第三螺旋槽；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線的一部分嵌入所述第一壓緊凹槽內(nèi)并被壓緊固定，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線的另一部分纏繞在所述第一螺旋槽及所述第三螺旋槽內(nèi)；

所述膝關(guān)節(jié)絞盤為圓柱體，所述膝關(guān)節(jié)絞盤的圓柱表面設(shè)有第四螺旋槽；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線的一部分嵌入所述第二壓緊凹槽內(nèi)并被壓緊固定，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線的另一部分纏繞在所述第二螺旋槽及所述第四螺旋槽內(nèi)。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線及所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線均為直線型柔性線，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線的兩端分別固定有第一圓柱接頭，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線拉直狀態(tài)時所述第一圓柱接頭的軸線與所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線垂直；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線的兩端分別固定有第二圓柱接頭，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線拉直狀態(tài)時所述第二圓柱接頭的軸線與所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線垂直。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述第一段圓柱體與第二段圓柱體的對接端面上設(shè)有第一接頭卡槽，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線第一端的所述第一圓柱接頭嵌入到所述第一段圓柱體的所述第一接頭卡槽內(nèi)；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線第二端的所述第一圓柱接頭嵌入到所述第二段圓柱體的所述第一接頭卡槽內(nèi)；所述第一壓緊凹槽一端連接所述第一接頭卡槽，另一端連接到所述第一螺旋槽，使所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線順著所述第一螺旋槽的旋向伸出到所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的外部；

所述第三段圓柱體與第四段圓柱體的對接端面上設(shè)有第二接頭卡槽，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線第一端的所述第二圓柱接頭嵌入到所述第三段圓柱體的所述第二接頭卡槽內(nèi)；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線第二端的所述第二圓柱接頭嵌入到所述第四段圓柱體的所述第二接頭卡槽內(nèi)；所述第二壓緊凹槽一端連接所述第二接頭卡槽，另一端連接到所述第二螺旋槽，使所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線順著所述第二螺旋槽的旋向伸出到所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的外部。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述髖關(guān)節(jié)絞盤為階梯狀圓柱體，所述髖關(guān)節(jié)絞盤的中部為大直徑段，所述大直徑段的圓柱表面設(shè)置所述第三螺旋槽；所述髖關(guān)節(jié)絞盤的兩端為小直徑段，兩端的所述小直徑段上分別套設(shè)有分離定滑輪，所述分離定滑輪抵靠在所述大直徑段的端面并能相對所述髖關(guān)節(jié)絞盤轉(zhuǎn)動，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線分別繞過兩端的所述分離定滑輪，所述分離定滑輪將所述髖關(guān)節(jié)絞盤的轉(zhuǎn)動與所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線的運動相互分離。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，在所述大直徑段的端面與所述分離定滑輪之間還設(shè)有減摩墊片。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)還包括髖關(guān)節(jié)支撐座和髖關(guān)節(jié)支撐蓋；所述髖關(guān)節(jié)支撐座包括座底和座體側(cè)壁，所述座體側(cè)壁垂直所述座底并圍繞在所述座底四周形成一側(cè)敞口的盒體結(jié)構(gòu)；所述髖關(guān)節(jié)支撐蓋蓋在所述座體側(cè)壁上；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)固定在所述座底并垂直伸出在所述髖關(guān)節(jié)支撐座外部，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的輸出軸和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)的輸出軸伸入所述髖關(guān)節(jié)支撐座內(nèi)；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤、所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤和所述髖關(guān)節(jié)絞盤均位于所述髖關(guān)節(jié)支撐座內(nèi)。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述座體側(cè)壁在所述髖關(guān)節(jié)支撐座的一端部斷開形成驅(qū)動線出口端；所述髖關(guān)節(jié)絞盤設(shè)在所述驅(qū)動線出口端；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線從所述驅(qū)動線出口端伸出；所述座體側(cè)壁上對應(yīng)所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線的位置設(shè)有第一張緊機(jī)構(gòu)，所述座體側(cè)壁上對應(yīng)所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線的位置設(shè)有第二張緊機(jī)構(gòu)。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述第一張緊機(jī)構(gòu)和所述第二張緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同，均包括張緊擺動臂、張緊滑輪和張緊力調(diào)節(jié)桿；所述張緊擺動臂的一端鉸接在所述座體側(cè)壁上，另一端轉(zhuǎn)動連接所述張緊滑輪形成擺動端；所述座體側(cè)壁上設(shè)有螺紋孔，所述張緊力調(diào)節(jié)桿螺紋連接在所述螺紋孔中，所述張緊力調(diào)節(jié)桿一端位于所述座體側(cè)壁外面，另一端抵靠在所述張緊擺動臂上。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述座底上設(shè)有第一定滑輪，所述第一定滑輪用于支撐所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線；兩個所述分離定滑輪的下方分別設(shè)有第二定滑輪和第三定滑輪，所述第二定滑輪和所述第三定滑輪同軸設(shè)置；所述膝關(guān)節(jié)絞盤上方設(shè)有第四定滑輪和第五定滑輪，所述第四定滑輪和所述第五定滑輪同軸設(shè)置；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線從所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤伸出后繞過所述分離定滑輪、所述第二定滑輪、所述第四定滑輪、所述膝關(guān)節(jié)絞盤、所述第五定滑輪、所述第三定滑輪、所述分離定滑輪、所述第一定滑輪后回到所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤。

在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述髖關(guān)節(jié)絞盤的轉(zhuǎn)動方向與所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的轉(zhuǎn)動方向一致，所述第三螺旋槽的旋向與所述第一螺旋槽的旋向相反；所述膝關(guān)節(jié)絞盤的轉(zhuǎn)動方向與所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的轉(zhuǎn)動方向相反，所述第四螺旋槽與所述第二螺旋槽的旋向一致。

由上所述，本發(fā)明的外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)，其驅(qū)動組件可以集中布置于腰部，只在各個關(guān)節(jié)處設(shè)置關(guān)節(jié)絞盤，通過驅(qū)動線纏繞驅(qū)動絞盤和關(guān)節(jié)絞盤，通過驅(qū)動組件帶動驅(qū)動絞盤轉(zhuǎn)動，利用驅(qū)動線來帶動各關(guān)節(jié)處的關(guān)節(jié)絞盤同步運動，以實現(xiàn)外骨骼機(jī)器人的起坐行走等步態(tài)運動。簡化了各個關(guān)節(jié)處的結(jié)構(gòu)，減輕了外骨骼機(jī)器人下肢的重量。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1：為本發(fā)明線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：為本發(fā)明線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)的主視圖。

圖3：為圖2中A-A截面的剖視圖。

圖4：為本發(fā)明中髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5：為圖4中B-B截面的剖視圖。

圖6：為圖4中C-C截面的剖視圖。

圖7：為本發(fā)明中膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8：為圖7中D-D截面的剖視圖。

圖9：為圖7中E-E截面的剖視圖。

圖10：為本發(fā)明中髖關(guān)節(jié)絞盤的結(jié)構(gòu)剖視圖。

圖11：為本發(fā)明中髖關(guān)節(jié)絞盤的分解示意圖。

圖12：為本發(fā)明中膝關(guān)節(jié)絞盤的結(jié)構(gòu)剖視圖。

具體實施方式

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。

實施例一

本發(fā)明提供了一種外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)，所述外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動組件、驅(qū)動絞盤、關(guān)節(jié)絞盤和驅(qū)動線。所述驅(qū)動組件具有輸出軸，所述驅(qū)動絞盤通過單向軸承連接在所述輸出軸上，單向軸承為現(xiàn)有技術(shù)，在此不做描述。所述驅(qū)動組件驅(qū)動所述驅(qū)動絞盤進(jìn)行轉(zhuǎn)動；設(shè)置單向軸承的目的是使驅(qū)動絞盤相對驅(qū)動組件輸出軸反向轉(zhuǎn)動時不會對驅(qū)動組件產(chǎn)生干涉。驅(qū)動組件可以采用電機(jī)或電機(jī)與減速裝置的總成。所述關(guān)節(jié)絞盤設(shè)置在外骨骼機(jī)器人相應(yīng)的關(guān)節(jié)處，關(guān)節(jié)絞盤與關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中的其它部件配合，使關(guān)節(jié)絞盤的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為關(guān)節(jié)的運動。所述驅(qū)動線同時纏繞在所述驅(qū)動絞盤和所述關(guān)節(jié)絞盤的外部，通過驅(qū)動線與驅(qū)動絞盤和關(guān)節(jié)絞盤之間的摩擦力來進(jìn)行傳動，驅(qū)動線纏繞的圈數(shù)應(yīng)滿足有足夠的摩擦力而不產(chǎn)生滑動的要求；所述驅(qū)動絞盤的轉(zhuǎn)動帶動纏繞在其外部的所述驅(qū)動線作纏繞運動，通過所述驅(qū)動線帶動所述關(guān)節(jié)絞盤進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動相應(yīng)的關(guān)節(jié)運動；驅(qū)動絞盤為主動輪，各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸為從動輪，驅(qū)動線實現(xiàn)類似于皮帶的作用，帶動各關(guān)節(jié)正反擺動運動。根據(jù)各個關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)動關(guān)系，可以通過改變驅(qū)動線在驅(qū)動絞盤和關(guān)節(jié)絞盤上的纏繞方向來控制驅(qū)動絞盤和關(guān)節(jié)絞盤之間轉(zhuǎn)動方向是一致還是相反。這樣的設(shè)計可以使控制各個關(guān)節(jié)運動的驅(qū)動組件集中設(shè)置在外骨骼機(jī)器人的腰部，從而簡化了各個驅(qū)動關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)，減輕了外骨骼機(jī)器人下肢的重量。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動絞盤和所述關(guān)節(jié)絞盤均采用圓柱體形狀，所述驅(qū)動絞盤及所述關(guān)節(jié)絞盤的圓柱表面均設(shè)有螺旋槽，螺旋槽從圓柱表面的一端盤旋環(huán)繞到另一端，所述螺旋槽用于所述驅(qū)動線的纏繞和導(dǎo)向，同時可以提高驅(qū)動線與驅(qū)動絞盤和關(guān)節(jié)絞盤之間的摩擦力，提高關(guān)節(jié)的傳動效率。螺旋槽的橫截面可以采用圓形截面、三角形截面、矩形截面、梯形截面、橢圓形截面以及異形截面等。本實施例采用圓形截面的螺旋槽。相應(yīng)的驅(qū)動線可以采用封閉的環(huán)形柔性線，也可以采用斷開的直線型柔性線。本實施例采用直線型柔性線，所述驅(qū)動線的每一端分別固定一個圓柱接頭，所述驅(qū)動線拉直狀態(tài)時所述圓柱接頭的軸線與所述驅(qū)動線垂直，其接頭處相當(dāng)于丁字形。其中柔性線的材料可以是非金屬絲、線、繩,也可以是金屬絲、線、繩；本實施例采用鋼絲繩。

進(jìn)一步，所述驅(qū)動絞盤由能分離的兩段圓柱體軸向?qū)咏M成，兩段圓柱體對稱，對接后通過螺釘軸向緊固在一起。第一段圓柱體與第二段圓柱體相對的對接端面上均設(shè)有壓緊凹槽；所述驅(qū)動線的一部分嵌入所述壓緊凹槽內(nèi)并被所述兩段圓柱體壓緊固定，不會產(chǎn)生滑動，所述驅(qū)動線的另一部分纏繞在所述驅(qū)動絞盤及所述關(guān)節(jié)絞盤的所述螺旋槽內(nèi)。所述第一段圓柱體與第二段圓柱體的對接端面上還設(shè)有接頭卡槽，所述驅(qū)動線第一端的所述圓柱接頭嵌入到所述第一段圓柱體的所述接頭卡槽內(nèi)，所述驅(qū)動線第二端的所述圓柱接頭嵌入到所述第二段圓柱體的所述接頭卡槽內(nèi)；嵌入時圓柱接頭的軸向垂直于對接端面，通過圓柱接頭卡接在接頭卡槽內(nèi)使驅(qū)動線在受到較大拉力時也不會產(chǎn)生滑動。所述壓緊凹槽一端連接所述接頭卡槽，另一端連接到所述驅(qū)動絞盤的所述螺旋槽。壓緊凹槽根據(jù)驅(qū)動線纏繞的方向設(shè)置成曲線形，使所述驅(qū)動線順著所述螺旋槽的旋向伸出到所述驅(qū)動絞盤的外部，進(jìn)而纏繞在螺旋槽內(nèi)。本實施例中，壓緊凹槽為S形走向。為進(jìn)一步增加壓緊力，所述第一段圓柱體與所述第二段圓柱體的對接端面之間還設(shè)有壓緊墊片，所述壓緊墊片用于輔助壓緊嵌入到所述壓緊凹槽內(nèi)的所述驅(qū)動線。壓緊墊片的形狀與對接面的形狀一致，需要開設(shè)穿孔的地方開設(shè)有穿孔。

進(jìn)一步，所述外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)還包括定滑輪組件和張緊機(jī)構(gòu)。所述定滑輪組件包括至少一個定滑輪，所述定滑輪組件用于支撐和導(dǎo)向所述驅(qū)動線。驅(qū)動絞盤和關(guān)節(jié)絞盤上的螺旋槽的旋向可以一致也可以相反，驅(qū)動線繞過定滑輪后可以產(chǎn)生換向，驅(qū)動線通過以上的方向變化組合來適應(yīng)不同關(guān)節(jié)運動關(guān)系的情況。所述張緊機(jī)構(gòu)用于向所述驅(qū)動線施加張緊力，防止驅(qū)動線變松而影響傳動效率。

實施例二

本實施例是在實施例一的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的外骨骼機(jī)器人的一個應(yīng)用實例。外骨骼機(jī)器人具有腰肩綁縛系統(tǒng)和下肢運動系統(tǒng)，下肢運動系統(tǒng)中設(shè)有本發(fā)明的線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)2.1、大腿運動部件、小腿運動部件。腰肩綁縛系統(tǒng)的兩側(cè)各固定有一套所述線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)2.1。大腿運動部件與所述線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)2.1之間由髖關(guān)節(jié)連接，大腿運動部件和小腿運動部件通過膝關(guān)節(jié)連接。

如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明的外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)2.1包括髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19和髖關(guān)節(jié)支撐蓋2.1.20；所述髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19包括座底和座體側(cè)壁，所述座體側(cè)壁垂直所述座底并在底座的一側(cè)圍繞在所述座底四周，形成一側(cè)敞口的盒體結(jié)構(gòu)；所述髖關(guān)節(jié)支撐蓋2.1.20蓋在所述座體側(cè)壁上，將髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19一側(cè)的敞口遮蓋。其中驅(qū)動組件包括髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1；所述驅(qū)動絞盤包括髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9；所述關(guān)節(jié)絞盤包括髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6和膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11；所述驅(qū)動線包括髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10。所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1固定在所述座底上，并垂直伸出在所述髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19外部，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2的輸出軸和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1的輸出軸伸入所述髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19內(nèi)；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9分別通過第一單向軸承和第二單向軸承連接在所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2的輸出軸和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1的輸出軸上；即髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2的輸出軸與第一單向軸承的內(nèi)圈固定連接，第一單向軸承的外圈固定連接在髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3的中心孔內(nèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中有很多單向軸承的具體結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，在此不再對單向軸承過多描述。同樣，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9通過第二單向軸承連接在所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1的輸出軸上。該線纏繞驅(qū)動系統(tǒng)在工作中，髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1朝設(shè)定的一個方向轉(zhuǎn)動時，相應(yīng)的單向軸承閉鎖，使髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1分別帶動髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9轉(zhuǎn)動，從而腿部運動系統(tǒng)帶動穿戴者的腿部同步運動；而當(dāng)穿戴者的腿部與腿部運動系統(tǒng)不同步時，單向軸承的設(shè)置可以使髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2與髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3之間以及膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，避免穿戴者的腿部與腿部運動系統(tǒng)不同步時對驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生的干涉。所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3、所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9和所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6均位于所述髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19內(nèi)。所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6和所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11分別設(shè)在髖關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)處。所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4同時纏繞在所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3和所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的外部，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10同時纏繞在所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9和所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11的外部。所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3通過所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4帶動所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9通過所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10帶動所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11進(jìn)行同步轉(zhuǎn)動。本實施例中，髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19和髖關(guān)節(jié)支撐蓋2.1.20形成的盒體結(jié)構(gòu)基本上呈一個長條狀，即具有兩個端部，其中一個端部設(shè)置髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2、膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1、髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9；膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1及膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9位于髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2及髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3的正上方。所述座體側(cè)壁在所述髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19的另一端部斷開形成驅(qū)動線出口端，驅(qū)動線出口端與設(shè)置髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3和膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9的端部相對；所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6設(shè)在所述驅(qū)動線出口端，被夾在座底和髖關(guān)節(jié)支撐蓋2.1.20之間并有一部分圓柱面漏出髖關(guān)節(jié)支撐座2.1.19；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10從所述驅(qū)動線出口端伸出。

進(jìn)一步，驅(qū)動線可以采用封閉的環(huán)形柔性線，也可以采用斷開的直線型柔性線。其中柔性線的材料可以是非金屬絲、線、繩,也可以是金屬絲、線、繩。本實施例的髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4及所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10均采用直線型鋼絲繩，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4的兩端分別固定有第一圓柱接頭，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4拉直狀態(tài)時所述第一圓柱接頭的軸線與所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4垂直，形成丁字形接頭。所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的兩端分別固定有第二圓柱接頭，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10拉直狀態(tài)時所述第二圓柱接頭的軸線與所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10垂直，形成丁字形接頭。

進(jìn)一步，如圖4、圖5和圖6所示，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3由能分離的第一段圓柱體2.1.31與第二段圓柱體2.1.32軸向?qū)咏M成，第一段圓柱體2.1.31與第二段圓柱體2.1.32對稱，對接之后通過螺釘軸向鎖緊成一體。所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3的圓柱表面設(shè)有第一螺旋槽，所述第一螺旋槽用于所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4的纏繞和導(dǎo)向，同時可以提高髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4與髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3之間的摩擦力，提高傳動效率。所述第一段圓柱體2.1.31與第二段圓柱體2.1.32的對接端面上均設(shè)有第一壓緊凹槽2.1.321、第一接頭卡槽2.1.322，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4第一端的所述第一圓柱接頭嵌入到所述第一段圓柱體2.1.31的所述第一接頭卡槽2.1.322內(nèi)，嵌入時圓柱接頭的軸向都是垂直于對接端面的；所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4第二端的所述第一圓柱接頭嵌入到所述第二段圓柱體2.1.32的所述第一接頭卡槽2.1.322內(nèi)；所述第一壓緊凹槽2.1.321一端連接所述第一接頭卡槽2.1.322，另一端連接到所述第一螺旋槽，使所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4順著所述第一螺旋槽的旋向伸出到所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3的外部。如圖7、圖8和圖9所示，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9由能分離的第三段圓柱體2.1.91與第四段圓柱體2.1.92軸向?qū)咏M成；第三段圓柱體2.1.91與第四段圓柱體2.1.92對稱，對接之后通過螺釘軸向鎖緊成一體。所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9的圓柱表面設(shè)有第二螺旋槽，所述第二螺旋槽用于所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的纏繞和導(dǎo)向，同時可以提高膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10與膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9之間的摩擦力，提高傳動效率。所述第三段圓柱體2.1.91與第四段圓柱體2.1.92的對接端面上均設(shè)有第二壓緊凹槽2.1.921、第二接頭卡槽2.1.922，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10第一端的所述第二圓柱接頭嵌入到所述第三段圓柱體2.1.91的所述第二接頭卡槽2.1.922內(nèi)；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10第二端的所述第二圓柱接頭嵌入到所述第四段圓柱體2.1.92的所述第二接頭卡槽2.1.922內(nèi)；所述第二壓緊凹槽2.1.921一端連接所述第二接頭卡槽2.1.922，另一端連接到所述第二螺旋槽，使所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10順著所述第二螺旋槽的旋向伸出到所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9的外部。所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4和所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10通過端部的圓柱接頭卡在相應(yīng)的接頭卡槽內(nèi)，使驅(qū)動線收到較大拉力時也不會產(chǎn)生滑動。

如圖10、圖11所示，所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6為階梯狀圓柱體，所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的中部為大直徑段，所述大直徑段的圓柱表面設(shè)置第三螺旋槽；所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的兩端為小直徑段，兩端的所述小直徑段上分別套設(shè)有分離定滑輪2.1.8，所述分離定滑輪2.1.8抵靠在所述大直徑段的端面并能相對所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6轉(zhuǎn)動，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10分別繞過兩端的所述分離定滑輪2.1.8，所述分離定滑輪2.1.8將所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的轉(zhuǎn)動與所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的運動相互分離，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10通過分離定滑輪2.1.8導(dǎo)向，髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的轉(zhuǎn)動不會影響膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的運動。髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6可以采用同一種材料制成整體件，也可以采用不同材料制成組合件，本實施例采用不同材料制成的組合件，內(nèi)圈的光滑圓柱體采用高硬度金屬材料，外圈的階梯狀圓柱體采用低硬度金屬材料；內(nèi)圈圓柱體和外圈圓柱體之間為緊密固定連接，且兩端面平齊。分離定滑輪2.1.8的外圈采用但不限于低硬度金屬材料，內(nèi)圈采用耐磨的錫青銅或青銅金屬材料。為了減小大直徑段的端面與分離定滑輪2.1.8之間的摩擦力，在所述大直徑段的端面與所述分離定滑輪2.1.8之間還設(shè)有減摩墊片2.1.7；減摩墊片2.1.7可以采用耐磨的錫青銅或青銅金屬材料，也可以采用耐磨的非金屬材料。減摩墊片2.1.7還可以調(diào)整分離定滑輪2.1.8的軸向安裝尺寸。所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4的一部分嵌入所述第一壓緊凹槽2.1.321內(nèi)并被壓緊固定，所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4的另一部分纏繞在所述第一螺旋槽及所述第三螺旋槽內(nèi)。如圖12所示，所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11為圓柱體，所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11的圓柱表面設(shè)有第四螺旋槽；所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的一部分嵌入所述第二壓緊凹槽2.1.921內(nèi)并被壓緊固定，所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的另一部分纏繞在所述第二螺旋槽及所述第四螺旋槽內(nèi)。同樣，膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11可以采用一種材料制成整體件，也可以采用不同材料制成組合件，本實施例中的內(nèi)圈圓柱體采用高硬度金屬材料，外圈圓柱體采用低硬度金屬材料；內(nèi)圈圓柱體與外圈圓柱體之間緊密固定連接，并且兩端面平齊。所述第一螺旋槽至第四螺旋槽的橫截面可以采用圓形截面、三角形截面、矩形截面、梯形截面、橢圓形截面以及異形截面等。本實施例采用圓形截面的螺旋槽。

進(jìn)一步，所述座體側(cè)壁上對應(yīng)所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4的位置設(shè)有第一張緊機(jī)構(gòu)2.1.5，所述座體側(cè)壁上對應(yīng)所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的位置設(shè)有第二張緊機(jī)構(gòu)2.1.12。所述第一張緊機(jī)構(gòu)2.1.5和所述第二張緊機(jī)構(gòu)2.1.12的結(jié)構(gòu)相同，均包括張緊擺動臂、張緊滑輪和張緊力調(diào)節(jié)桿；所述張緊擺動臂的一端鉸接在所述座體側(cè)壁上，另一端轉(zhuǎn)動連接所述張緊滑輪形成擺動端；所述座體側(cè)壁上設(shè)有螺紋孔，所述張緊力調(diào)節(jié)桿螺紋連接在所述螺紋孔中，所述張緊力調(diào)節(jié)桿一端位于所述座體側(cè)壁外面，另一端抵靠在所述張緊擺動臂上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)張緊力調(diào)節(jié)桿時，可以使其抵靠在張緊擺動臂的一端向里或向外移動，從而使張緊擺動臂連同張緊滑輪圍繞其鉸接端擺動進(jìn)行張緊力的調(diào)節(jié)。第一張緊機(jī)構(gòu)2.1.5安裝在下部的座體側(cè)壁上，對髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4進(jìn)行張緊；第二張緊機(jī)構(gòu)2.1.12安裝在上部的座體側(cè)壁上，對膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10進(jìn)行張緊。

進(jìn)一步，所述座底上通過滑輪支撐軸2.1.13設(shè)有第一定滑輪2.1.14，所述第一定滑輪2.1.14用于支撐所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10，避免其與髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4干涉。兩個所述分離定滑輪2.1.8的下方分別設(shè)有第二定滑輪2.1.15和第三定滑輪2.1.16，所述第二定滑輪2.1.15和所述第三定滑輪2.1.16同軸設(shè)置，本實施例中設(shè)置在大腿運動部件上，用于膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10經(jīng)過分離定滑輪2.1.8導(dǎo)向后的定位支承，使膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的運動不受髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6運動的影響，即當(dāng)髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6運動驅(qū)動大腿運動時，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10可以獨立的運動并傳輸膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9的轉(zhuǎn)矩。所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11上方設(shè)有第四定滑輪2.1.17和第五定滑輪2.1.18，所述第四定滑輪2.1.17和所述第五定滑輪2.1.18同軸設(shè)置，均設(shè)置在大腿運動部件上，用于改變膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10纏繞在膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11上的纏繞方向。所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10從所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9伸出后繞過所述分離定滑輪2.1.8、所述第二定滑輪2.1.15、所述第四定滑輪2.1.17、所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11、所述第五定滑輪2.1.18、所述第三定滑輪2.1.16、所述分離定滑輪2.1.8、所述第一定滑輪2.1.14后回到所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9。所述髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的轉(zhuǎn)動方向與所述髖關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.3的轉(zhuǎn)動方向一致，所述第三螺旋槽的旋向與所述第一螺旋槽的旋向相反；將髖關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.2輸出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變成髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4的拉力，通過其纏繞在髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的螺旋槽上，將髖關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.4的拉力又轉(zhuǎn)變成對髖關(guān)節(jié)絞盤2.1.6的轉(zhuǎn)矩，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的遠(yuǎn)距離傳輸(轉(zhuǎn)矩大小、方向)。所述膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11的轉(zhuǎn)動方向與所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動絞盤2.1.9的轉(zhuǎn)動方向相反，所述第四螺旋槽與所述第二螺旋槽的旋向一致；將膝關(guān)節(jié)驅(qū)動電機(jī)2.1.1輸出的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變成膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的拉力，通過其纏繞在膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11的螺旋槽上，將膝關(guān)節(jié)驅(qū)動線2.1.10的拉力又轉(zhuǎn)變成對膝關(guān)節(jié)絞盤2.1.11的轉(zhuǎn)矩，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩的遠(yuǎn)距離傳輸(轉(zhuǎn)矩大小、方向)。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。