一种线驱动的膝关节外骨骼机器人的制作方法

1.本发明涉医疗训练机器人技术领域，具体涉及一种线驱动的膝关节外骨骼机器人。


背景技术：

2.外骨骼是一种穿戴在使用者身体外部的一种助力装置，通过电机、液压泵等为各关节提供动力，将人机系统重力通过外骨骼机械腿传至地面，为穿戴者行走等运动提供动力辅助和保护支撑等功能，它融合了传感、信号采集、步态识别、运动控制等关键技术，使外骨骼能够帮助穿戴者完成保护支撑、行走助力等功能。现有的各类外骨骼，通常都采用刚性的支架与人体结合，采用驱动机构驱动刚性的支架来达到辅助人体运动的目的。
3.但是人体的关节不是机械的转动机构，由于人体关节转动的中心始终是变化的，因此刚性的支架会存在较多问题，容易造成对人体运动的阻碍。并且常见的外骨骼驱动机构由于集成到刚性的支架上，从而造成支架重量较大，对人体造成负担。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，以解决现有技术中刚性支架机械式的转动容易对人体关节的运动造成阻碍的问题。
5.为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
6.本发明提供一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，包括：
7.穿戴机构，所述穿戴机构包括腰带、大腿绑带、大腿挂件以及小腿绑带，所述腰带和所述大腿绑带之间设有牵引带连接，所述大腿挂件固定在所述大腿绑带上；
8.开放式连续机构，所述开放式连续机构包括链节组件、柔性丝以及力传感器，所述链节组件对应膝关节位置，包括自所述小腿绑带至所述大腿绑带方向依次铰接的第一链节、若干第二链节以及第三链节，所述第一链节的非铰接端与所述小腿绑带固定，所述柔性丝的一端依次穿过第一链节、若干第二链节、第三链节以及大腿挂件后外接驱动装置，所述力传感器固定在所述第一链节的非铰接端上，且所述柔性丝的另一端与所述力传感器相连接。
9.进一步地，依次铰接的多个所述第二链节分为交错连接的窄链节和宽链节，所述宽链节的两端分别开设有供相邻所述窄链节端部置入并铰接的第一装配槽，所述第二链节的侧视结构呈“c”型结构，在所述第二链节的凹面上沿其长度方向开设有供所述柔性丝顺型穿过的第一丝槽，使所述第二链节的凸面侧构成转动侧。
10.进一步地，所述第二链节的侧视结构呈两端向外斜向设置的“c”型结构，使所述宽链节的端部外斜面上开设所述第一装配槽，所述窄链节的端部外斜面与对应铰接的第一装配槽槽底面构成转动接触后的转动限位点。
11.进一步地，所述第一链节的底端与所述小腿绑带相连接，在所述第一链节的顶端开设有供相邻所述窄链节底端置入并铰接的第二装配槽，且该所述窄链节底端的端部外斜
面与所述第二装配槽的槽底面构成转动接触后的转动限位点，另在所述第一链节远离所述小腿绑带的外侧面上纵向开设有集成槽，在所述集成槽内的底部固接有所述力传感器，并在所述集成槽内的中部槽面上沿其长度方向开设有供所述柔性丝顺型穿过的第二丝槽，所述第二丝槽的顶端位于所述第二装配槽内的槽底面上形成有第一穿丝限位孔，其中，所述第一链节的底端沿水平方向一体形成有连接凸起，所述连接凸起与所述小腿绑带相连接，使所述第一链节与所述小腿绑带之间形成有活动间隙。
12.进一步地，所述第三链节的侧视结构呈底端向外斜向设置的“l”型结构，在所述第三链节的凹面上沿其长度方向开设有供所述柔性丝顺型穿过的第三丝槽，使所述第三链节的凸面侧构成转动侧，并在所述第三链节底端的外斜面上开设有供相邻所述窄链节顶端置入并铰接的第三装配槽，使该所述窄链节顶端的端部外斜面与所述第三装配槽的槽底面构成转动接触后的转动限位点。
13.进一步地，所述第三链节的凹面上位于所述第三丝槽顶端的外侧固接有弧形限位板，使所述弧形限位板与所述第三丝槽围成封闭式的第二穿丝限位孔，其中，所述第一丝槽、第二丝槽以及第三丝槽的横截面均为弧形结构。
14.进一步地，所述开放式连续机构还包括鲍登线管，在所述大腿挂件上一体形成有限位凸起，所述限位凸起上开设有沿纵向贯穿所述限位凸起的纵向通孔，且所述纵向通孔的顶端位于所述限位凸起的顶面上形成有沉孔，所述鲍登线管的一端插接在所述沉孔内，且所述鲍登线管的另一端与外设驱动装置固定，所述柔性丝远离所述力传感器的一端依次穿设在所述链节组件、纵向通孔以及鲍登线管内并与外设驱动装置的驱动部件连接，其中，所述鲍登线管包括内衬管以及套在所述内衬管上的鲍登线套。
15.进一步地，所述穿戴机构还包括腰部挂件，所述腰部挂件包括第一水平挂件和若干个一体成型在所述第一水平挂件上的第一纵向挂件，所述第一纵向挂件上形成有供所述腰带横向穿过的第一竖孔，所述第一水平挂件的两端分别形成有第一横孔；
16.所述大腿挂件呈“t”型结构，包括第二水平挂件和第二纵向挂件，所述第二纵向挂件上形成有供所述大腿绑带横向穿过的第二竖孔，所述第二水平挂件的中部形成有第二横孔；
17.所述牵引带为穿设在所述第一横孔和所述第二横孔上的环形弹性带，且两个所述第一横孔上分别穿设有一条所述牵引带。
18.进一步地，所述腰部挂件、所述大腿挂件以及两条所述牵引带构成一组牵引机构，所述穿戴机构包括相对设置的两组牵引机构，且其中一组所述牵引机构与所述链节组件同侧布置，其中，所述大腿绑带上安装有大腿位置传感器。
19.进一步地，所述小腿绑带的外带面上固接有卡扣，并在所述卡扣的一侧设有扣条，所述扣条的一端固接在所述小腿绑带的外带面上，且所述扣条的另一端用于水平推入所述卡扣内构成锁紧机构，其中，所述小腿绑带上安装有小腿位置传感器。
20.本发明由于采取以上技术方案，其具备以下有益效果：
21.设置穿戴机构和开放式连续机构两部份，通过外设驱动装置拉紧柔性丝，使链节组件的多个链节呈现直立转态，从而为使用者提供伸腿的助立，并便于使用者处于直立状态，而当使用者屈腿时，柔性丝在外设驱动装置的释放下，使链节组件的多个链节可以自由弯曲，从而辅助使用者的膝关节弯曲，相较于刚性支架的机械转动，多个链节的自由弯曲更
贴近人体关节的运动，有效提高辅助人体运动的效率，同时利用腰带、大腿绑带以及小腿绑带之间的连接结构，能够提高膝关节外骨骼机器人穿戴后的紧凑性，避免膝关节外骨骼机器人容易松脱的情况。
附图说明
22.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
23.图1是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的穿戴状态示意图；
24.图2是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的侧视图；
25.图3是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的链节组件的结构示意图；
26.图4是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的窄链节的结构示意图；
27.图5是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的宽链节的结构示意图；
28.图6是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的第一链节的结构示意图；
29.图7是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的第三链节的结构示意图；
30.图8是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的大腿挂件的结构示意图；
31.图9是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的鲍登线管的结构示意图；
32.图10是本发明实施例提供的一种膝关节外骨骼机器人的腰部挂件的结构示意图。
33.附图中各标记表示如下：
34.1、穿戴机构；11、腰带；12、大腿绑带；13、大腿挂件；131、第二水平挂件；1311、第二横孔；132、第二纵向挂件；1321、第二竖孔；14、小腿绑带；141、卡扣；142、扣条；15、腰部挂件；151、第一水平挂件；1511、第一横孔；152、第一纵向挂件；1521、第一竖孔；2、开放式连续机构；21、链节组件；211、第一链节；2111、第二装配槽；2112、第二丝槽；2113、连接凸起；212、第二链节；2121、窄链节；2122、宽链节；2123、第一装配槽；2124、第一丝槽；213、第三链节；2131、第三丝槽；2132、第三装配槽；2133、弧形限位板；22、柔性丝；23、力传感器；24、鲍登线管；241、内衬管；242、鲍登线套；3、牵引带；4、限位凸起；41、沉孔。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
36.由于传统外骨骼采用刚性支架，其机械式的转动容易对人体关节的运动造成阻碍。本发明提供一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，包括穿戴机构和开放式连续机构，穿戴机构包括腰带、大腿绑带以及小腿绑带，腰带和大腿绑带之间设有牵引带连接，开放式连续机构包括链节组件、柔性丝以及力传感器，链节组件包括依次铰接的第一链节、若干第二链节以及第三链节，第一链节与小腿绑带固定，柔性丝的一端依次穿过第一链节、若干第二链节、第三链节以及大腿绑带后外接驱动装置，力传感器固定在第一链节上，且柔性丝的另一端与力传感器相连接。本发明利用柔性丝在外设驱动装置的拉紧或释放后，控制链节组件
的多个链节呈现直立或能够自由弯曲的状态，从而更贴近人体关节的运动，有效提高辅助人体运动的效率。
37.下面通过实施例对本发明的方案进行详细说明。
38.实施例
39.如图1-图3所示，本发明提供一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，包括穿戴机构1和开放式连续机构2，具体设置如下：
40.穿戴机构1包括腰带11、大腿绑带12、大腿挂件13以及小腿绑带14。腰带11和大腿绑带12之间设有牵引带3连接。大腿挂件13固定在大腿绑带12上。开放式连续机构2包括链节组件21、柔性丝22以及力传感器23。链节组件21对应膝关节位置，包括自小腿绑带14至大腿绑带12方向依次铰接的第一链节211、若干第二链节212以及第三链节213。第一链节211的非铰接端与小腿绑带14固定，柔性丝22的一端依次穿过第一链节211、若干第二链节212、第三链节213以及大腿挂件13后外接驱动装置，使链节组件21构成多自由度结构。其中，驱动装置为传统外骨骼的驱动机构，可优选为带丝轮的驱动机构，使柔性丝22固定到驱动机构的丝轮上，从而通过驱动机构的丝轮转动来控制柔性丝22的拉紧和释放。力传感器23固定在第一链节211的非铰接端上，且柔性丝22的另一端与力传感器23相连接。通过该结构的设置，利用柔性丝22在外设驱动装置的拉紧或释放后，控制链节组件21的多个链节呈现直立或能够自由弯曲的状态，使其更贴近人体关节的运动，并由力传感器23实时获取柔性丝22的拉紧或释放状态，便于根据人体关节的运动实时调整链节组件21的状态，以提高辅助人体运动的效率。
41.腰带11优选地可以采用书包带或者其他现成的腰带方式，采用插扣或者其他方便穿戴紧固的方式穿戴。
42.进一步地，结合图3-图5所示，依次铰接的多个第二链节212分为交错连接的窄链节2121和宽链节2122。宽链节2122的两端分别开设有供相邻窄链节2121端部置入并铰接的第一装配槽2123。第二链节212的侧视结构呈“c”型结构，在第二链节212的凹面上沿其长度方向开设有供柔性丝22顺型穿过的第一丝槽2124，使第二链节212的凸面侧构成转动侧。通过该结构的设置，利用交错铰接的多个窄链节2121和宽链节2122，构成多个能够自由转动的第二链节212，从而形成多个弯曲节点，以适配使用者的膝关节运动状态，并利用柔性丝22嵌在第二链节212凸面侧的第一丝槽2124内，避免柔性丝22与使用者的身体接触，从而在使用时不会对人体造成压力。
43.进一步地，第二链节212的侧视结构呈两端向外斜向设置的“c”型结构，使宽链节2122的端部外斜面上开设上述的第一装配槽2124。并由窄链节2121的端部外斜面与对应铰接的第一装配槽2124槽底面构成转动接触后的转动限位点。通过该结构的设置，利用第二链节212的端部斜向设置，使相邻两第二链节212的铰接端之间形成有转动空隙，并当窄链节2121的端部外斜面与对应铰接的第一装配槽2124槽底面接触后，限制相邻两第二链节212间的转动，从而当整个链节组件21弯曲状态时，可限制其整体转动角度范围，对使用者关节运动起到辅助助力和保护的作用。
44.进一步地，结合图2和图6所示，第一链节211的底端与小腿绑带14相连接。在第一链节211的顶端开设有供相邻窄链节2121底端置入并铰接的第二装配槽2111，且该窄链节2121底端的端部外斜面与第二装配槽2111的槽底面构成转动接触后的转动限位点。同理，
利用窄链节2121的端部斜向设置，使第一链节211和相邻窄链节2121的铰接端之间形成有转动空隙，并当相邻窄链节2121的端部外斜面与第二装配槽2111槽底面接触后，限制第一链节211和相邻窄链节2121间的转动，从而当整个链节组件21弯曲状态时，可限制其整体转动角度范围，对使用者关节运动起到辅助助力和保护的作用。另在第一链节211远离小腿绑带14的外侧面上纵向开设有集成槽，在集成槽内的底部固接有力传感器23(参考图3)，并在集成槽内的中部槽面上沿其长度方向开设有供柔性丝22顺型穿过的第二丝槽2112。通过该结构的设置，由可力传感器23实时获取柔性丝22拉紧或释放的力大小，便于根据人体关节的运动实时调整链节组件21的状态，并利用柔性丝22嵌在第二丝槽2112内，避免柔性丝22与使用者的身体接触，从而在使用时不会对人体造成压力。其中，第二丝槽2112的顶端位于第二装配槽2111内的槽底面上形成有第一穿丝限位孔，柔性丝22穿设第一穿丝限位孔内，可防止柔性丝22脱出第一链节211。并在第一链节211的底端沿水平方向一体形成有连接凸起2113，连接凸起2113与小腿绑带14相连接，使第一链节211与小腿绑带14之间形成有活动间隙，使第一链节211不会紧贴着使用者小腿，从而便于第一链节211在柔性丝22的拉紧作用下也能够贴近使用者关节的弯曲状态。
45.进一步地，结合图3和图7所示，第三链节213的侧视结构呈底端向外斜向设置的“l”型结构。在第三链节213的凹面上沿其长度方向开设有供柔性丝22顺型穿过的第三丝槽2131，使第三链节213的凸面侧构成转动侧。利用柔性丝22嵌在第三丝槽2131内，避免柔性丝22与使用者的身体接触，从而在使用时不会对人体造成压力。并在第三链节213底端的外斜面上开设有供相邻窄链节2121顶端置入并铰接的第三装配槽2132，使该窄链节2121顶端的端部外斜面与第三装配槽2132的槽底面构成转动接触后的转动限位点。利用窄链节2121的端部斜向设置，使第三链节213和相邻窄链节2121的铰接端之间形成有转动空隙，并当相邻窄链节2121的端部外斜面与第三装配槽2132槽底面接触后，限制第三链节213和相邻窄链节2121间的转动，从而当整个链节组件21弯曲状态时，可限制其整体转动角度范围，对使用者关节运动起到辅助助力和保护的作用。
46.进一步地，第三链节213的凹面上位于第三丝槽2131顶端的外侧固接有弧形限位板2133，使弧形限位板2133与第三丝槽2131围成封闭式的第二穿丝限位孔，柔性丝22穿设第二穿丝限位孔内，可防止柔性丝22脱出第一链节211。其中，第一丝槽2124、第二丝槽2112以及第三丝槽2131的横截面均为弧形结构。
47.如上所述，链节优选采用塑料材质，且链节之间的铰接方式包括但不限于为铰链轴销连接。
48.进一步地，结合图1、图8和图9所示，开放式连续机构2还包括鲍登线管24。在大腿挂件13上一体形成有限位凸起4，限位凸起4上开设有沿纵向贯穿限位凸起4的纵向通孔，且纵向通孔的顶端位于限位凸起4的顶面上形成有沉孔41。鲍登线管24的一端插接在沉孔41内，且鲍登线管24的另一端与外设驱动装置固定。柔性丝22远离力传感器23的一端依次穿设在链节组件21、纵向通孔以及鲍登线管24内并与外设驱动装置的驱动部件(丝轮)连接。其中，鲍登线管24包括内衬管241以及套在内衬管241上的鲍登线套242。通过该结构的设置，利用鲍登线结构，能够提高柔性丝22的预紧效果。
49.进一步地，结合图2、图8和图10所示，穿戴机构1还包括腰部挂件15。腰部挂件15包括第一水平挂件151和若干个一体成型在第一水平挂件151上的第一纵向挂件152。第一纵
向挂件152上形成有供腰带11横向穿过的第一竖孔1521，第一水平挂件151的两端分别形成有第一横孔1511。大腿挂件13呈“t”型结构，包括第二水平挂件131和第二纵向挂件132。第二纵向挂件132上形成有供大腿绑带12横向穿过的第二竖孔1321，第二水平挂件131的中部形成有第二横孔1311。
50.牵引带3为穿设在第一横孔1511和第二横孔1311上的环形弹性带，且两个第一横孔1511上分别穿设有一条牵引带3。通过该结构的设置，利用腰部挂件15、大腿挂件13以及两条牵引带3构成三角形的牵引机构(参考图1)，基于三角形具有稳定性，使腰带11能够为大腿绑带12提供稳定的拉紧力，避免大腿绑带12以及开放式连续机构2容易松脱的情况。
51.进一步地，腰部挂件15、大腿挂件13以及两条牵引带3构成一组牵引机构，穿戴机构1包括相对设置的两组牵引机构，且其中一组牵引机构与链节组件21同侧布置。即在腰带11的前后各布置一个腰部挂件15，使两个腰部挂件15在膝关节外骨骼机器人穿戴后分别位于人体的大腿腿面和臀部上方。其中，大腿绑带12上安装有大腿位置传感器，大腿位置传感器优选地采用缝制、胶粘或者魔术贴的方式固定，内部包含惯导芯片、电池等部件，可以提供大腿的相对位置参数。
52.进一步地，回看图2，小腿绑带14为一柔性片状物，外形贴合人体设计。在小腿绑带14的外带面上固接有卡扣141，并在卡扣141的一侧设有扣条142。扣条142的一端固接在小腿绑带141的外带面上，且扣条142的另一端用于水平推入卡扣141内构成锁紧机构。优选地，小腿绑带14在纵向上设有多组卡扣141、扣条142，利用卡扣141、扣条142的扣合，使小腿绑带14在穿戴后能够牢固锁紧，避免小腿绑带14容易松脱的情况。其中，小腿绑带14上安装有小腿位置传感器，小腿位置传感器优选地采用缝制、胶粘或者魔术贴的方式固定，内部包含惯导芯片、电池等部件，可以提供小腿的相对位置参数。
53.本发明的膝关节外骨骼机器人工作原理如下：
54.当膝关节外骨骼机器人穿戴于人体上后，腰带11固定在腰部，大腿绑带12固定在大腿上，前后牵引带3调整到合适的长度，防止大腿绑带12受力后下落。小腿绑带14利用贴合的特性固定在小腿上。直立时，外设驱动装置拉紧柔性丝22，整个链节组件21呈现直立状态；当屈腿时，柔性丝22在外设驱动装置控制下，随着腿部动作释放柔性丝22，链节组件21随之弯曲，且柔性丝22在链节的丝槽内，不会对人体造成压力。当伸腿时，柔性丝22在外设驱动装置控制下，拉紧柔性丝22，链节组件21随之伸直，提供伸腿的助力。整个膝关节外骨骼机器人自由度较好，穿戴于人体后对人体阻碍小，重量轻，穿戴方便，即有效提高辅助人体运动的效率，也不会对人体造成负担。
55.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于，所述膝关节外骨骼机器人包括：穿戴机构，所述穿戴机构包括腰带、大腿绑带、大腿挂件以及小腿绑带，所述腰带和所述大腿绑带之间设有牵引带连接，所述大腿挂件固定在所述大腿绑带上；开放式连续机构，所述开放式连续机构包括链节组件、柔性丝以及力传感器，所述链节组件对应膝关节位置，包括自所述小腿绑带至所述大腿绑带方向依次铰接的第一链节、若干第二链节以及第三链节，所述第一链节的非铰接端与所述小腿绑带固定，所述柔性丝的一端依次穿过第一链节、若干第二链节、第三链节以及大腿挂件后外接驱动装置，所述力传感器固定在所述第一链节的非铰接端上，且所述柔性丝的另一端与所述力传感器相连接。2.根据权利要求1所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：依次铰接的多个所述第二链节分为交错连接的窄链节和宽链节，所述宽链节的两端分别开设有供相邻所述窄链节端部置入并铰接的第一装配槽，所述第二链节的侧视结构呈“c”型结构，在所述第二链节的凹面上沿其长度方向开设有供所述柔性丝顺型穿过的第一丝槽，使所述第二链节的凸面侧构成转动侧。3.根据权利要求2所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述第二链节的侧视结构呈两端向外斜向设置的“c”型结构，使所述宽链节的端部外斜面上开设所述第一装配槽，所述窄链节的端部外斜面与对应铰接的第一装配槽槽底面构成转动接触后的转动限位点。4.根据权利要求3所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述第一链节的底端与所述小腿绑带相连接，在所述第一链节的顶端开设有供相邻所述窄链节底端置入并铰接的第二装配槽，且该所述窄链节底端的端部外斜面与所述第二装配槽的槽底面构成转动接触后的转动限位点，另在所述第一链节远离所述小腿绑带的外侧面上纵向开设有集成槽，在所述集成槽内的底部固接有所述力传感器，并在所述集成槽内的中部槽面上沿其长度方向开设有供所述柔性丝顺型穿过的第二丝槽，所述第二丝槽的顶端位于所述第二装配槽内的槽底面上形成有第一穿丝限位孔，其中，所述第一链节的底端沿水平方向一体形成有连接凸起，所述连接凸起与所述小腿绑带相连接，使所述第一链节与所述小腿绑带之间形成有活动间隙。5.根据权利要求4所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述第三链节的侧视结构呈底端向外斜向设置的“l”型结构，在所述第三链节的凹面上沿其长度方向开设有供所述柔性丝顺型穿过的第三丝槽，使所述第三链节的凸面侧构成转动侧，并在所述第三链节底端的外斜面上开设有供相邻所述窄链节顶端置入并铰接的第三装配槽，使该所述窄链节顶端的端部外斜面与所述第三装配槽的槽底面构成转动接触后的转动限位点。6.根据权利要求5所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述第三链节的凹面上位于所述第三丝槽顶端的外侧固接有弧形限位板，使所述弧形限位板与所述第三丝槽围成封闭式的第二穿丝限位孔，其中，所述第一丝槽、第二丝槽以及第三丝槽的横截面均为弧形结构。7.根据权利要求5所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述开放式连续机构还包括鲍登线管，在所述大腿挂件上一体形成有限位凸起，所述限位凸起上开设有沿纵向贯穿所述限位凸起的纵向通孔，且所述纵向通孔的顶端位于所述限位凸起的顶面上形成有沉孔，所述鲍登线管的一端插接在所述沉孔内，且所述鲍登线管的另一端与外设
驱动装置固定，所述柔性丝远离所述力传感器的一端依次穿设在所述链节组件、纵向通孔以及鲍登线管内并与外设驱动装置的驱动部件连接，其中，所述鲍登线管包括内衬管以及套在所述内衬管上的鲍登线套。8.根据权利要求1或7所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述穿戴机构还包括腰部挂件，所述腰部挂件包括第一水平挂件和若干个一体成型在所述第一水平挂件上的第一纵向挂件，所述第一纵向挂件上形成有供所述腰带横向穿过的第一竖孔，所述第一水平挂件的两端分别形成有第一横孔；所述大腿挂件呈“t”型结构，包括第二水平挂件和第二纵向挂件，所述第二纵向挂件上形成有供所述大腿绑带横向穿过的第二竖孔，所述第二水平挂件的中部形成有第二横孔；所述牵引带为穿设在所述第一横孔和所述第二横孔上的环形弹性带，且两个所述第一横孔上分别穿设有一条所述牵引带。9.根据权利要求8所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述腰部挂件、所述大腿挂件以及两条所述牵引带构成一组牵引机构，所述穿戴机构包括相对设置的两组牵引机构，且其中一组所述牵引机构与所述链节组件同侧布置，其中，所述大腿绑带上安装有大腿位置传感器。10.根据权利要求1所述的一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，其特征在于：所述小腿绑带的外带面上固接有卡扣，并在所述卡扣的一侧设有扣条，所述扣条的一端固接在所述小腿绑带的外带面上，且所述扣条的另一端用于水平推入所述卡扣内构成锁紧机构，其中，所述小腿绑带上安装有小腿位置传感器。

技术总结
本发明涉及一种线驱动的膝关节外骨骼机器人，包括穿戴机构和开放式连续机构，穿戴机构包括腰带、大腿绑带以及小腿绑带，腰带和大腿绑带之间设有牵引带连接，开放式连续机构包括链节组件、柔性丝以及力传感器，链节组件包括依次铰接的第一链节、若干第二链节以及第三链节，第一链节与小腿绑带固定，柔性丝的一端依次穿过第一链节、若干第二链节、第三链节以及大腿绑带后外接驱动装置，力传感器固定在第一链节上，且柔性丝的另一端与力传感器相连接。本发明利用柔性丝在外设驱动装置的拉紧或释放后，控制链节组件的多个链节呈现直立或能够自由弯曲的状态，使链节组件构成多自由度结构，从而适配人体关节的运动，有效提高辅助人体运动的效率。体运动的效率。体运动的效率。


技术研发人员：阮乐成 周志浩 周亚雷 王启宁
受保护的技术使用者：北京通用人工智能研究院
技术研发日：2023.08.16
技术公布日：2023/10/20