一种打滑部件的制作方法

本实用新型涉及过载打滑部件，具体地，涉及一种打滑部件。

背景技术：

目前助行类和脑卒中康复类下肢外骨骼机器人与人体连接依靠关节电机提供扭矩输出，连接刚性太大，当扭矩过大会产生旋转电机过载发热。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种打滑部件，解决了扭矩过大旋转电机过载发热的问题。

根据本实用新型提供一种打滑部件，包括：至少一个弹性连接部件、打滑连接环、内旋转连接部件、外旋转连接部件；

所述弹性连接部件一端固定于具有旋转轴的装置上；

所述打滑连接环的表面设置至少一个凹槽，所述打滑连接环通过所述凹槽连接所述弹性连接部件的另一端，从而实现所述弹性连接部件带动所述打滑连接环绕所述旋转轴转动；当所述弹性连接部件发生弹性形变时，所述弹性连接部件与所述凹槽断开连接；

所述打滑连接环的内圈连接所述内旋转连接部件，所述打滑连接环的外圈连接所述外旋转连接部件。

上述的打滑部件通过弹性连接部件、打滑连接环的配合，能够巧妙实现旋转打滑状态、圆周运动之间的控制，解决了当扭矩过大造成旋转电机过载发热的问题，保护了电机。

优选地，所述弹性连接部件为波珠螺丝，所述波珠螺丝还包括壳体和弹簧，所述壳体的腔体内设置弹簧和弹珠，所述壳体端部设有一缺口，所述弹珠通过所述缺口能部分外露出所述腔体；所述弹簧顶住所述弹珠，并根据外部对所述弹珠的施加力量产生所述弹簧的伸缩形变，使所述弹珠通过该缺口能收入所述腔体内。

优选地，所述波珠螺丝通过所述弹珠卡入所述凹槽，使所述波珠螺丝连接所述打滑连接环；通过所述弹簧发生伸缩形变，所述波珠螺丝的所述弹珠收入所述波珠螺丝的所述腔体内时，所述波珠螺丝与所述打滑连接环断开连接，使所述波珠螺丝与所述打滑连接环处于打滑状态。

优选地，所述凹槽设计成一边高一边低，形成具有坡度凹槽。具有一定坡度的凹槽便于所述弹珠进/出凹槽，更容易实现波珠螺丝与打滑连接环的连接与断开。

本实用新型进一步设置为，所述打滑连接环上设置有测量部件，所述测量部件用于测量扭矩值。

优选地，所述测量部件为压力传感器，所述压力传感器感应打滑连接环的切线方向的压力，所述压力传感器将所述压力转换成扭矩信号。

优选地，所述打滑部件连接控制部件，所述压力传感器将所述扭矩信号传递给所述控制部件，所述控制部件通过扭矩值控制所述打滑连接环与所述弹性连接部件的连接或断开。

优选地，所述打滑连接环外圆周面设置至少一个第一凸起，所述第一凸起上设有压力传感器安装槽，所述压力传感器安装槽位于所述打滑连接环的外周，用于放置所述压力传感器。

本实用新型进一步设置为，所述打滑部件还包括用于与动力部件连接的连接部件，所述外旋转连接部件的外圈连接所述连接部件。

优选地，所述连接部件外圆周面设置至少一个第二凸起，所述第二凸起与所述打滑连接环的所述第一凸起接触，并与所述打滑连接环内的所述压力传感器接触。

本实用新型上述打滑部件的设计，能准确检测扭矩值，便于精确控制。

与现有技术相比，本实用新型具有如下至少一种有益效果：

本实用新型上述打滑部件，结构设计巧妙，操作便捷，通过波珠螺丝、打滑连接环的配合，能够巧妙实现旋转打滑状态、圆周运动之间的控制，解决了当扭矩过大造成旋转电机过载发热的问题，保护了电机。

本实用新型上述打滑部件用于下肢外骨骼机器人，使机器人具有过载打滑功能，当扭矩超出一定值时则可将髋关节部分进行打滑处理以保护电机并增加和人体运动之间的柔性，解决了现有的助行类和脑卒中康复类下肢外骨骼机器人与人体连接的关节电机会扭矩过大，从而过载发热的问题，具有很好的实用价值和商业前景。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型一优选实施例中打滑部件的结构示意图；

图2为本实用新型一优选实施例中的外骨骼支架和打滑部件的连接示意图；

图3为本实用新型一优选实施例中外骨骼支架和打滑部件的连接细节图；

图4为本实用新型一优选实施例中外骨骼支架和打滑部件的连接剖面图；

图5a、图5b为本实用新型一优选实施例中外骨骼支架和打滑部件的装配剖面图；

图6为本实用新型一优选实施例中的负载结构示意图；

图中标记分别表示为：图中：010-外骨骼支架、020-身体绑带、030-打滑部件、031-弹性连接部件、032-打滑连接环、033-内旋转连接部件、034-外旋转连接部件、035-连接部件、036-压力传感器安装槽、037-压力传感器、038-凹槽、040-旋转动力部件、050-大腿支撑部件、070-控制部件。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，为一种打滑部件较优实施例的结构示意图，打滑部件包括：至少一个弹性连接部件031、打滑连接环032、内旋转连接部件033、外旋转连接部件034；弹性连接部件031一端固定于具有旋转轴的装置上；打滑连接环032的表面设置至少一个凹槽038，打滑连接环032通过凹槽038连接弹性连接部件031的另一端，从而实现弹性连接部件031带动打滑连接环032绕旋转轴转动；当弹性连接部件031发生弹性形变时，弹性连接部件031与凹槽038断开连接；打滑连接环032的内圈连接内旋转连接部件033，打滑连接环032的外圈连接外旋转连接部件034。内旋转连接部件033连接上述旋转轴外圈，起到旋转滑动作用。外旋转连接部件034连接动力部件。

在部分优选实施例中：弹性连接部件031为波珠螺丝，波珠螺丝包括壳体，壳体的腔体内设置弹簧和弹珠，壳体端部设有一缺口，弹珠通过缺口能部分外露出腔体，弹簧顶住弹珠，并根据外部对弹珠的施加力量产生弹簧的伸缩形变，使弹珠通过该缺口能收入腔体内。如图1所示，图中包括：四个波珠螺丝、打滑连接环032、内旋转连接部件033、外旋转连接部件034。波珠螺丝的壳体一端通过螺纹固定于具有旋转轴的装置上。

旋转电机的输出端通过打滑部件030连接具有旋转轴的装置，通过打滑部件030实现过载打滑。打滑连接环032的表面设置四个凹槽038，凹槽038的位置分别对应波珠螺丝的弹珠，波珠螺丝通过弹珠卡入凹槽038，使波珠螺丝连接打滑连接环032；通过弹簧发生伸缩形变，波珠螺丝的弹珠收入波珠螺丝的腔体内时，波珠螺丝与打滑连接环032断开连接，使波珠螺丝与打滑连接环032处于打滑状态。进一步优选实施例中，凹槽038设计成一边高一边低，形成具有坡度凹槽，便于弹珠进/出凹槽038，更容易实现波珠螺丝与打滑连接环032的连接与断开。

在另外的优选实施例中，打滑连接环032上设置测量装置，测量装置用于检测扭矩值。进一步的，测量部件可以采用压力传感器037，压力传感器037感应打滑连接环032的切线方向的压力，压力传感器037将压力转换成扭矩信号。在一优选实施例中，打滑连接环032外圆周面设置至少一个第一凸起，第一凸起上设有压力传感器安装槽036，压力传感器安装槽036位于打滑连接环032的外周，用于放置压力传感器037。打滑部件030还包括用于与动力部件连接连接部件035，连接部件035连接外旋转连接部件034的外圈，并使得连接部件035和打滑连接环032之间可以旋转滑动。连接部件035外圆周面设置至少一个第二凸起，第二凸起与打滑连接环032的第一凸起接触，并与打滑连接环032内的压力传感器037接触。

在部分优选实施例中，打滑部件030连接控制部件070，压力传感器037将扭矩信号传递给控制部件070，控制部件070通过扭矩值控制打滑连接环032与弹性连接部件031的连接或者断开，从而实现弹性连接部件031与打滑连接环032的打滑状态。

在基于上述实施例中打滑部件的结构，下述实施例将打滑部件用于下肢外骨骼机器人，结合机器人的过载打滑功能进一步说明打滑部件的结构特征。

如图6所示，打滑部件030连接机器人的控制部件070、旋转动力部件040和外骨骼支架010。旋转动力部件040，是一个具备旋转力输出的机电部件，用于带动大腿支撑部件050给人的大腿提供辅助力；大腿支撑部件050为一个连杆部件，一端连接旋转动力部件040，另一端固定在人体大腿后侧，并将大腿进行固定，由旋转动力部件040带动大腿进行助力运动，助力的旋转动力部件040的旋转轴和人体髋关节的旋转轴重合；

外骨骼支架010，用于包裹人体的躯干，以便将整个机器人与人体固定。外骨骼支架010的左、右腿两侧板上分别设置髋关节旋转轴。

如图2和图5a、5b所示，打滑连接环032的内圈和内旋转连接部件033的外圈连接，内旋转连接部件033的内圈和外骨骼支架010上的髋关节旋转轴外圈连接，起到旋转滑动作用；打滑连接环032的外圈与外旋转连接部件034的内圈连接，外旋转连接部件034的外圈与连接部件035的内圈连接，使得打滑连接环032和连接部件035之间可以旋转滑动；连接部件035的内圈与旋转动力部件040的输出端连接，连接部件035的旋转轴心和旋转动力部件040的旋转轴心重合。

弹性连接部件031的螺纹固定在外骨骼支架010上，外绕着外骨骼支架010上对应的人体髋关节旋转轴。弹性连接部件031，为一种具备弹力的滚珠。

如图3所示，打滑连接环032的表面设置四个凹槽038，每个凹槽038对应一个波珠螺丝的弹珠，弹珠位于凹槽038使滑弹珠螺丝与打滑连接环032形成连接，波珠螺丝带动打滑连接环032绕着人体髋关节的旋转轴进行旋转。凹槽038对弹珠起到限位的作用。当弹簧发生伸缩形变时，波珠螺丝的弹珠收入波珠螺丝的腔体内时，使外骨骼支架010和旋转动力部件040之间处于打滑状态。上述的打滑部件030通过波珠螺丝、打滑连接环032的配合，能够巧妙实现旋转打滑状态、圆周运动之间的控制，实现保护电机以及增加和人体运动之间的柔性。

如图4所示，打滑连接环032的凹槽038均设计成一边高一边低，形成具有一定的坡度的凹槽038，便于弹珠进/出凹槽038，更容易实现波珠螺丝与打滑连接环032的连接与断开。进一步的，打滑部件030还包括压力传感器037，压力传感器037设置于打滑连接环032。打滑连接环032外圆周面设置至少一个第一凸起，第一凸起上设有与打滑连接环032圆周方向的空腔，即压力传感器安装槽036，压力传感器037安装于压力传感器安装槽036。连接部件035外圆周面设置至少一个第二凸起，连接部件035的第二凸起与打滑连接环032的第一凸起接触，并与打滑连接环032内的压力传感器037接触，压力传感器037将压力转换成扭矩信号，传递给控制部件070。压力传感器037感应打滑连接环032的切线方向的压力，从而计算出大腿支撑部件050和人体大腿之间的扭矩值，并将该扭矩值传送至控制部件070。

旋转动力部件040还包括：减速器和编码器，减速器的一端连接旋转电机，另一端连接大腿支撑部件；编码器用于检测所述旋转电机的旋转速度，并传给控制部件070。

控制部件070，为一种具有计算能力的处理器，连接旋转动力部件040和打滑部件030，通过用于获取大腿支撑部件050和人体大腿之间的扭矩以及通过旋转动力部件040的编码器检测大腿支撑部件050旋转的角度，对当前的检测值进行计算，输出旋转动力部件040上的旋转电机的速度、位置和扭矩。

当大腿支撑部件050和人体大腿之间的扭矩值低于设定值时，波珠螺丝的弹珠在打滑连接环032的凹槽038内，由波珠螺丝带动打滑连接环032绕着人体髋关节的旋转轴进行圆周运动；则使得旋转动力部件040带动大腿支撑部件050绕着外骨骼支架010对应的人体髋关节的旋转轴进行圆周运动，提供行走过程中的助力功效。

当大腿支撑部件050和人体大腿之间的扭矩值超过设定值时，波珠螺丝的弹珠会收入波珠螺丝的腔体内并跨过凹槽038，使外骨骼支架010和旋转动力部件040之间处于旋转打滑状态。控制部件070给旋转动力部件040的旋转电机设定一个恒定的转速值，此时旋转动力部件040输出处于低扭矩状态，直到大腿回落。

上述实施例所述的一种下肢外骨骼机器人的打滑部件，在使用时：通过身体绑带020将使用者和外骨骼支架010、大腿支撑部件050固定连接。其次，打滑部件030检测使用者大腿和大腿支撑部件050之间的扭矩，从而判断使用者行走的意图，当扭矩低于设定值，作为使用者行走意图的标志，大腿支撑部件050带动用于大腿进行行走运行，辅助大腿抬起。然后，当大腿支撑部件050和大腿之间的扭矩超过设定值时，打滑部件030处于打滑状态，控制部件070控制旋转动力部件040的旋转电机输出恒定转速值，直到使用者大腿回落。周而复始，仅在使用者抬腿的时候提供一定扭矩的助力输出。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。