一种实现转动关节状态切换的手动离合装置的制作方法

1.本实用新型涉及外骨骼机器人领域，具体为一种实现转动关节状态切换的手动离合装置。


背景技术：

2.外骨骼机器人是一种用于增强使用者运动能力的可穿戴设备，与传统的工业机器人相比，运动关节具有体积小、重量轻、结构紧凑等特点。在某些使用场景下，为了更好地辅助使用者完成所需的运动，在外骨骼机器人正式工作前，需要对特定关节的初始位姿进行调节以便适应患者的身体状态，并且，调整后该关节能传递或输出较大扭矩。通常的解决方案会采用小体积的摩擦盘或牙嵌式的电磁离合器，这种离合器能够应对高速、轻载的工作状况，但如果面对低速、重载工况或者是应用于无源设备时就无法满足要求。因此，本发明提供一种体积紧凑、成本低廉的手动离合装置以解决此应用问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，具备手动调节外骨骼臂转动关节初始角度,并能传递较大扭矩的优点，解决了现有电磁离合器面对低速、重载工况或者是应用于无源设备时无法满足要求的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，包括上模块、下模块和控制模块；
5.所述上模块包含上锁盘和上底座，所述下模块包括下锁盘和下底座，所述上底座与上连杆固定，所述下锁盘与下连杆固定；所述下底座与下锁盘之间设置有弹性元件，并在弹性元件的作用下带动下底座与下锁盘啮合；
6.所述控制模块包含控制轴、旋转轴、下锁盘压杆以及旋钮，所述控制轴一端的圆柱面上设有圆柱凸轮槽，所述圆柱凸轮槽与旋转轴上的圆柱凸台形成凸轮配合，允许旋转轴沿控制轴上凸轮槽旋转，所述下锁盘压杆卡在上底座侧边的一组槽内，用于限制下锁盘压杆在槽内沿竖直方向移动，所述下锁盘压杆的底面与下锁盘凹槽上面配合，用于限制下锁盘在竖直方向上的移动。
7.优选的，所述上底座内侧与控制轴外侧设有一组小轴承。
8.优选的，所述上底座外侧与下底座内侧设有一组大轴承。
9.优选的，所述下底座与下锁盘之间通过一个圆柱面以及若干根凸齿配合。
10.优选的，所述下底座与下锁盘之间还沿圆周均匀设置有若干根弹簧。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
12.本实用新型的离合装置属于常闭式离合装置，正常情况下，上连杆与下连杆间处于锁定状态。当需要断开锁定关系时，使用者通过旋转旋钮带动控制轴旋转，从而带动旋转轴竖直向下运动，使下锁盘与上锁盘分离，此时下连杆与上连杆处于自由转动状态。能够手动调节外骨骼臂转动关节初始角度并能传递较大扭矩的离合装置，可在无动力源情况下实
现外骨骼臂关节初始位姿的设定。
附图说明
13.图1为本实用新型结构示意图；
14.图2为本实用新型分解图。
15.图中：1、上锁盘；2、下锁盘；3、下底座；4、上底座；5、控制轴；6、旋转轴；7、下锁盘压杆；8、旋钮；9、弹簧；10、大轴承；11、小轴承；12、下连杆；13、上连杆。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.请参阅图1-2，一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，包括上模块、下模块和控制模块；
18.上模块包含上锁盘1、上底座4：上锁盘1、上底座4与上连杆13固定在一起，上底座4内侧与控制轴5外侧设有一组小轴承11，上底座4外侧与下底座3内侧设有一组大轴承10。
19.下模块包含下锁盘2、下底座3：下底座3与下连杆12固定，下底座3与下锁盘2之间通过一个圆柱面以及6根凸齿配合，且下底座3与下锁盘2之间还沿圆周均匀设置了3根弹簧9。下锁盘2侧面的凸齿个数与下底座3上对应的凹槽个数可以变化。
20.控制模块包含控制轴5、旋转轴6、下锁盘压杆7以及旋钮8：其中控制轴5一端的圆柱面上设有圆柱凸轮槽，该槽与旋转轴6上的圆柱凸台形成凸轮配合，允许旋转轴6沿控制轴5上凸轮槽旋转，下锁盘压杆7卡在上底座4侧边的一组槽内，使得下锁盘压杆7只能在槽内沿竖直方向移动，下锁盘压杆7的底面与下锁盘2凹槽上面配合，从而限制下锁盘2在竖直方向上的移动。
21.使用时，该离合装置属于常闭式离合装置，正常情况下，下锁盘2在弹簧9的作用下处于其垂直方向的最高点，此时，下锁盘2上设的一组冠齿与上锁盘1上设的凹槽正好啮合，因此上连杆13与下连杆12间处于锁定状态。
22.当需要断开锁定关系时，使用者通过旋转旋钮8带动控制轴5旋转，由于下锁盘压杆7与旋转轴6固连且被限于下底座3中，因此旋转轴6与下锁盘压杆7会因控制轴5的旋转竖直向下运动，从而使下锁盘2与上锁盘1分离，此时下连杆12与上连杆13处于自由转动状态。
23.本申请的离合装置的默认状态可以变化，例如将弹簧9置于下锁盘2上侧，或更换为拉簧，将下锁盘压杆7置于下锁盘2的下侧，修改凸轮槽以便旋转旋钮8时下锁盘压杆7向上移动，此时离合装置为常开状态，在旋转旋钮8后变为锁定状态。
24.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，其特征在于：包括上模块、下模块和控制模块；所述上模块包含上锁盘(1)和上底座(4)，所述下模块包括下锁盘(2)和下底座(3)，所述上底座(4)与上连杆(13)固定，所述下锁盘(2)与下连杆(12)固定；所述下底座(3)与下锁盘(2)之间设置有弹性元件，并在弹性元件的作用下带动下底座(3)与下锁盘(2)啮合；所述控制模块包含控制轴(5)、旋转轴(6)、下锁盘压杆(7)以及旋钮(8)，所述控制轴(5)一端的圆柱面上设有圆柱凸轮槽，所述圆柱凸轮槽与旋转轴(6)上的圆柱凸台形成凸轮配合，允许旋转轴(6)沿控制轴(5)上凸轮槽旋转，所述下锁盘压杆(7)卡在上底座(4)侧边的一组槽内，用于限制下锁盘压杆(7)在槽内沿竖直方向移动，所述下锁盘压杆(7)的底面与下锁盘(2)凹槽上面配合，用于限制下锁盘(2)在竖直方向上的移动。2.根据权利要求1所述的一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，其特征在于：所述上底座(4)内侧与控制轴(5)外侧设有一组小轴承(11)。3.根据权利要求1所述的一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，其特征在于：所述上底座(4)外侧与下底座(3)内侧设有一组大轴承(10)。4.根据权利要求1所述的一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，其特征在于：所述下底座(3)与下锁盘(2)之间通过一个圆柱面以及若干根凸齿配合。5.根据权利要求4所述的一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，其特征在于：所述下底座(3)与下锁盘(2)之间还沿圆周均匀设置有若干根弹簧(9)。

技术总结
本实用新型涉及外骨骼机器人领域，具体为一种实现转动关节状态切换的手动离合装置，包括上模块、下模块和控制模块；上下两个模块分别与上下两根连杆固定。控制模块包含控制轴、旋转轴、下锁盘压杆以及旋钮，控制轴一端的圆柱面上设有圆柱凸轮槽，圆柱凸轮槽与旋转轴上的圆柱凸台形成凸轮配合，允许旋转轴沿控制轴上凸轮槽旋转，下锁盘压杆卡在上底座侧边的一组槽内，用于限制下锁盘压杆在槽内沿竖直方向移动，下锁盘压杆的底面与下锁盘凹槽上面配合，用于限制下锁盘在竖直方向上的移动。本实用新型能够手动调节外骨骼臂转动关节初始角度并能传递较大扭矩的离合装置，可在无动力源情况下实现外骨骼臂关节初始位姿的设定。情况下实现外骨骼臂关节初始位姿的设定。情况下实现外骨骼臂关节初始位姿的设定。


技术研发人员：柳锴 林新文 宋雨桐 何杰 熊蔡华 孙容磊
受保护的技术使用者：湖北英特搏智能机器有限公司
技术研发日：2022.03.02
技术公布日：2022/6/20