本實(shí)用新型涉及用于助行的外骨骼機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種基于線纏繞驅(qū)動(dòng)的外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

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

中國實(shí)用新型專利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(dòng)單元來實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，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(shí)可能出現(xiàn)失穩(wěn)缺陷，而帶來安全隱患。

中國實(shí)用新型專利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(dòng)連桿從而實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，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。

中國實(shí)用新型專利ZL 201210370654.4便攜式可穿戴下肢康復(fù)及助行外骨骼機(jī)器人，其各關(guān)節(jié)采用滑塊連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均設(shè)置在關(guān)節(jié)附近，增加了腿部重量，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，很難進(jìn)一步優(yōu)化機(jī)器人總體重量。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)踐，提出一種基于線纏繞驅(qū)動(dòng)的外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于線纏繞驅(qū)動(dòng)的外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)簡單，沒有整合電機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置，以減輕外骨骼機(jī)器人下肢的重量。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種基于線纏繞驅(qū)動(dòng)的外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)，其鎖定和解鎖結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種基于線纏繞驅(qū)動(dòng)的外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)，所述外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)包括小腿支撐部件、膝關(guān)節(jié)絞盤、大腿支撐座、大腿支撐蓋及離合定位組件；所述小腿支撐部件的上端固定有相對設(shè)置的內(nèi)側(cè)頂板和外側(cè)頂板，所述內(nèi)側(cè)頂板和所述外側(cè)頂板上均設(shè)有同軸的連接通孔；所述大腿支撐座、所述大腿支撐蓋的下端均設(shè)有貫通的第一花鍵孔；所述膝關(guān)節(jié)絞盤用于纏繞膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線，且設(shè)有軸向貫通的第二花鍵孔；所述膝關(guān)節(jié)絞盤設(shè)置在所述大腿支撐座和所述大腿支撐蓋之間；所述大腿支撐座及所述大腿支撐蓋設(shè)在所述內(nèi)側(cè)頂板和所述外側(cè)頂板之間；所述連接通孔、所述第一花鍵孔與所述第二花鍵孔同軸設(shè)置；所述離合定位組件穿設(shè)在所述連接通孔、所述第一花鍵孔與所述第二花鍵孔中，所述離合定位組件的兩端分別與所述內(nèi)側(cè)頂板、所述外側(cè)頂板固定連接，且所述離合定位組件能與所述第一花鍵孔或所述第二花鍵孔鎖定及解鎖。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述離合定位組件包括離合器套和離合器蓋板；所述離合器套包括一圓柱套筒，所述圓柱套筒具有開口端和閉口端，所述開口端的圓周邊緣設(shè)有法蘭盤；所述圓柱套筒同軸穿設(shè)在所述連接通孔、所述第一花鍵孔與所述第二花鍵孔中，所述閉口端延伸到所述外側(cè)頂板一側(cè)；所述法蘭盤與所述內(nèi)側(cè)頂板固定連接，所述離合器蓋板與所述外側(cè)頂板及所述閉口端均固定連接；所述離合器套上設(shè)有與所述第一花鍵孔或所述第二花鍵孔鎖定及解鎖的鎖止裝置。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述圓柱套筒的筒壁上沿其軸向依次設(shè)有三圈鋼珠導(dǎo)向孔，每一圈鋼珠導(dǎo)向孔沿圓周方向均勻分布；第一圈鋼珠導(dǎo)向孔的位置與所述大腿支撐座上的第一花鍵孔對應(yīng)，第二圈鋼珠導(dǎo)向孔的位置與所述膝關(guān)節(jié)絞盤的第二花鍵孔對應(yīng)，第三圈鋼珠導(dǎo)向孔的位置與所述大腿支撐蓋上的第一花鍵孔對應(yīng)；所述第一花鍵孔、所述第二花鍵孔的孔壁上圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)軸向延伸的花鍵槽；所述鋼珠導(dǎo)向孔中設(shè)有鋼珠，所述圓柱套筒內(nèi)同軸套設(shè)有離合器芯，所述鋼珠支撐在所述離合器芯的外壁上；所述離合器芯能在所述圓柱套筒內(nèi)軸向往復(fù)滑動(dòng)，所述離合器芯的外壁上設(shè)有鋼珠活動(dòng)裝置，通過所述鋼珠活動(dòng)裝置使所述鋼珠沿所述鋼珠導(dǎo)向孔伸出或縮回，所述鋼珠與所述第一花鍵孔或所述第二花鍵孔內(nèi)的花鍵槽配合形成鎖定或解鎖；所述離合器芯及所述鋼珠構(gòu)成所述鎖止裝置。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述鋼珠活動(dòng)裝置包括凸圓柱面和凹圓柱面，所述凸圓柱面和凹圓柱面之間為平滑過渡的圓錐面；所述離合器套的開口端設(shè)有彈簧止擋件，所述彈簧止擋件與所述離合器芯之間設(shè)有壓縮彈簧；所述離合器芯與所述閉口端相對的一端設(shè)有突出的按壓塊；所述按壓塊穿過所述閉口端及所述離合器蓋板伸出在外；所述離合器芯在所述按壓塊上的外力及所述壓縮彈簧的回復(fù)力作用下往復(fù)滑動(dòng)，所述鋼珠在所述凸圓柱面和凹圓柱面的作用下沿所述鋼珠導(dǎo)向孔伸出或縮回。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述離合器芯的外壁上沿所述開口端到所述閉口端方向依次設(shè)有所述凹圓柱面、所述凸圓柱面、所述凹圓柱面及所述凸圓柱面；所述離合定位組件具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)；第一狀態(tài)下所述離合器芯緊靠所述閉口端，第二圈鋼珠導(dǎo)向孔內(nèi)的鋼珠支撐在所述凸圓柱面上，伸出第二圈鋼珠導(dǎo)向孔與所述第二花鍵孔的花鍵槽形成鎖定，第一圈鋼珠導(dǎo)向孔和第三圈鋼珠導(dǎo)向孔內(nèi)的鋼珠支撐在所述凹圓柱面上；第二狀態(tài)下所述離合器芯在外力下回縮，第二圈鋼珠導(dǎo)向孔內(nèi)的鋼珠支撐在所述凹圓柱面上，第一圈鋼珠導(dǎo)向孔和第三圈鋼珠導(dǎo)向孔內(nèi)的鋼珠支撐在所述凸圓柱面上，伸出第一圈鋼珠導(dǎo)向孔和第三圈鋼珠導(dǎo)向孔，分別與所述大腿支撐座和大腿支撐蓋上的第一花鍵孔的花鍵槽形成鎖定。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述大腿支撐蓋下端的外側(cè)及所述大腿支撐座下端的外側(cè)均設(shè)有一段圓弧限位槽，所述圓弧限位槽與所述第一花鍵孔同心設(shè)置；所述外側(cè)頂板上與所述大腿支撐蓋接觸的一側(cè)及所述內(nèi)側(cè)頂板上與所述大腿支撐座接觸的一側(cè)均固定有一限位銷，所述限位銷嵌入到對應(yīng)的所述圓弧限位槽中。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述膝關(guān)節(jié)絞盤為圓柱體形狀，所述膝關(guān)節(jié)絞盤的圓柱表面設(shè)置有螺旋槽，所述螺旋槽用于纏繞所述膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線；所述第二花鍵孔的內(nèi)壁沿圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)梯形花鍵槽。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述膝關(guān)節(jié)絞盤的兩端面與所述大腿支撐座和所述大腿支撐蓋之間、所述大腿支撐座與內(nèi)側(cè)頂板之間、所述大腿支撐蓋與所述外側(cè)頂板之間均設(shè)有減摩墊片。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述小腿支撐部件包括小腿頂塊，所述小腿頂塊為桿狀，所述小腿頂塊的頂部兩側(cè)分別固定連接所述內(nèi)側(cè)頂板和所述外側(cè)頂板；所述小腿頂塊的頂部端面設(shè)有弧形槽，所述膝關(guān)節(jié)絞盤的一部分嵌入到所述弧形槽內(nèi)。

在本實(shí)用新型的一較佳實(shí)施方式中，所述大腿支撐蓋與所述大腿支撐座的下端均嵌設(shè)有花鍵套鑲嵌件；所述花鍵套鑲嵌件為圓盤形，其中央設(shè)有所述第一花鍵孔，所述第一花鍵孔的內(nèi)壁沿圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)梯形花鍵槽；所述大腿支撐座與所述大腿支撐蓋相互扣合固定，形成一盒體結(jié)構(gòu)；所述內(nèi)側(cè)頂板和所述外側(cè)頂板通過所述離合定位組件與所述第二花鍵孔鎖定時(shí)，與所述第一花鍵孔之間解鎖；所述內(nèi)側(cè)頂板和所述外側(cè)頂板通過所述離合定位組件與所述第一花鍵孔鎖定時(shí)，與所述第二花鍵孔之間解鎖。

由上所述，本實(shí)用新型的膝關(guān)節(jié)設(shè)有膝關(guān)節(jié)絞盤，其上能纏繞膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線，通過膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線與膝關(guān)節(jié)絞盤之間的摩擦力帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)絞盤正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以進(jìn)行膝關(guān)節(jié)的擺動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線的電機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置可以設(shè)置在其它地方，例如穿戴者的腰部，不需要在膝關(guān)節(jié)整合電機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置，以減輕外骨骼機(jī)器人下肢的重量。其離合定位組件采用離合器套、離合器芯、壓縮彈簧以及鋼珠與大腿支撐座、大腿支撐蓋、膝關(guān)節(jié)絞盤上的梯形花鍵槽配合，通過離合器芯表面的鋼珠活動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)鋼珠伸出或回縮，結(jié)構(gòu)簡單，鎖定和解鎖操作方便。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本實(shí)用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中：

圖1：為本實(shí)用新型外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2：為本實(shí)用新型中大腿支撐座和大腿支撐蓋的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3：為本實(shí)用新型中膝關(guān)節(jié)絞盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4：為本實(shí)用新型中離合定位組件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5：為本實(shí)用新型中小腿支撐部件的分解結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

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

如圖1、圖2和圖3所示，與外骨骼機(jī)器人線纏繞驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相配合，本實(shí)用新型提供了一種基于線纏繞驅(qū)動(dòng)的外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)，該外骨骼機(jī)器人膝關(guān)節(jié)包括小腿支撐部件、膝關(guān)節(jié)絞盤4-6、大腿支撐座4-7、大腿支撐蓋4-8及離合定位組件。如圖2所示，所述大腿支撐座4-7與所述大腿支撐蓋4-8可以通過螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)緊固件相互扣合固定在一起，形成一個(gè)盒體結(jié)構(gòu)。所述大腿支撐座4-7與所述大腿支撐蓋4-8形成的盒體結(jié)構(gòu)可以稱為大腿支撐部件。大腿支撐部件是一個(gè)桿狀部件，其作用是用來支撐人的大腿，安裝時(shí)設(shè)置在人體大腿的外側(cè)，其上端與髖關(guān)節(jié)支撐部件的下端連接形成髖關(guān)節(jié)，其下端與所述小腿支撐部件的上端連接形成該膝關(guān)節(jié)。該大腿支撐部件的下端鑲嵌有花鍵套鑲嵌件4-71，即所述大腿支撐蓋4-8與所述大腿支撐座4-7的下端相對，兩者之間間隔一定距離；且所述大腿支撐蓋4-8與所述大腿支撐座4-7的下端均嵌設(shè)有一個(gè)花鍵套鑲嵌件4-71，兩個(gè)花鍵套鑲嵌件4-71結(jié)構(gòu)相同、相對且同軸設(shè)置。每個(gè)花鍵套鑲嵌件4-71均為圓盤形，其中央設(shè)有第一花鍵孔4-72，所述第一花鍵孔4-72的內(nèi)壁沿圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)沿軸向延伸的梯形花鍵槽，從而在大腿支撐部件的下端形成一個(gè)軸向貫通的第一花鍵孔4-72，花鍵套鑲嵌件4-71的材料為高硬度金屬材料。

所述膝關(guān)節(jié)絞盤4-6設(shè)在所述大腿支撐蓋4-8與所述大腿支撐座4-7之間，能相對大腿支撐蓋4-8與大腿支撐座4-7轉(zhuǎn)動(dòng)，在膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的端面與大腿支撐蓋4-8的內(nèi)側(cè)面，以及膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的端面與大腿支撐座4-7的內(nèi)側(cè)面之間可以設(shè)置減摩墊片(圖中未示出)，以減少滑動(dòng)摩擦力，提高耐磨性，同時(shí)，減摩墊片也可以起到調(diào)整軸向間隙的作用。減摩墊片的材料可以采用錫青銅或青銅等耐磨的金屬材料，也可以采用耐磨的非金屬材料，本實(shí)施例采用非金屬材料。如圖5所示，所述小腿支撐部件包括桿狀的小腿頂塊4-11、內(nèi)側(cè)頂板4-9和外側(cè)頂板4-10。小腿支撐部件用來支撐人的小腿，安裝時(shí)設(shè)置在人體小腿的外側(cè)。小腿頂塊4-11的上端兩側(cè)分別固定連接內(nèi)側(cè)頂板4-9和外側(cè)頂板4-10，內(nèi)側(cè)頂板4-9和外側(cè)頂板4-10相對設(shè)置且之間有一定距離，所述內(nèi)側(cè)頂板4-9和所述外側(cè)頂板4-10上各設(shè)有一個(gè)連接通孔4-101，兩個(gè)連接通孔4-101同軸。所述大腿支撐座4-7及所述大腿支撐蓋4-8(即大腿支撐部件的上端)設(shè)在所述內(nèi)側(cè)頂板4-9和所述外側(cè)頂板4-10之間，能相對內(nèi)側(cè)頂板4-9和外側(cè)頂板4-10轉(zhuǎn)動(dòng)。小腿頂塊4-11的頂部端面設(shè)有弧形槽4-111，位于大腿支撐座4-7及大腿支撐蓋4-8之間的膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的一部分嵌入到所述弧形槽4-111內(nèi)。大腿支撐座4-7與內(nèi)側(cè)頂板4-9之間、大腿支撐蓋4-8與外側(cè)頂板4-10之間還可以設(shè)有減摩墊片，以減少接觸面之間的滑動(dòng)摩擦力，提高耐磨性，同時(shí)也可調(diào)節(jié)膝關(guān)節(jié)的軸向間隙和尺寸。

所述膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的中心設(shè)有軸向貫通的第二花鍵孔4-61，第二花鍵孔4-61的結(jié)構(gòu)與第一花鍵孔4-72相同，其孔的內(nèi)壁沿圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)沿軸向延伸的梯形花鍵槽。所述連接通孔4-101、所述第一花鍵孔4-72與所述第二花鍵孔4-61同軸設(shè)置。所述離合定位組件橫向穿設(shè)在所述連接通孔4-101、所述第一花鍵孔4-72與所述第二花鍵孔4-61中，所述離合定位組件的兩端分別與所述內(nèi)側(cè)頂板4-9、所述外側(cè)頂板4-10固定連接，且所述離合定位組件能與所述第一花鍵孔4-72或所述第二花鍵孔4-61鎖定及解鎖。大腿支撐部件下端的花鍵套鑲嵌件4-71通過所述離合定位組件與小腿支撐部件的上端連接形成本實(shí)用新型的膝關(guān)節(jié)。所述小腿支撐部件通過所述離合定位組件與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的第二花鍵孔4-61鎖定時(shí)，其與大腿支撐部件的第一花鍵孔4-72之間是解鎖狀態(tài)，即小腿支撐部件與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6鎖定而與大腿支撐部件之間解鎖，膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的轉(zhuǎn)動(dòng)能帶動(dòng)小腿支撐部件一起擺動(dòng)。所述小腿支撐部件通過所述離合定位組件與大腿支撐部件的第一花鍵孔4-72鎖定時(shí)，其與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的第二花鍵孔4-61之間處于解鎖狀態(tài)，即小腿支撐部件與大腿支撐部件之間鎖定而與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6之間解鎖，膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)帶動(dòng)小腿支撐部件一起擺動(dòng)，此時(shí)大腿支撐部件與小腿支撐部件處于停止相對運(yùn)動(dòng)的鎖定狀態(tài)，適用于站立不動(dòng)的情形。

進(jìn)一步，如圖3所示，膝關(guān)節(jié)絞盤4-6可以是整體結(jié)構(gòu)，采用同種材料制成；也可以是組合件結(jié)構(gòu)，采用不同的材料制成。本實(shí)施例中，膝關(guān)節(jié)絞盤4-6是采用不同材料制成的組合件。膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的內(nèi)圈部分4-62為一個(gè)高硬度金屬材料制成的圓柱體，圓柱體的中心為軸向貫通的所述第二花鍵孔4-61，圓柱體的外表面光滑。膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的外圈部分4-63也為一個(gè)圓柱體，采用低硬度金屬材料制成，同軸套設(shè)在內(nèi)圈部分4-62的圓柱體外部并與其緊密固定連接為一個(gè)整體，其兩端面平齊。外圈部分4-63的外圓柱表面設(shè)置有螺旋槽4-64，所述螺旋槽4-64用于纏繞膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線4-14，膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線4-14在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下來回纏繞運(yùn)動(dòng)，可以利用摩擦力帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)絞盤4-6一起正向和反向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)小腿支撐部件擺動(dòng)。螺旋槽4-64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(shí)施例采用圓形截面的螺旋槽4-64。

進(jìn)一步，如圖4所示，所述離合定位組件包括離合器套4-1、離合器芯4-2、離合器蓋板4-13、壓縮彈簧4-3和鋼珠。所述離合器套4-1包括一個(gè)圓柱套筒，其材料為高硬度金屬材料。所述圓柱套筒具有開口端和閉口端，其內(nèi)部為圓柱形空腔，所述開口端的圓周邊緣設(shè)有向外突出的法蘭盤，法蘭盤上均勻設(shè)有螺栓連接孔。所述圓柱套筒的圓柱形筒壁上沿其軸向依次設(shè)有三圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101，每一圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101沿圓周方向均勻分布；即第一圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101靠近開口端，第三圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101靠近閉口端，第二圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101位于中間，每一圈的鋼珠導(dǎo)向孔4-101均設(shè)有多個(gè)，沿著圓柱形筒壁的圓周方向均勻分布。其中，第一圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101的位置與所述大腿支撐座4-7上的第一花鍵孔4-72對應(yīng)，第二圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101的位置與所述膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的第二花鍵孔4-61對應(yīng)，第三圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101的位置與所述大腿支撐蓋4-8上的第一花鍵孔4-72對應(yīng)。在每一個(gè)鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)設(shè)置有鋼珠，鋼珠的直徑稍微大于鋼珠導(dǎo)向孔4-101的內(nèi)徑，從而鋼珠只有一部分體積能伸出到鋼珠導(dǎo)向孔4-101的外部，而不會(huì)整體穿過鋼珠導(dǎo)向孔4-101。所述圓柱套筒同軸穿設(shè)在所述連接通孔4-101、所述第一花鍵孔4-72與所述第二花鍵孔4-61中，開口端的法蘭盤緊貼在內(nèi)側(cè)頂板4-9的外側(cè)，并通過連接螺栓與所述內(nèi)側(cè)頂板4-9固定連接。內(nèi)側(cè)頂板4-9的外側(cè)可以設(shè)置凹面使法蘭盤嵌入其中。所述閉口端延伸到所述外側(cè)頂板4-10的外側(cè)并通過離合器蓋板4-13與所述外側(cè)頂板4-10固定連接。即所述離合器蓋板4-13上設(shè)有螺栓連接孔，通過連接螺栓與外側(cè)頂板4-10的外側(cè)連接，同時(shí)所述閉口端也通過連接螺栓與離合器蓋板4-13連接；外側(cè)頂板4-10的外側(cè)可以設(shè)置凹面使離合器蓋板4-13嵌入其中。

所述圓柱套筒內(nèi)的圓柱形空腔中同軸套設(shè)有離合器芯4-2。離合器芯4-2也為一個(gè)圓柱形套筒件，離合器芯4-2的一端開口，另一端封閉。在離合器芯4-2封閉一端的外側(cè)還設(shè)有一段沿軸向向外凸伸的小直徑圓柱段。所述鋼珠支撐在所述離合器芯4-2的外壁上。所述離合器芯4-2能在所述圓柱套筒內(nèi)軸向往復(fù)滑動(dòng)，所述離合器芯4-2的外壁上設(shè)有鋼珠活動(dòng)裝置，離合器芯4-2往復(fù)滑動(dòng)時(shí)，鋼珠活動(dòng)裝置能推動(dòng)所述鋼珠沿所述鋼珠導(dǎo)向孔4-101伸出或使鋼珠縮回到鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)。將第一圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101和第三圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)的鋼珠定義為小腿定位鋼珠4-5，將第二圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)的鋼珠定義為小腿驅(qū)動(dòng)鋼珠4-4。小腿定位鋼珠4-5伸出后能與所述第一花鍵孔4-72內(nèi)的梯形花鍵槽配合形成鎖定，縮回后形成解鎖；從而使小腿支撐部件與大腿支撐部件鎖定或解鎖。小腿驅(qū)動(dòng)鋼珠4-4伸出后能與所述第二花鍵孔4-61內(nèi)的梯形花鍵槽配合形成鎖定，縮回后形成解鎖；從而使小腿支撐部件與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6鎖定或解鎖。所述離合器芯4-2以及對應(yīng)的鋼珠形成了所述離合器套4-1上的鎖止裝置。

進(jìn)一步，如圖4所示，所述鋼珠活動(dòng)裝置可以采用在離合器芯4-2的外壁上設(shè)置各種凸出及凹陷的花紋來實(shí)現(xiàn)，本實(shí)施例中，鋼珠活動(dòng)裝置包括沿其軸向間隔設(shè)置的凸圓柱面4-202和凹圓柱面4-203，每一段凸圓柱面4-202和相鄰的凹圓柱面4-203之間為平滑過渡的圓錐面。所述凸圓柱面4-202和凹圓柱面4-203的設(shè)置順序和位置是，在離合器芯4-2的外壁上從圓柱套筒開口端到圓柱套筒閉口端的方向依次設(shè)有凹圓柱面4-203、凸圓柱面4-202、凹圓柱面4-203及凸圓柱面4-202。所述離合器套4-1的開口端設(shè)有彈簧止擋件4-102，壓縮彈簧4-3設(shè)置在彈簧止擋件4-102與離合器芯4-2之間，壓縮彈簧4-3的一端抵靠在彈簧止擋件4-102上，另一端抵靠在離合器芯4-2上。離合器芯4-2的中部具有空腔，壓縮彈簧4-3伸入到離合器芯4-2中部的空腔內(nèi)，對離合器芯4-2施加一個(gè)向圓柱套筒的閉口端壓緊的力。離合器芯4-2緊貼在閉口端的內(nèi)側(cè)，其端部的小直徑圓柱段形成一個(gè)按壓塊4-201，小直徑圓柱段穿過圓柱套筒的閉口端及離合器蓋板4-13伸出在離合器蓋板4-13的外部，可以通過手指的按壓或解鎖機(jī)構(gòu)的推桿推動(dòng)，使離合器芯4-2克服壓縮彈簧4-3的彈力向圖4的左側(cè)回縮。所述離合器芯4-2在按壓塊4-201上的外力及壓縮彈簧4-3的回復(fù)力作用下左右往復(fù)滑動(dòng)，從而使小腿定位鋼珠4-5和小腿驅(qū)動(dòng)鋼珠4-4在凸圓柱面4-202和凹圓柱面4-203的作用下沿鋼珠導(dǎo)向孔4-101伸出或縮回。

本實(shí)施例中，離合定位組件具有第一狀態(tài)和第二狀態(tài)。在第一狀態(tài)下，所述離合器芯4-2緊靠圓柱套筒的閉口端，此時(shí)第二圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)的小腿驅(qū)動(dòng)鋼珠4-4支撐在對應(yīng)的凸圓柱面4-202上，小腿驅(qū)動(dòng)鋼珠4-4大約有一半體積伸出到鋼珠導(dǎo)向孔4-101外進(jìn)入到第二花鍵孔4-61的梯形花鍵槽內(nèi)，另一半體積留在離合器套4-1的鋼珠導(dǎo)向孔4-101中，使離合器套4-1與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6形成鎖定。而第一圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101和第三圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)的小腿定位鋼珠4-5支撐在對應(yīng)的凹圓柱面4-203上，小腿定位鋼珠4-5縮回在鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)，離合器套4-1與大腿支撐部件之間解鎖；膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)小腿支撐部件擺動(dòng)。第二狀態(tài)下，所述離合器芯4-2在作用在按壓塊4-201上的外力下回縮(向離合器套4-1的開口端滑動(dòng))，回縮到位后，第二圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)的小腿驅(qū)動(dòng)鋼珠4-4支撐在對應(yīng)的凹圓柱面4-203上，小腿驅(qū)動(dòng)鋼珠4-4縮回在鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)，離合器套4-1與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6之間解鎖。而第一圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101和第三圈鋼珠導(dǎo)向孔4-101內(nèi)的小腿定位鋼珠4-5支撐在對應(yīng)的凸圓柱面4-202上，小腿定位鋼珠4-5大約有一半體積伸出到鋼珠導(dǎo)向孔4-101外進(jìn)入到第一花鍵孔4-72的梯形花鍵槽內(nèi)，另一半體積留在離合器套4-1的鋼珠導(dǎo)向孔4-101中，使離合器套4-1與大腿支撐部件形成鎖定，即離合器套4-1分別與所述大腿支撐蓋4-8和大腿支撐座4-7上的第一花鍵孔4-72的梯形花鍵槽形成鎖定。膝關(guān)節(jié)絞盤4-6的轉(zhuǎn)動(dòng)不能帶動(dòng)小腿支撐部件擺動(dòng)，大腿支撐部件與小腿支撐部件之間相對固定。

進(jìn)一步，為了限制小腿支撐部件和大腿支撐部件之間的相對擺動(dòng)角度，所述大腿支撐蓋4-8的外側(cè)及所述大腿支撐座4-7的外側(cè)均設(shè)有一段圓弧限位槽4-73，所述圓弧限位槽4-73與所述第一花鍵孔4-72為同心設(shè)置。所述外側(cè)頂板4-10上與大腿支撐蓋4-8相對的一側(cè)及所述內(nèi)側(cè)頂板4-9上與大腿支撐座4-7相對的一側(cè)均固定有一限位銷4-12，所述限位銷4-12嵌入到對應(yīng)的所述圓弧限位槽4-73中。當(dāng)小腿支撐部件相對大腿支撐部件擺動(dòng)時(shí)，限位銷4-12在圓弧限位槽4-73內(nèi)滑動(dòng)，限位銷4-12滑動(dòng)到圓弧限位槽4-73的端部后被圓弧限位槽4-73止擋，從而限制小腿支撐部件相對大腿支撐部件繼續(xù)擺動(dòng)。可以根據(jù)需要限制的擺動(dòng)角度來設(shè)置圓弧限位槽4-73的長度和位置。

由上所述，本實(shí)用新型的膝關(guān)節(jié)設(shè)有膝關(guān)節(jié)絞盤4-6，其上能纏繞膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線4-14，通過膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線4-14與膝關(guān)節(jié)絞盤4-6之間的摩擦力帶動(dòng)膝關(guān)節(jié)絞盤4-6正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，以進(jìn)行膝關(guān)節(jié)的擺動(dòng)，而驅(qū)動(dòng)膝關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)線4-14的電機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置可以設(shè)置在其它地方，例如穿戴者的腰部，不需要在膝關(guān)節(jié)整合電機(jī)等驅(qū)動(dòng)裝置，以減輕外骨骼機(jī)器人下肢的重量。其離合定位組件采用離合器套4-1、離合器芯4-2、壓縮彈簧4-3以及鋼珠與大腿支撐座4-7、大腿支撐蓋4-8、膝關(guān)節(jié)絞盤4-6上的梯形花鍵槽配合，通過離合器芯4-2表面的鋼珠活動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)鋼珠伸出或回縮，結(jié)構(gòu)簡單，鎖定和解鎖操作方便。

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