一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人，其特征在于該機器人包括上肩關(guān)節(jié)組件、平肩關(guān)節(jié)組件、立肩關(guān)節(jié)組件、上臂組件、前臂組件、機架和電機箱；所述上肩關(guān)節(jié)組件固定在機架上；所述平肩關(guān)節(jié)組件與上肩關(guān)節(jié)組件連接；所述立肩關(guān)節(jié)組件與平肩關(guān)節(jié)組件連接；所述上臂組件與立肩關(guān)節(jié)組件連接；所述前臂組件與上臂組件連接；所述電機箱和機架位于地面上。該機器人結(jié)合直接驅(qū)動與間接驅(qū)動各自的優(yōu)勢，將部分關(guān)節(jié)的直接驅(qū)動方式變化為間接驅(qū)動方式，減輕機械手臂的重量，增加可調(diào)可控性，提高各個關(guān)節(jié)運動的靈活性。患者肩關(guān)節(jié)實現(xiàn)展收、平展、內(nèi)外旋、屈伸運動，肘關(guān)節(jié)實現(xiàn)屈伸運動，可以單個運動訓練，也可以連貫訓練運動。
【專利說明】
一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于康復(fù)機器人領(lǐng)域，具體是一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會科技的進步，康復(fù)機器人在病者和康復(fù)醫(yī)院的使用越發(fā)頻繁，對智能化康復(fù)機器人需求也越來越高。肩關(guān)節(jié)和肘關(guān)節(jié)是人體上肢功能的基礎(chǔ)。但是，目前市場上機器人大都是對肩關(guān)節(jié)的康復(fù)訓練，現(xiàn)有的康復(fù)器械僅限于屈伸、展收、內(nèi)外旋這三個自由度的運動，不能完成肩部的平展運動和肘關(guān)節(jié)的屈伸運動。傳統(tǒng)的繩驅(qū)動系統(tǒng)將鋼絲繩分別固定于主動輪和從動輪上，與驅(qū)動電機連接的主動輪帶動鋼絲繩，鋼絲繩帶動從動輪，從動輪再帶動關(guān)節(jié)完成運動。動力傳輸過程中需要經(jīng)過中間關(guān)節(jié)，因此當關(guān)節(jié)運動時，也會影響到繩索可能產(chǎn)生關(guān)節(jié)的運動耦合問題。此外，為了增大主從動輪與鋼絲繩索相互之間的摩擦，需要將鋼絲繩索在輪子上繞幾圈，這種結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致驅(qū)動鋼絲繩索的長度變化，運動耦合問題不消除則會導(dǎo)致鋼絲繩索被拉斷或者變松。
[0003]而且，目前市場上機器人的另一個問題是每個關(guān)節(jié)需要一個電機驅(qū)動。這種直接驅(qū)動方式將電機直接安放在關(guān)節(jié)上，直接驅(qū)動雖然效率較高，但康復(fù)機器人動作緩慢，而且電機提供的驅(qū)動力遠遠大于機械臂所需的驅(qū)動力；其次是電機自身有重量，每個關(guān)節(jié)加一個電機，從前臂關(guān)節(jié)到上臂關(guān)節(jié)，再到肩關(guān)節(jié)，所需要的電機越來越大，每個關(guān)節(jié)的重量增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明擬解決的技術(shù)問題是，提供一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人。該機器人結(jié)合直接驅(qū)動與間接驅(qū)動各自的優(yōu)勢，將部分關(guān)節(jié)的直接驅(qū)動方式變化為間接驅(qū)動方式，減輕機械手臂的重量，增加可調(diào)可控性，提高各個關(guān)節(jié)運動的靈活性。
[0005]本發(fā)明解決所述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人，其特征在于該機器人包括上肩關(guān)節(jié)組件、平肩關(guān)節(jié)組件、立肩關(guān)節(jié)組件、上臂組件、前臂組件、機架和電機箱;所述上肩關(guān)節(jié)組件固定在機架上;所述平肩關(guān)節(jié)組件與上肩關(guān)節(jié)組件連接;所述立肩關(guān)節(jié)組件與平肩關(guān)節(jié)組件連接;所述上臂組件與立肩關(guān)節(jié)組件連接;所述前臂組件與上臂組件連接;所述電機箱和機架位于地面上；
[0006]所述上肩關(guān)節(jié)組件包括有上肩從動鏈輪、第一軸套、主軸、上肩關(guān)節(jié)矩形盒、第二軸套、上肩角接觸球軸承、上肩T形塑料板塊、主軸軸套、長導(dǎo)管桿、上肩角度位移傳感器、上肩鏈條、上肩線卡和上肩鋼絲繩;所述第一軸套和第二軸套固定在機架上;所述上肩角接觸球軸承為兩個，分別通過第一軸套和第二軸套卡緊在機架上;所述主軸穿過機架的通孔，安裝于兩個上肩角接觸球軸承之間；所述上肩從動鏈輪安裝在主軸的一端，主軸的另一端與上肩角度位移傳感器的軸心連接;上肩角度位移傳感器的外表面與機架固定連接;所述上肩從動鏈輪與上肩鏈條嚙合，上肩鏈條的末端通過上肩線卡與上肩鋼絲繩的一端連接;上肩鋼絲繩的另一端穿過上肩T形塑料板塊與電機箱中的電機連接;所述上肩關(guān)節(jié)矩形盒中間具有通孔，主軸穿過上肩關(guān)節(jié)矩形盒的通孔并與上肩關(guān)節(jié)矩形盒連接;所述主軸軸套安裝在主軸上，主軸軸套下端與上肩關(guān)節(jié)矩形盒接觸，上端與第一軸套中的上肩角接觸球軸承內(nèi)圈接觸;所述長導(dǎo)管桿的一端與上肩關(guān)節(jié)矩形盒連接；
[0007]所述平肩關(guān)節(jié)組件包括平肩從動鏈輪、平肩鏈條、平肩線卡、平肩鋼絲繩、平肩T形塑料板、平肩關(guān)節(jié)軸、平肩矩形長薄板、平肩軸承矩形盒、平肩角接觸球軸承、平肩軸套、第一法蘭盤、平肩矩形長板塊、平肩軸端面卡環(huán)和平肩角度位移傳感器;所述長導(dǎo)管桿另一端通過第一法蘭盤與平肩軸承矩形盒連接;所述平肩軸承矩形盒內(nèi)部安裝有兩個平肩角接觸球軸承;所述平肩關(guān)節(jié)軸安裝于兩個平肩角接觸球軸承之間；所述平肩矩形長薄塊固定在平肩軸承矩形盒上;所述平肩矩形長薄塊上安裝有平肩T形塑料板塊;所述平肩關(guān)節(jié)軸的一端安裝有平肩從動鏈輪;所述平肩從動鏈輪與平肩鏈條嚙合，平肩鏈條的末端通過平肩線卡與平肩鋼絲繩的一端連接;所述平肩鋼絲繩的另一端穿過平肩T形塑料板塊與電機箱中的電機連接;所述平肩軸端面卡環(huán)固定在平肩矩形長板塊上;平肩關(guān)節(jié)軸的另一端穿過平肩矩形長板塊和平肩軸端面卡環(huán)與平肩角度位移傳感器的軸心連接;平肩角度位移傳感器的外表面與平肩軸承矩形盒固定連接；
[0008]所述立肩關(guān)節(jié)組件包括立肩角度位移傳感器、Z形長薄板、立肩關(guān)節(jié)軸、立肩軸承矩形盒、立肩角接觸球軸承、立肩矩形長薄板、立肩軸端面卡環(huán)、立肩軸套、第二法蘭盤、短導(dǎo)管桿、第三法蘭盤、立肩從動鏈輪、立肩鏈條、立肩線卡、立肩鋼絲繩和立肩T形塑料板塊；所述平肩矩形長板塊的另一端通過第三法蘭盤與短導(dǎo)管桿連接;所述短導(dǎo)管桿的另一端通過第二法蘭盤與上立肩軸承矩形盒連接;立肩軸承矩形盒內(nèi)部安裝有兩個立肩角接觸球軸承;所述立肩軸套安裝在各自立肩角接觸球軸承外側(cè)，對立肩角接觸球軸承軸向固定;立肩關(guān)節(jié)軸安裝于兩個立肩角接觸球軸承之間；所述立肩矩形長薄板固定在立肩軸承矩形盒上;所述立肩T形塑料板塊安裝在立肩矩形長薄板上;立肩關(guān)節(jié)軸的一端穿過立肩矩形長薄板的通孔，其末端安裝有立肩從動鏈輪;所述立肩從動鏈輪與立肩鏈條嚙合，立肩鏈條的末端通過立肩線卡與立肩鋼絲繩的一端連接;所述立肩鋼絲繩的另一端穿過立肩T形塑料板塊與電機箱中的電機連接;所述立肩軸端面卡環(huán)與Z形長薄板連接;立肩關(guān)節(jié)軸的另一端與Z形長薄板連接;立肩關(guān)節(jié)軸的另一端依次穿過Z形長薄板和立肩軸端面卡環(huán)與立肩角度位移傳感器的軸心連接;立肩角度位移傳感器的外表面與立肩軸承矩形盒固定連接；
[0009]上臂組件包括鍥形薄圓環(huán)、圓環(huán)外圈、滾珠、圓環(huán)內(nèi)圈、圓形齒條、Z形短薄板、T形薄板、上臂電機、勾形薄板、小圓齒輪和上臂角度位移傳感器;所述Z形長薄板的另一端與T形薄板連接;所述T型薄板與圓環(huán)外圈連接;所述圓環(huán)外圈內(nèi)側(cè)具有凸臺；所述圓環(huán)內(nèi)圈外側(cè)固定有鍥形薄圓環(huán);所述圓環(huán)外圈與圓環(huán)內(nèi)圈之間有間隙，滾珠適配于圓環(huán)外圈與圓環(huán)內(nèi)圈之間的間隙中；所述圓環(huán)內(nèi)圈下端固定有圓形齒條，圓形齒條與小圓齒輪嗤合;所述勾形薄板的一端與圓環(huán)外圈連接，另一端與上臂角度位移傳感器的外表面固定連接;所述上臂電機安裝在勾形薄板上，其傳動軸穿過勾形薄板與小圓齒輪的輪心連接;所述上臂電機的傳動軸末端與上臂角度位移傳感器的軸心連接；
[0010]所述前臂組件包括前臂電機、小凸臺、前臂角度位移傳感器、長薄板塊、橢圓環(huán)和手柄;所述長薄板塊一端與Z形短薄板連接，另一端通過螺栓與橢圓環(huán)連接;所述前臂電機與Z形短薄板連接;前臂電機的輸出軸依次穿過Z形短薄板和長薄板塊的通孔與小凸臺連接，同時小凸臺固定在長薄板塊上;所述手柄安裝于橢圓環(huán)的側(cè)面;前臂電機的輸出軸末端與前臂角度位移傳感器的軸心連接;前臂角度位移傳感器的外表面上與Z形短薄板固定連接；
[0011 ] 所述電機箱組件包括主動電機鏈輪、主動電機鏈條、主動電機鋼絲繩、主動電機、機箱板、矩形小板塊、主動電機線卡和主動電機鋼絲繩線管;所述主動電機線卡固定在機箱板上;所述主動電機固定在機箱板上，其輸出端軸穿過機箱板的孔與主動電機鏈輪連接，主動電機鏈輪與主動電機鏈條嚙合，主動電機鏈條連接主動電機鋼絲繩；主動電機鋼絲繩通過主動電機線卡固定;所述矩形小板塊的一側(cè)面固定在機箱板上，矩形小板塊上開有沉頭孔;所述主動電機鋼絲繩穿過主動電機鋼絲繩線管分別與上肩鋼絲繩、平肩鋼絲繩和立肩鋼絲繩連接。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果在于:
[0013]1、該機器人結(jié)合直接驅(qū)動與間接驅(qū)動各自的優(yōu)勢，將部分關(guān)節(jié)的直接驅(qū)動方式變化為間接驅(qū)動方式，減輕機械手臂的重量，增加可調(diào)可控性，提高各個關(guān)節(jié)運動的靈活性。
[0014]2、本發(fā)明利用直接驅(qū)動的安裝方便和驅(qū)動快的優(yōu)勢，在前臂關(guān)組件與上臂組件上使用直接驅(qū)動。間接驅(qū)動采用套索柔性傳動系統(tǒng)將傳統(tǒng)鋼絲繩纏繞在輪上的結(jié)構(gòu)優(yōu)化為鏈輪和鏈條拉動鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，主從動鏈輪分別與電機軸和關(guān)節(jié)軸連接，鏈輪和鏈條相互嚙合，鋼絲繩和鏈條通過卡扣連接在一起，其工作原理類似于剎車線，在上肩關(guān)節(jié)組件、平肩關(guān)節(jié)組件和立肩關(guān)節(jié)組件上使用間接驅(qū)動。
[0015]3、間接驅(qū)動具有功率尺寸比高、良好的隨動性、柔性好、工作空間大、無需過渡機構(gòu)等優(yōu)勢；間接驅(qū)動會使得機械臂更易于包裝，減輕機身零件重量，所需驅(qū)動力變小，使關(guān)節(jié)電機選用會變小，分散機身重量，避免機身重量過于集中，方便機械搬運與調(diào)整訓練位置等。
[0016]4、肩關(guān)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)展收、平展、內(nèi)外旋、屈伸運動，而肘關(guān)節(jié)可以實現(xiàn)屈伸運動，通過控制可以實現(xiàn)單個運動訓練，也可以實現(xiàn)連貫訓練運動，各個組件的角度位移傳感器，可以反饋機器人的運動范圍，合理使用康復(fù)機器人，使患者盡可能恢復(fù)自身運動功能，達到生活自理的目的。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人的一種實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人的一種實施例的上肩關(guān)節(jié)組件裝配圖；
[0019]圖3是本發(fā)明直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人一種實施例的平肩關(guān)節(jié)組件裝配圖；
[0020]圖4是本發(fā)明直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人一種實施例的立肩關(guān)節(jié)組件裝配圖；
[0021]圖5是本發(fā)明直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人一種實施例的上臂組件裝配圖；
[0022]圖6是本發(fā)明直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人一種實施例的前臂組件裝配圖；
[0023]圖7是本發(fā)明直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人一種實施例的電機箱裝備圖；
【具體實施方式】
[0024]下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0025]本發(fā)明提供了一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人(參見圖1-7)，包括上肩關(guān)節(jié)組件1、平肩關(guān)節(jié)組件2、立肩關(guān)節(jié)組件3、上臂組件4、前臂組件5、機架6和電機箱7;所述上肩關(guān)節(jié)組件I固定在機架6上;所述平肩關(guān)節(jié)組件2與上肩關(guān)節(jié)組件I連接;所述立肩關(guān)節(jié)組件3與平肩關(guān)節(jié)組件2連接;所述上臂組件4與立肩關(guān)節(jié)組件3連接;所述前臂組件5與上臂組件4連接;所述電機箱7和機架6位于地面上；
[0026]所述上肩關(guān)節(jié)組件I包括有上肩從動鏈輪11、第一軸套12、主軸13、上肩關(guān)節(jié)矩形盒14、第二軸套15、上肩角接觸球軸承16、上肩T形塑料板塊17、主軸軸套18、長導(dǎo)管桿19、上肩角度位移傳感器110、上肩鏈條111、上肩線卡112和上肩鋼絲繩113;所述第一軸套12和第二軸套15固定在機架6上;所述上肩角接觸球軸承16為兩個，分別通過第一軸套12和第二軸套15卡緊在機架6上;所述主軸13穿過機架6的通孔，安裝于兩個上肩角接觸球軸承16之間；所述上肩從動鏈輪11安裝在主軸13的一端，主軸13的另一端與上肩角度位移傳感器110的軸心連接;上肩角度位移傳感器110的外表面與機架6固定連接，當上肩角度位移傳感器110測量時，其軸心隨主軸13轉(zhuǎn)動，進行測量;所述上肩從動鏈輪11與上肩鏈條111嚙合，上肩鏈條111的末端通過上肩線卡112與上肩鋼絲繩113的一端連接;上肩鋼絲繩113的另一端穿過上肩T形塑料板塊17與電機箱7中的電機連接;所述上肩關(guān)節(jié)矩形盒14中間具有通孔，主軸13穿過上肩關(guān)節(jié)矩形盒14的通孔，并通過半圓鍵將主軸13與上肩關(guān)節(jié)矩形盒14連接，對主軸13起到徑向固定的作用;所述主軸軸套18安裝在主軸13上，主軸軸套18下端與上肩關(guān)節(jié)矩形盒14接觸，上端與第一軸套12中的上肩角接觸球軸承16內(nèi)圈接觸，對關(guān)節(jié)矩形盒14起到軸向固定的作用;所述長導(dǎo)管桿19的一端通過螺釘與上肩關(guān)節(jié)矩形盒14連接;上肩關(guān)節(jié)組件I可以實現(xiàn)肩部平展運動，平展運動是以上肩關(guān)節(jié)為主軸13為旋轉(zhuǎn)軸，使整條機臂在水平面內(nèi)做平展運動。
[0027]所述平肩關(guān)節(jié)組件2包括平肩從動鏈輪21、平肩鏈條22、平肩線卡23、平肩鋼絲繩24、平肩T形塑料板25、平肩關(guān)節(jié)軸26、平肩矩形長薄板27、平肩軸承矩形盒28、平肩角接觸球軸承29、平肩軸套210、第一法蘭盤211、平肩矩形長板塊212、平肩軸端面卡環(huán)213和平肩角度位移傳感器214;所述長導(dǎo)管桿19另一端通過第一法蘭盤211與平肩軸承矩形盒28連接，實現(xiàn)上肩關(guān)節(jié)組件I與平肩關(guān)節(jié)組件2的連接;所述平肩軸承矩形盒28內(nèi)部安裝有兩個平肩角接觸球軸承29;所述平肩關(guān)節(jié)軸26安裝于兩個平肩角接觸球軸承29之間；所述平肩矩形長薄塊27通過螺釘固定在平肩軸承矩形盒28上;所述平肩矩形長薄塊27上安裝有平肩T形塑料板塊25;所述平肩關(guān)節(jié)軸26的一端安裝有平肩從動鏈輪21;所述平肩從動鏈輪21與平肩鏈條22嚙合，平肩鏈條22的末端通過平肩線卡23與平肩鋼絲繩24的一端連接;所述平肩鋼絲繩24的另一端穿過平肩T形塑料板塊25與電機箱7中的電機連接;所述平肩軸端面卡環(huán)213固定在平肩矩形長板塊212上，用于固定平肩關(guān)節(jié)軸26與平肩矩形長板塊212的相對位置;平肩關(guān)節(jié)軸26的另一端穿過平肩矩形長板塊212和平肩軸端面卡環(huán)213與平肩角度位移傳感器214的軸心連接;平肩角度位移傳感器214的外表面與平肩軸承矩形盒28固定連接，當平肩角度位移傳感器214測量時，其軸心隨平肩關(guān)節(jié)軸26轉(zhuǎn)動，進行測量;平肩關(guān)節(jié)組件2能夠?qū)崿F(xiàn)肩部外展內(nèi)收運動，外展內(nèi)收運動是以平肩關(guān)節(jié)軸26為旋轉(zhuǎn)軸，可使手臂在豎直平面做屈伸運動。
[0028]所述立肩關(guān)節(jié)組件3包括立肩角度位移傳感器31、Z形長薄板32、立肩關(guān)節(jié)軸33、立肩軸承矩形盒34、立肩角接觸球軸承35、立肩矩形長薄板36、立肩軸端面卡環(huán)37、立肩軸套38、第二法蘭盤39、短導(dǎo)管桿310、第三法蘭盤311、立肩從動鏈輪312、立肩鏈條313、立肩線卡314、立肩鋼絲繩315和立肩T形塑料板塊316;所述平肩矩形長板塊212的另一端通過第三法蘭盤311與短導(dǎo)管桿310連接，實現(xiàn)平肩關(guān)節(jié)組件2與立肩關(guān)節(jié)組件3的連接;所述短導(dǎo)管桿310的另一端通過第二法蘭盤39與上立肩軸承矩形盒34連接;立肩軸承矩形盒34內(nèi)部安裝有兩個立肩角接觸球軸承35 ；所述立肩軸套38安裝在各自立肩角接觸球軸承35外側(cè)，對立肩角接觸球軸承35軸向固定;立肩關(guān)節(jié)軸33安裝于兩個立肩角接觸球軸承35之間；所述立肩矩形長薄板36通過螺釘固定在立肩軸承矩形盒34上;所述立肩T形塑料板塊316安裝在立肩矩形長薄板36上;立肩關(guān)節(jié)軸33的一端穿過立肩矩形長薄板36的通孔，其末端安裝有立肩從動鏈輪312;所述立肩從動鏈輪312與立肩鏈條313嚙合，立肩鏈條313的末端通過立肩線卡314與立肩鋼絲繩315的一端連接;所述立肩鋼絲繩315的另一端穿過立肩T形塑料板塊316與電機箱7中的電機連接;所述立肩軸端面卡環(huán)37與Z形長薄板32連接，立肩軸端面卡環(huán)37用于軸向固定Z形長薄板32的位置;立肩關(guān)節(jié)軸33的另一端與Z形長薄板32連接，Z形長薄板32隨立肩關(guān)節(jié)軸33轉(zhuǎn)動;立肩關(guān)節(jié)軸33的另一端依次穿過Z形長薄板32和立肩軸端面卡環(huán)37與立肩角度位移傳感器31的軸心連接;立肩角度位移傳感器31的外表面與立肩軸承矩形盒34固定連接，當立肩角度位移傳感器31測量時，其軸心隨立肩關(guān)節(jié)軸33轉(zhuǎn)動，進行測量;立肩關(guān)節(jié)組件3通過立肩關(guān)節(jié)軸33旋轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)肩部做展收運動；
[0029]上臂組件4包括鍥形薄圓環(huán)41、圓環(huán)外圈42、滾珠43、圓環(huán)內(nèi)圈44、圓形齒條45、Z形短薄板46、T形薄板47、上臂電機48、勾形薄板49、小圓齒輪410和上臂角度位移傳感器411;所述Z形長薄板32的另一端與T形薄板47連接，實現(xiàn)立肩關(guān)節(jié)組件3與上臂組件4的連接;所述T型薄板47與圓環(huán)外圈42連接;所述圓環(huán)外圈42內(nèi)側(cè)具有凸臺，用于將安裝滾珠43安放在凸臺內(nèi)；所述圓環(huán)內(nèi)圈44外側(cè)固定有鍥形薄圓環(huán)41，用于固定滾珠43的相對位置;所述圓環(huán)夕卜圈42與圓環(huán)內(nèi)圈44之間有間隙，滾珠43適配于圓環(huán)外圈42與圓環(huán)內(nèi)圈44之間的間隙中，能夠?qū)崿F(xiàn)圓環(huán)內(nèi)圈44與圓環(huán)外圈42的相對運動;所述圓環(huán)內(nèi)圈44下端通過螺釘固定有圓形齒條45，圓形齒條45與小圓齒輪410嚙合;所述勾形薄板49的一端與圓環(huán)外圈42連接，另一端與上臂角度位移傳感器411的外表面固定連接;所述上臂電機48安裝在勾形薄板49上，其傳動軸穿過勾形薄板49與小圓齒輪410的輪心連接，上臂電機48驅(qū)動小圓齒輪410運動，使得圓環(huán)內(nèi)圈44與圓環(huán)外圈42發(fā)生相對運動，實現(xiàn)上臂組件4內(nèi)外旋運動;所述上臂電機48的傳動軸末端與上臂角度位移傳感器411的軸心連接。上臂電機48的旋轉(zhuǎn)，帶動小圓齒輪410旋轉(zhuǎn)，齒輪的嚙合使得上臂組件4實現(xiàn)上臂內(nèi)外旋運動。
[0030]所述前臂組件5包括前臂電機51、小凸臺52、前臂角度位移傳感器53、長薄板塊54、橢圓環(huán)55和手柄56;所述長薄板塊54—端與Z形短薄板46連接，另一端通過螺栓與橢圓環(huán)55連接;所述前臂電機51與Z形短薄板46連接;前臂電機51的輸出軸依次穿過Z形短薄板46和長薄板塊54的通孔與小凸臺52連接，同時小凸臺52通過螺釘固定在長薄板塊54上;所述手柄56安裝于橢圓環(huán)55的側(cè)面，可用于手握;前臂電機51的輸出軸末端與前臂角度位移傳感器53的軸心連接;前臂角度位移傳感器53的外表面上與Z形短薄板46固定連接;前臂電機51的旋轉(zhuǎn)帶動長薄板塊54上下擺動;使得前臂組件5可以實現(xiàn)手臂肘關(guān)節(jié)做屈伸運動。
[0031]所述機架6的高度可調(diào);所述電機箱7組件包括主動電機鏈輪71、主動電機鏈條72、主動電機鋼絲繩73、主動電機74、機箱板75、矩形小板塊76、主動電機線卡77和主動電機鋼絲繩線管78;所述主動電機線卡77固定在機箱板75上;所述主動電機74固定在機箱板75上，其輸出端軸穿過機箱板75的孔與主動電機鏈輪71連接，主動電機鏈輪71與主動電機鏈條72嚙合，主動電機鏈條72連接主動電機鋼絲繩73;主動電機鋼絲繩73通過主動電機線卡77固定，保證主動電機鋼絲繩73處于繃緊狀態(tài);所述矩形小板塊76的一側(cè)面固定在機箱板75上，矩形小板塊76上開有沉頭孔，用于固定主動電機鋼絲繩線管78;所述主動電機鋼絲繩73穿過主動電機鋼絲繩線管78分別與上肩鋼絲繩113、平肩鋼絲繩24和立肩鋼絲繩315連接。
[0032]本發(fā)明的工作原理和工作流程是:
[0033](I)患者穿戴:在患者進行康復(fù)訓練前，先根據(jù)患者站姿或坐姿高度，調(diào)節(jié)機架6的高度。調(diào)節(jié)長導(dǎo)管桿19與平肩關(guān)節(jié)組件2的高度，使平肩關(guān)節(jié)組件2的軸線與患者肩關(guān)節(jié)大致對齊，此時立肩關(guān)節(jié)組件3的軸線也應(yīng)與患者肩關(guān)節(jié)大致對齊。再根據(jù)護著患肢上臂的長度，調(diào)節(jié)Z形長薄板32與T形薄板47相對位置，使患者的肘關(guān)節(jié)與機器人前臂組件5軸線大致對齊?；颊呱媳凵烊雸A環(huán)內(nèi)圈44中，前臂伸入橢圓環(huán)55中。
[0034](2)患者訓練:開始進行康復(fù)訓練。主動電機74通過上肩鋼絲繩113帶動上肩從動鏈輪11旋轉(zhuǎn)，上肩鋼絲繩113來回拉動上肩從動鏈輪11運動，完成肩部平展運動；主動電機74通過平肩鋼絲繩24帶動平肩從動鏈輪21旋轉(zhuǎn)，完成肩部展收運動；主動電機74通過立肩鋼絲繩315帶動立肩從動鏈輪312旋轉(zhuǎn)，完成肩部前屈后伸運動；上臂電機48帶動小圓齒輪410旋轉(zhuǎn)，通過齒輪嚙合傳動到圓環(huán)內(nèi)圈44，完成上臂內(nèi)外旋運動;前臂電機51帶動長薄板塊54上下旋轉(zhuǎn)，完成肘部的屈伸運動?？筛鶕?jù)患者的康復(fù)狀態(tài)選擇單一關(guān)節(jié)訓練模式或者多關(guān)節(jié)復(fù)合運動訓練模式。
[0035]本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種直接驅(qū)動與間接驅(qū)動相結(jié)合的上肢康復(fù)機器人，其特征在于該機器人包括上肩關(guān)節(jié)組件、平肩關(guān)節(jié)組件、立肩關(guān)節(jié)組件、上臂組件、前臂組件、機架和電機箱;所述上肩關(guān)節(jié)組件固定在機架上;所述平肩關(guān)節(jié)組件與上肩關(guān)節(jié)組件連接;所述立肩關(guān)節(jié)組件與平肩關(guān)節(jié)組件連接;所述上臂組件與立肩關(guān)節(jié)組件連接;所述前臂組件與上臂組件連接;所述電機箱和機架位于地面上； 所述上肩關(guān)節(jié)組件包括有上肩從動鏈輪、第一軸套、主軸、上肩關(guān)節(jié)矩形盒、第二軸套、上肩角接觸球軸承、上肩T形塑料板塊、主軸軸套、長導(dǎo)管桿、上肩角度位移傳感器、上肩鏈條、上肩線卡和上肩鋼絲繩;所述第一軸套和第二軸套固定在機架上;所述上肩角接觸球軸承為兩個，分別通過第一軸套和第二軸套卡緊在機架上;所述主軸穿過機架的通孔，安裝于兩個上肩角接觸球軸承之間；所述上肩從動鏈輪安裝在主軸的一端，主軸的另一端與上肩角度位移傳感器的軸心連接;上肩角度位移傳感器的外表面與機架固定連接;所述上肩從動鏈輪與上肩鏈條嚙合，上肩鏈條的末端通過上肩線卡與上肩鋼絲繩的一端連接;上肩鋼絲繩的另一端穿過上肩T形塑料板塊與電機箱中的電機連接;所述上肩關(guān)節(jié)矩形盒中間具有通孔，主軸穿過上肩關(guān)節(jié)矩形盒的通孔并與上肩關(guān)節(jié)矩形盒連接;所述主軸軸套安裝在主軸上，主軸軸套下端與上肩關(guān)節(jié)矩形盒接觸，上端與第一軸套中的上肩角接觸球軸承內(nèi)圈接觸;所述長導(dǎo)管桿的一端與上肩關(guān)節(jié)矩形盒連接； 所述平肩關(guān)節(jié)組件包括平肩從動鏈輪、平肩鏈條、平肩線卡、平肩鋼絲繩、平肩T形塑料板、平肩關(guān)節(jié)軸、平肩矩形長薄板、平肩軸承矩形盒、平肩角接觸球軸承、平肩軸套、第一法蘭盤、平肩矩形長板塊、平肩軸端面卡環(huán)和平肩角度位移傳感器;所述長導(dǎo)管桿另一端通過第一法蘭盤與平肩軸承矩形盒連接;所述平肩軸承矩形盒內(nèi)部安裝有兩個平肩角接觸球軸承;所述平肩關(guān)節(jié)軸安裝于兩個平肩角接觸球軸承之間；所述平肩矩形長薄塊固定在平肩軸承矩形盒上;所述平肩矩形長薄塊上安裝有平肩T形塑料板塊;所述平肩關(guān)節(jié)軸的一端安裝有平肩從動鏈輪;所述平肩從動鏈輪與平肩鏈條嚙合，平肩鏈條的末端通過平肩線卡與平肩鋼絲繩的一端連接;所述平肩鋼絲繩的另一端穿過平肩T形塑料板塊與電機箱中的電機連接;所述平肩軸端面卡環(huán)固定在平肩矩形長板塊上;平肩關(guān)節(jié)軸的另一端穿過平肩矩形長板塊和平肩軸端面卡環(huán)與平肩角度位移傳感器的軸心連接;平肩角度位移傳感器的外表面與平肩軸承矩形盒固定連接； 所述立肩關(guān)節(jié)組件包括立肩角度位移傳感器、Z形長薄板、立肩關(guān)節(jié)軸、立肩軸承矩形盒、立肩角接觸球軸承、立肩矩形長薄板、立肩軸端面卡環(huán)、立肩軸套、第二法蘭盤、短導(dǎo)管桿、第三法蘭盤、立肩從動鏈輪、立肩鏈條、立肩線卡、立肩鋼絲繩和立肩T形塑料板塊;所述平肩矩形長板塊的另一端通過第三法蘭盤與短導(dǎo)管桿連接;所述短導(dǎo)管桿的另一端通過第二法蘭盤與上立肩軸承矩形盒連接;立肩軸承矩形盒內(nèi)部安裝有兩個立肩角接觸球軸承；所述立肩軸套安裝在各自立肩角接觸球軸承外側(cè)，對立肩角接觸球軸承軸向固定;立肩關(guān)節(jié)軸安裝于兩個立肩角接觸球軸承之間；所述立肩矩形長薄板固定在立肩軸承矩形盒上；所述立肩T形塑料板塊安裝在立肩矩形長薄板上;立肩關(guān)節(jié)軸的一端穿過立肩矩形長薄板的通孔，其末端安裝有立肩從動鏈輪;所述立肩從動鏈輪與立肩鏈條嚙合，立肩鏈條的末端通過立肩線卡與立肩鋼絲繩的一端連接;所述立肩鋼絲繩的另一端穿過立肩T形塑料板塊與電機箱中的電機連接;所述立肩軸端面卡環(huán)與Z形長薄板連接;立肩關(guān)節(jié)軸的另一端與Z形長薄板連接;立肩關(guān)節(jié)軸的另一端依次穿過Z形長薄板和立肩軸端面卡環(huán)與立肩角度位移傳感器的軸心連接;立肩角度位移傳感器的外表面與立肩軸承矩形盒固定連接； 上臂組件包括鍥形薄圓環(huán)、圓環(huán)外圈、滾珠、圓環(huán)內(nèi)圈、圓形齒條、Z形短薄板、T形薄板、上臂電機、勾形薄板、小圓齒輪和上臂角度位移傳感器;所述Z形長薄板的另一端與T形薄板連接;所述T型薄板與圓環(huán)外圈連接;所述圓環(huán)外圈內(nèi)側(cè)具有凸臺；所述圓環(huán)內(nèi)圈外側(cè)固定有鍥形薄圓環(huán);所述圓環(huán)外圈與圓環(huán)內(nèi)圈之間有間隙，滾珠適配于圓環(huán)外圈與圓環(huán)內(nèi)圈之間的間隙中；所述圓環(huán)內(nèi)圈下端固定有圓形齒條，圓形齒條與小圓齒輪嗤合;所述勾形薄板的一端與圓環(huán)外圈連接，另一端與上臂角度位移傳感器的外表面固定連接;所述上臂電機安裝在勾形薄板上，其傳動軸穿過勾形薄板與小圓齒輪的輪心連接;所述上臂電機的傳動軸末端與上臂角度位移傳感器的軸心連接； 所述前臂組件包括前臂電機、小凸臺、前臂角度位移傳感器、長薄板塊、橢圓環(huán)和手柄；所述長薄板塊一端與Z形短薄板連接，另一端通過螺栓與橢圓環(huán)連接;所述前臂電機與Z形短薄板連接;前臂電機的輸出軸依次穿過Z形短薄板和長薄板塊的通孔與小凸臺連接，同時小凸臺固定在長薄板塊上;所述手柄安裝于橢圓環(huán)的側(cè)面;前臂電機的輸出軸末端與前臂角度位移傳感器的軸心連接;前臂角度位移傳感器的外表面上與Z形短薄板固定連接； 所述電機箱組件包括主動電機鏈輪、主動電機鏈條、主動電機鋼絲繩、主動電機、機箱板、矩形小板塊、主動電機線卡和主動電機鋼絲繩線管;所述主動電機線卡固定在機箱板上;所述主動電機固定在機箱板上，其輸出端軸穿過機箱板的孔與主動電機鏈輪連接，主動電機鏈輪與主動電機鏈條嚙合，主動電機鏈條連接主動電機鋼絲繩；主動電機鋼絲繩通過主動電機線卡固定;所述矩形小板塊的一側(cè)面固定在機箱板上，矩形小板塊上開有沉頭孔；所述主動電機鋼絲繩穿過主動電機鋼絲繩線管分別與上肩鋼絲繩、平肩鋼絲繩和立肩鋼絲繩連接。
【文檔編號】B25J11/00GK105997430SQ201610455443
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月19日
【發(fā)明人】劉瑞素, 葉協(xié)通, 王強, 邢新闖, 劉亞男, 朱琳琳
【申請人】河北工業(yè)大學