一种外骨骼式上肢康复训练机器人的制作方法-尊龙凯时官方app下载

文档序号:10777504阅读:542来源:国知局
一种外骨骼式上肢康复训练机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种外骨骼式上肢康复训练机器人,包括基座、两个机械臂组件及六个电机驱动组件;基座包括移动底座、电气箱、电动升降柱、基座平台、电机安装角架、基座旋转电机、联轴器、基座主轴承座、基座滚珠丝杠螺母组件、基座螺母座、基座共用副轴承座、右支架、基座直线导轨组件及左支架;机械臂组件包括机械肩胛带组件、机械肩关节组件、机械肘关节组件、机械前臂组件、机械腕关节组件及机械手部组件;电机驱动组件包括电机及减速组件、扭矩传感器组件及传动组件,电机及减速组件、扭矩传感器组件及传动组件均安装在同一个电机驱动基架上。本实用新型可穿戴于人体上肢,可用于辅助人体上肢在三维空间内运动,进行康复训练。
【专利说明】
一种外骨骼式上肢康复训练机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及机器人技术、人体生物力学、康复医学及康复工程领域,尤其涉及一种外骨骼式上肢康复训练机器人。
【背景技术】
[0002]外骨骼式机器人是一种能够穿戴于人体,辅助或扩展人体运动能力的机电装置。外骨骼式机器人的应用范围是非常广泛的,包括远程操控、人体机能增强、人体机能补偿以及肢体康复训练。目前在全球范围内,已经研制出了数款用于脑卒中患者肢体康复训练的机器人。使用机器人进行脑卒中的肢体康复训练,有望缩短患者恢复的时间、提升恢复的效果并降低总的治疗花费。
[0003]在外骨骼式机康复训练器人的设计中,机械关节运动轴与人体关节运动轴的匹配性是非常重要的。失配时,外骨骼式康复训练机器人就会在患者关节连接处产生非预期的作用力。这不仅会造成关节疼痛,对患者造成损伤,也会限制患者肢体的运动空间,降低康复训练的效果。所以为了避免上述不利结果,外骨骼康复训练机器人的设计必须使得机械关节运动轴与人体关节运动轴尽可能的相匹配。然而,目前的外骨骼式上肢康复机器人在这方面仍有较大缺陷。
[0004]以肩部的运动为例,早期的外骨骼式康复训练机器人使用球窝关节来提供肩部的三个自由度运动,但这是因为当时人们仅仅认为肩部仅由盂肱关节组成。然而,肩部是由肩关节(盂肱关节)以及肩胛带组成的复合体。肩胛带包含胸锁关节、肩锁关节以及肩胛胸壁关节(非通常关节)。盂肱关节的旋转中心会随着肩胛带的运动沿着肱骨的方向有滑移,所以外骨骼式康复训练机器人的运动学结构必须考虑肩胛带的运动。这三个关节的运动正是造成盂肱关节中心(cgh)滑移的原因。这三个关节共同组成了运动链,所以任意单个关节都无法独立运动。在肩关节复合体的运动中,盂肱关节是一个具有三自由度的球窝关节,肩胛带则提供了两个自由度的运动,但主要是在冠状面的上提/下降,在水平面的前伸/后缩两个运动。
[0005]脑卒中患者由于神经损伤,无法自主产生肩胛带的运动。所以机器人辅助患者实现肩胛带的运动是十分关键的。在康复训练过程中,患者由于肩胛带运动十分困难,所以会移动躯干来进行补偿,这将降低康复训练的效果。所以在临床中,常常需要限制患者用躯干来补偿肩胛带的运动,并诱导患者提高肩胛带运动的频率,这对肩部运动功能的康复是十分关键的。
[0006]然而现有的外骨骼式上肢康复训练机器人在肩关节的运动实现上并没有考虑肩胛带的运动,这使得人机关节轴失配,此时若将躯干固定后再进行训练,易对用户造成损伤。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的:提供一种外骨骼式上肢康复训练机器人,可穿戴于人体上肢,可用于辅助人体上肢在三维空间内运动,进行康复训练。
[0008]为了实现上述目的,本实用新型的技术方案是:
[0009]—种外骨骼式上肢康复训练机器人,包括基座、两个机械臂组件及六个电机驱动组件;所述的基座包括移动底座、电气箱、电动升降柱、基座平台、电机安装角架、基座旋转电机、联轴器、基座主轴承座、基座滚珠丝杠螺母组件、基座螺母座、基座共用副轴承座、右支架、基座直线导轨组件及左支架;所述的电气箱固定安装于所述的移动底座;所述的电动升降柱固定安装于所述的电气箱;所述的基座平台固定安装于所述的电动升降柱;两个所述的基座直线导轨组件固定安装于所述的基座平台,每个所述的基座直线导轨组件上分别设有两个滑块;所述的右支架固定安装于两个所述的基座直线导轨组件右侧的两个滑块,所述的左支架固定安装于两个所述的基座直线导轨组件左侧的两个滑块;所述的左支架及右支架沿两个所述的基座直线导轨组件滑动;两个所述的基座螺母座分别固定安装于所述的左支架及右支架的下平面;两个所述的基座滚珠丝杠螺母组件的螺母分别固定安装于两个所述的基座螺母座;两个所述的基座主轴承座分别固定安装于所述的基座平台上平面的两侧位置,所述的基座共用副轴承座固定安装于所述的基座平台上平面的中央位置;所述的两个基座滚珠丝杠螺母组件中的丝杠分别安装于两个所述的基座主轴承座及基座共用副轴承座并转动;两个所述的基座旋转电机分别通过两个所述的电机安装角架固定安装于所述的基座平台;两个所述的联轴器将两个所述的基座旋转电机及两个所述的基座滚珠丝杠螺母组件的丝杠分别连接;每个所述的机械臂组件包括机械肩胛带组件、机械肩关节组件、机械肘关节组件、机械前臂组件、机械腕关节组件及机械手部组件;所述的电机驱动组件包括电机及减速组件、扭矩传感器组件及传动组件,所述的电机及减速组件、扭矩传感器组件及传动组件均安装在同一个电机驱动基架上,所述的电机驱动基架包括电机安装板、基架侧面板、基架主轴承板、基架副轴承板、基架顶板及两块基架加强板;所述的电机安装板、两块基架加强板及基架顶板围绕连接成环形结构,所述的基架侧面板通过所述的电机安装板及基架主轴承板设置在所述的环形结构的上方,所述的基架副轴承板的两端分别与所述的两块基架加强板连接,位于所述的电机安装板与所述的基架主轴承板之间。
[0010]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的移动底座中包含四个可制动脚轮,所述的电动升降柱调整康复机器人的高度。
[0011]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的机械肩胛带组件包括第一关节组件及第二关节组件;所述的第一关节组件包括第一关节底板、第一关节螺母座、第一关节前板、第一关节滑板、第一关节直线导轨组件、第一关节滚珠丝杠组件、第一关节顶板、第一关节主轴承座、第一关节主轴承座压盖、第一关节带轮压盖、第一关节同步带轮、第一关节同步带、第一关节电机安装板、第一关节减速箱、第一关节后板、第一关节旋转电机及第一关节副轴承座;所述的第二关节组件包括第二关节摆杆基座、第二关节同步带、第二关节带轮压盖、第二关节同步带轮、第二关节电机安装板、第二关节减速箱、第二关节旋转电机、第二关节驱动轴、第二关节基座轴承压盖、第二关节旋转轴、第二关节摆动座轴承压盖、第二关节摆动座、第二关节摆动杆、第二关节摆动杆手轮及第二关节摆动轴压盖;所述的第一关节底板、第一关节前板、第一关节顶板与第一关节后板连接形成一个方形框架;两个所述的第一关节直线导轨组件分别固定连接于所述的第一关节前板及第一关节后板,每个所述的第一关节直线导轨组件上分别设有一个滑块;所述的第一关节滑板固定连接于两个所述的第一关节直线导轨组件的两个滑块上,并沿两个所述的第一关节直线导轨组件的导轨移动;所述的第一关节螺母座固定安装于所述的第一关节滑板;所述的第一关节滚珠丝杠组件的中的螺母固定安装于上端第一关节螺母座,所述的第一关节滚珠丝杠组件的中的丝杠安装于所述的第一关节主轴承座及第一关节副轴承座;所述的第一关节电机安装板通过腰型孔固定安装于所述的第一关节顶板;所述的第一关节减速箱固定安装于所述的第一关节电机安装板;所述的第一关节旋转电机固定安装于所述的第一关节减速箱;两个所述的第一关节同步带轮分别固定连接于所述的第一关节滚珠丝杠组件及第一关节减速箱,并由所述的第一关节同步带连接传动;两个所述的第二关节摆杆基座固定安装于所述的第一关节滑板;所述的第二关节组件包含一个第二关节驱动轴及三个第二关节旋转轴;两个所述的第二关节摆动杆分别螺纹连接所述的一个第二关节驱动轴及三个第二关节旋转轴;所述的第二关节驱动轴及一个第二关节旋转轴安装于两个所述的第二关节摆杆基座并转动;所述的两个第二关节旋转轴分别通过轴承与所述的第二关节摆动座连接;两个所述的第二关节摆动杆的端头均固定安装有第二关节摆动杆手轮;所述的第二关节电机安装板固定安装于所述的第一关节滑板;所述的第二关节减速箱固定安装于所述的第二关节电机安装板,所述的第二关节旋转电机固定安装于所述的第二关节减速箱;两个所述的第二关节同步带轮分别固定连接于所述的第一关节主轴承座及第二关节减速箱,并且由所述的第二关节同步带连接传动;所述的两个第二关节摆杆基座、两个第二关节摆动杆及第二关节摆动座构成一组平四边形机构,所述的一个第二关节驱动轴和三个第二关节旋转轴为所述的平行四边形机构的四个转轴。
[0012]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的机械肩关节组件包括第三关节组件、第四关节组件及第五关节组件;所述的第三关节组件包括第三关节基板、第三关节鲍登线导向座、第三关节驱动盘、第三关节转轴、第三关节钢丝绳固定件、第三关节摆动件、第三关节第一鲍登线及第三关节第二鲍登线;所述的第四关节组件包括第四关节鲍登线导向座、第四关节驱动盘、第四关节钢丝绳固定件、第四关节转轴、第四关节第一鲍登线及第四关节第二鲍登线;所述的第五关节组件包括第五关节基架、第五关节驱动电机、第五关节中间y型板、第五关节前端y型板、第五关节摆动臂、第五关节绑带支架、第五关节输出件、第五关节上臂托板、第五关节绑带、第五关节同步带轮及第五关节同步带。
[0013]所述的第三关节基板固定连接于所述的第二关节摆杆基座;所述的第三关节鲍登线导向座固定安装于上端第三关节基板;所述的第三关节转轴分别与所述的第三关节驱动盘及第三关节摆动件固定连接,并绕所述的第三关节基板转动;两个所述的第三关节钢丝绳固定件固定安装于所述的第三关节驱动盘;所述的第三关节第一鲍登线及第三关节第二鲍登线的鲍登线管固定在所述的第三关节鲍登线导向座的阶梯孔中,且所述的第三关节第一鲍登线及第三关节第二鲍登线的钢丝绳分别绕在所述的第三关节驱动盘上,并分别固定于所述的两个第三关节钢丝绳固定件。
[0014]所述的第四关节鲍登线导向座固定安装于所述的第三关节摆动件;所述的第四关节驱动盘固定连接于所述的第五关节基架,并通过所述的第四关节转轴与所述的第三关节摆动件连接,且绕所述的第四关节转轴转动;两个所述的第四关节钢丝绳固定件固定安装于所述的第四关节驱动盘;所述的第四关节第一鲍登线及第四关节第二鲍登线的鲍登线管固定在所述的第四关节鲍登线导向座的阶梯孔中,且所述的第四关节第一鲍登线及第四关节第二鲍登线的钢丝绳分别绕在所述的第四关节驱动盘上,并分别固定于所述的两个第四关节钢丝绳固定件。
[0015]所述的第五关节组件中设有两个第五关节摆动臂及三个第五关节同步带轮;所述的两个第五关节摆动臂分别与所述的两个第五关节同步带轮固定连接形成两个摆动臂组,并分别与所述的第五关节基架铰链连接;所述的第五关节中间y型板与所述的两个第五关节摆动臂铰链连接;所述的第五关节前端y型板与所述的两个第五关节摆动臂铰链连接;所述的第五关节输出件与所述的第五关节中间y型板铰链连接;所述的第五关节输出件与所述的第五关节前端y型板铰链连接;所述的第五关节驱动电机固定连接于所述的第五关节基架,电机输出轴上固定连接有所述的第五关节同步带轮;所述的第五关节同步带将三个所述的第五关节同步带轮连接传动;所述的第五关节绑带支架固定连接于所述的第五关节输出件;所述的第五关节上臂托板固定连接于所述的第五关节绑带支架;所述的第五关节上臂托板上装有用于固定患者上臂的第五关节绑带。
[0016]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的机械肘关节组件包括第六关节鲍登线导向座、第六关节驱动盘、第六关节钢丝绳固定件、第六关节转轴、第六关节第一鲍登线及第六关节第二鲍登线;所述的第六关节鲍登线导向座固定连接于所述的第五关节输出件;所述的第六关节驱动盘固定连接于所述的前臂基板,所述的第六关节鲍登线导向座及第六关节驱动盘通过所述的第六关节转轴绕所述的第五关节输出件转动;两个所述的第六关节钢丝绳固定件固定连接于所述的第六关节驱动盘;所述的第六关节第一鲍登线及第六关节第二鲍登线的鲍登线管固定在所述的第六关节鲍登线导向座的阶梯孔中,且第六关节第一鲍登线及第六关节第二鲍登线的钢丝绳分别绕在所述的第六关节驱动盘上,并分别固定于所述的两个第六关节钢丝绳固定件。
[0017]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的机械前臂组件包括机械前臂基板、机械前臂滑槽板、机械前臂长度调节板、机械前臂压板、第六关节基板、第七关节驱动电机、第七关节电机固定圈、第七关节电机基板、第七关节第一摆动臂、第七关节输出带轮、第七关节中间y型板、第七关节第二摆动臂、第七关节前端三角板、第七关节输出件、机械前臂绑带支架、机械前臂绑带、第七关节同步带、第七关节输出带轮及机械前臂托板。
[0018]所述的机械前臂滑槽板固定连接于所述的机械前臂基板;所述的机械前臂长度调节板沿所述的机械前臂滑槽板及机械前臂基板中的滑槽滑动;所述的机械前臂压板固定连接于所述的机械前臂滑槽板,并将所述的机械前臂长度调节板限制在所述的机械前臂滑槽板及机械前臂基板中的滑槽中;所述的机械前臂压板上有螺纹孔。
[0019]所述的机械前臂组件中的两个第七关节输出带轮分别固定连接于所述的第七关节第一摆动臂及第七关节第二摆动臂,构成两个摆动臂组;所述的两个摆动臂组分别与所述的第七关节基板铰链连接;所述的第七关节中间y型板与所述的第七关节第一摆动臂及第七关节第二摆动臂铰链连接;所述的第七关节前端三角板与所述的第七关节第一摆动臂及第七关节第二摆动臂铰链连接;所述的第七关节输出件与所述的第七关节前端三角板铰链连接;所述的第七关节输出件与所述的第七关节中间y型板铰链连接;所述的第七关节电机固定圈将所述的第七关节驱动电机压在第七关节电机基板上,使所述的第七关节电机基板固定在所述的第七关节驱动电机上;所述的第七关节电机基板固定安装于所述的第七关节基板;所述的第七关节输出带轮固定安装于所述的第七关节驱动电机的输出轴上;所述的第七关节同步带将所述的第七关节输出带轮及两个第七关节输出带轮连接传动。
[0020]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的机械腕关节组件包括第八关节基架、第八关节摆臂;所述的机械手部组件包括把手;所述的第八关节基架固定连接于所述的第七关节输出件;两个所述的第八关节摆臂与所述的第八关节基架铰链连接,铰链轴为第八关节转轴;所述的两个第八关节摆臂上固定有把手;所述的机械手部组件中的把手上包覆有柔软把手套。
[0021]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的电机及减速组件包括驱动电机、谐波减速器、绞盘减速输入轴、多根绞盘减速绳索、绞盘转轴、绞盘减速轴承压盖、拉紧弹簧、绳索端头固定件及绞盘;所述的驱动电机及谐波减速器均固定安装于所述的电机安装板,所述的驱动电机与所述的谐波减速器连接传动;所述的绞盘减速输入轴的一端固定连接于所述的谐波减速器的输出孔,所述的绞盘减速输入轴的另一端与所述的基架主轴承板上的轴承连接;所述的绞盘位于所述的基架主轴承板与所述的基架副轴承板中间,所述的绞盘转轴依次插入所述的基架主轴承板轴承、绞盘及基架副轴承板,所述的绞盘与所述的绞盘转轴固定连接并同步转动;所述的多根绞盘减速绳索的中部绕在所述的绞盘减速输入轴的螺纹槽内,所述的多根绞盘减速绳索的一端由所述的绳索端头固定件固定于所述的绞盘,所述的多根绞盘减速绳索的另一端通过所述的拉紧弹簧的一端,所述的拉紧弹簧的另一端固定连接于所述的绞盘。
[0022]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的扭矩传感器组件包括传感器外圈、第一弹簧、传感器转子、第二弹簧、弹簧端子、第三弹簧、转子轴承、第四弹簧、第五弹簧、第六弹簧及弹簧限位块;所述的传感器外圈固定连接于所述的绞盘转轴;所述的三个弹簧限位块均布固定于所述的传感器外圈;所述的传感器转子通过所述的转子轴承插入所述的绞盘转轴;所述的第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第五弹簧及第六弹簧分布在所述的传感器转子及三个弹簧限位块间的六个空档中,所述的第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第五弹簧及第六弹簧的两端分别由两个所述的弹簧端子固定于所述的传感器转子及弹簧限位块。
[0023]上述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其中,所述的传动组件包括传动输出盘、导向轮、第一垫块、第二垫块、导向轮底板、拉紧螺柱、传动第一鲍登线、传动第二鲍登线、传动输入钢丝绳固定件、关节转盘基架、关节转盘转轴、关节转盘钢丝绳固定件、关节转盘、传动鲍登线导向座固定板、传动鲍登线导向座及关节臂。
[0024]所述的传动输出盘固定连接于所述的传感器转子;所述的两个传动输入钢丝绳固定件固定连接于所述的传动输出盘;所述的导向轮底板固定连接于所述的基架侧面板;所述的第一垫块、第二垫块分别固定连接于所述的导向轮底板;所述的两个导向轮分别由轴肩螺丝连接于所述的第一垫块、第二垫块且自由转动;所述的转盘转轴插入固定在所述的关节转盘基架的轴承中并自由转动;所述的关节臂固定连接于所述的关节转盘,所述的关节臂及关节转盘通过标准键与所述的关节转盘转轴连接同步转动;所述的传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的一端线管分别固定在两个拉紧螺柱的阶梯孔中,传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的钢丝绳索伸出阶梯孔后经由所述的两个导向轮分别绕在所述的传动输出盘的两个线槽中,并由所述的两个传动输入钢丝绳固定件固定连接于所述的传动输出盘;所述的传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的另一端线管分别固定于所述的传动鲍登线导向座的阶梯孔中,所述的传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的钢丝绳索伸出阶梯孔后,分别绕在所述的关节转盘的两个线槽中,并由所述的两个关节转盘钢丝绳固定件固定连接于所述的关节转盘。
[0025]本实用新型通过增加康复训练机器人在肩胛带上提/下降,前伸/后缩的自由度,可以有效的解决人机关节轴失配的问题,从而允许在进行上肢康复训练过程中固定使用者的躯干,限制其躯干的代偿运动,提高康复训练的效果,同时不会对使用者的上肢关节造成损伤;提供了肩关节三个自由度的设计,并保持肩关节组件的运动中心与人体盂肱关节的运动中心重合,进一步降低了人机关节轴失配的程度,同时,旋转运动偏移机构实现了肩关节的内/外旋,减小了传统的以圆弧形导轨实现方式带来的体积大、模块化程度低的问题;根据不同的使用者手部情况,通过更换不同的机械手部,用于实现不同的训练项目;利用绳索和绞盘完成动力传输,可以避免传统齿轮减速机背隙较大、齿轮易磨损的问题,同时降低了制造的难度和成本;使用多根绳索连接绞盘减速组件的输入轴与输出绞盘,将负载分摊至各绳索上,有效增强绞盘减速组件的性能,延长其使用寿命,同时设计了拉紧弹簧可以使绳索保持张紧,从而进一步减小绞盘减速组件的背隙。利用鲍登线完成了电机动力的远程传输,使得重量较大的电机驱动组件可以不安装在关节处,降低了康复机器人机械臂的惯量,有利于系统控制的优化及系统功率的优化;同时利用传动输出盘及关节转盘上的两条线槽将两个方向转动的钢丝绳错开,并进一步通过导向轮将钢丝绳更充分地绕在转盘上,有效增大了将用于机器人关节传动时的运动范围。设计有鲍登线的拉紧装置,可以调节两根鲍登线张紧程度,从而调节传动输出盘及关节转盘同步转动的性能。
【附图说明】
[0026]图1是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的结构示意图。
[0027]图2是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的部件分布图。
[0028]图3是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的基座的结构示意图。
[0029]图4是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的机械臂组件的结构示意图。
[0030]图5是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的机械肩胛带组件的结构示意图。
[0031]图6是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的机械肩关节组件的结构示意图。
[0032]图7是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的机械肩关节组件内/外旋的结构示意图。
[0033]图8是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的机械肘关节组件的结构示意图。
[0034]图9是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的机械前臂组件及前端组件的结构示意图。
[0035]图10是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的电机驱动组件的结构示意图。
[0036]图11是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的电机驱动基架的结构示意图。
[0037]图12是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的电机及减速组件的结构示意图。
[0038]图13是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的扭矩传感器组件的结构示意图。
[0039]图14是本实用新型外骨骼式上肢康复训练机器人的传动组件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
[0041]请参见附图1、附图2、附图3、附图4、附图10及附图11所示,一种外骨骼式上肢康复训练机器人,包括基座100、两个机械臂组件200及六个电机驱动组件800;所述的基座100包括移动底座1001、电气箱1002、电动升降柱1003、基座平台1004、电机安装角架1005、基座旋转电机1006、联轴器1007、基座主轴承座1008、基座滚珠丝杠螺母组件1009、基座螺母座1010、基座共用副轴承座1011、右支架1012、基座直线导轨组件1013及左支架1014;所述的电气箱1002固定安装于所述的移动底座1001;所述的电动升降柱1003固定安装于所述的电气箱1002;所述的基座平台1004固定安装于所述的电动升降柱1003;两个所述的基座直线导轨组件1013固定安装于所述的基座平台1004,每个所述的基座直线导轨组件1013上分别设有两个滑块;所述的右支架1012固定安装于两个所述的基座直线导轨组件1013右侧的两个滑块,所述的左支架1014固定安装于两个所述的基座直线导轨组件1013左侧的两个滑块;所述的左支架1014及右支架1012可沿两个所述的基座直线导轨组件1013自由滑动;两个所述的基座螺母座1010分别固定安装于所述的左支架1014及右支架1012的下平面;两个所述的基座滚珠丝杠螺母组件1009的螺母分别固定安装于两个所述的基座螺母座1010;两个所述的基座主轴承座1008分别固定安装于所述的基座平台1004上平面的两侧位置,所述的基座共用副轴承座1011固定安装于所述的基座平台1004上平面的中央位置;所述的两个基座滚珠丝杠螺母组件1009中的丝杠分别安装于两个所述的基座主轴承座1008及基座共用副轴承座1011并可以转动;两个所述的基座旋转电机1006分别通过两个所述的电机安装角架1005固定安装于所述的基座平台1004;两个所述的联轴器1007将两个所述的基座旋转电机1006及两个所述的基座滚珠丝杠螺母组件1009的丝杠分别连接;每个所述的机械臂组件200包括机械肩胛带组件2000、机械肩关节组件3000、机械肘关节组件4000、机械前臂组件5000、机械腕关节组件6000及机械手部组件7000;所述的电机驱动组件800包括电机及减速器组件8100、绞盘减速组件8200、扭矩传感器组件8300及传动组件8400,所述的电机及减速器组件8100、绞盘减速组件8200、扭矩传感器组件8300及传动组件8400均安装在同一个电机驱动基架8000上,所述的电机驱动基架8000包括电机安装板8001、基架侧面板8002、基架主轴承板8003、基架副轴承板8004、基架顶板8006及两块基架加强板8005;所述的电机安装板8001、两块基架加强板8005及基架顶板8006围绕连接成环形结构,所述的基架侧面板8002通过所述的电机安装板8001及基架主轴承板8003设置在所述的环形结构的上方,所述的基架副轴承板8004的两端分别与所述的两块基架加强板8005连接,位于所述的电机安装板8001与所述的基架主轴承板8003之间。
[0042]所述的移动底座1001中包含四个可制动脚轮,用户可通过解锁脚轮用于移动、调整康复机器人的位置,锁定脚轮用于固定康复机器人;所述的电动升降柱1003用于调整康复机器人的高度以适配不同身高的患者;用户可以通过控制两个基座旋转电机1006带动与其连接的两个基座滚珠丝杠螺母组件1009,从而带动左支架1014和右支架1012在两个基座直线导轨组件1013上移动。
[0043]请参见附图5所示,所述的机械肩胛带组件2000包括第一关节组件及第二关节组件;所述的第一关节组件包括第一关节底板2101、第一关节螺母座2102、第一关节前板2103、第一关节滑板2104、第一关节直线导轨组件2105、第一关节滚珠丝杠组件2106、第一关节顶板2107、第一关节主轴承座2108、第一关节主轴承座压盖2109、第一关节带轮压盖2110、第一关节同步带轮2111、第一关节同步带2112、第一关节电机安装板2113、第一关节减速箱2114、第一关节后板2115、第一关节旋转电机2116及第一关节副轴承座2117;所述的第二关节组件包括第二关节摆杆基座2201、第二关节同步带2202、第二关节带轮压盖2203、第二关节同步带轮2204、第二关节电机安装板2205、第二关节减速箱2206、第二关节旋转电机2207、第二关节驱动轴2208、第二关节基座轴承压盖2209、第二关节旋转轴2210、第二关节摆动座轴承压盖2211、第二关节摆动座2212、第二关节摆动杆2213、第二关节摆动杆手轮2214及第二关节摆动轴压盖2215。
[0044]所述的第一关节底板2101、第一关节前板2103、第一关节顶板2107与第一关节后板2115连接形成一个方形框架;两个所述的第一关节直线导轨组件2105分别固定连接于所述的第一关节前板2103及第一关节后板2115,每个所述的第一关节直线导轨组件2105上分别设有一个滑块;所述的第一关节滑板2104固定连接于两个所述的第一关节直线导轨组件2105的两个滑块上,并可沿两个所述的第一关节直线导轨组件的导轨自由移动;所述的第一关节螺母座2102固定安装于所述的第一关节滑板2104;所述的第一关节滚珠丝杠组件2106的中的螺母固定安装于上端第一关节螺母座2102,所述的第一关节滚珠丝杠组件2106的中的丝杠安装于所述的第一关节主轴承座2108及第一关节副轴承座2117;所述的第一关节电机安装板2113通过其上的腰型孔固定安装于所述的第一关节顶板2107;所述的第一关节减速箱2114固定安装于所述的第一关节电机安装板2113;所述的第一关节旋转电机2116固定安装于所述的第一关节减速箱2114;两个所述的第一关节同步带轮2111分别固定连接于所述的第一关节滚珠丝杠组件2106及第一关节减速箱2114,并由所述的第一关节同步带2112连接传动;两个所述的第二关节摆杆基座2201固定安装于所述的第一关节滑板2104;所述的第二关节组件包含一个第二关节驱动轴2208及三个第二关节旋转轴2210;两个所述的第二关节摆动杆2213分别螺纹连接所述的一个第二关节驱动轴2208及三个第二关节旋转轴2210;所述的第二关节驱动轴2208及一个第二关节旋转轴2210安装于两个所述的第二关节摆杆基座2201,并可以自由转动;所述的两个第二关节旋转轴2210分别通过轴承与所述的第二关节摆动座2212连接;两个所述的第二关节摆动杆2213的端头均固定安装有第二关节摆动杆手轮2214;所述的第二关节电机安装板2205固定安装于所述的第一关节滑板2104;所述的第二关节减速箱2206固定安装于所述的第二关节电机安装板2205,所述的第二关节旋转电机2207固定安装于所述的第二关节减速箱2206;两个所述的第二关节同步带轮2204分别固定连接于所述的第一关节主轴承座2108及第二关节减速箱2206,并且由所述的第二关节同步带2202连接传动;所述的两个第二关节摆杆基座2201、两个第二关节摆动杆2213及第二关节摆动座2212构成一组平四边形机构,所述的一个第二关节驱动轴2208和三个第二关节旋转轴2210为所述的平行四边形机构的四个转轴。
[0045]进一步地,可以控制第一关节旋转电机2116带动第一关节滚珠丝杠组件2106,从而带动第一关节滑板2104在第一关节直线导轨组件2105上移动;第二关节组件通过两个第二关节摆杆基座2201可以随第一关节滑板2104移动;可以控制第二关节旋转电机2207通过第二关节同步带2202和两个第二关节同步带轮2204带动第二关节驱动轴2208,从而带动第二关节组件运动。
[0046]请参见附图6及附图7所示,所述的机械肩关节组件3000包括第三关节组件、第四关节组件及第五关节组件;所述的第三关节组件包括第三关节基板3101、第三关节鲍登线导向座3102、第三关节驱动盘3103、第三关节转轴3104、第三关节钢丝绳固定件3105、第三关节摆动件3106、第三关节第一鲍登线3107及第三关节第二鲍登线3108;所述的第四关节组件包括第四关节鲍登线导向座3201、第四关节驱动盘3202、第四关节钢丝绳固定件3203、第四关节转轴3204、第四关节第一鲍登线3205及第四关节第二鲍登线3206;所述的第五关节组件包括第五关节基架3301、第五关节驱动电机3302、第五关节中间y型板3303、第五关节前端y型板3304、第五关节摆动臂3305、第五关节绑带支架3306、第五关节输出件3307、第五关节上臂托板3308、第五关节绑带3309、第五关节同步带轮3310及第五关节同步带3311。
[0047]所述的第三关节基板3101固定连接于所述的第二关节摆杆基座2201;所述的第三关节鲍登线导向座3102固定安装于上端第三关节基板3101;所述的第三关节转轴3104分别与所述的第三关节驱动盘3103及第三关节摆动件3106固定连接,并且可以绕所述的第三关节基板3101自由转动;两个所述的第三关节钢丝绳固定件3105固定安装于所述的第三关节驱动盘3103;所述的第三关节第一鲍登线3107及第三关节第二鲍登线3108的鲍登线管固定在所述的第三关节鲍登线导向座3102的阶梯孔中,且所述的第三关节第一鲍登线3107及第三关节第二鲍登线3108的钢丝绳分别绕在所述的第三关节驱动盘3103上,并分别固定于所述的两个第三关节钢丝绳固定件3105。
[0048]所述的第四关节鲍登线导向座3201固定安装于所述的第三关节摆动件3106;所述的第四关节驱动盘3202固定连接于所述的第五关节基架3301,并通过所述的第四关节转轴3204与所述的第三关节摆动件3106连接,且绕所述的第四关节转轴3204自由转动;两个所述的第四关节钢丝绳固定件3203固定安装于所述的第四关节驱动盘3202;所述的第四关节第一鲍登线3205及第四关节第二鲍登线3206的鲍登线管固定在所述的第四关节鲍登线导向座3201的阶梯孔中,且所述的第四关节第一鲍登线3205及第四关节第二鲍登线3206的钢丝绳分别绕在所述的第四关节驱动盘3202上,并分别固定于所述的两个第四关节钢丝绳固定件3203。
[0049]所述的第五关节组件中设有两个第五关节摆动臂3305及三个第五关节同步带轮3310;所述的两个第五关节摆动臂3305分别与所述的两个第五关节同步带轮3310固定连接形成两个摆动臂组,并分别与所述的第五关节基架3301铰链连接,两个铰链轴分别为3300a和3300b;所述的第五关节中间y型板3303与所述的两个第五关节摆动臂3305铰链连接,两个铰链轴分别为3300c和3300e;所述的第五关节前端y型板3304与所述的两个第五关节摆动臂3305铰链连接,两个铰链轴分别为3300d和3300f;所述的第五关节输出件3307与所述的第五关节中间y型板3303铰链连接,铰链轴为3300g;所述的第五关节输出件3307与所述的第五关节前端y型板3304铰链连接,铰链轴为3300h;所述的第五关节驱动电机3302固定连接于所述的第五关节基架3301,电机输出轴上固定连接有所述的第五关节同步带轮3310;所述的第五关节同步带3311将三个所述的第五关节同步带轮3310连接传动;所述的第五关节绑带支架3306固定连接于所述的第五关节输出件3307;所述的第五关节上臂托板3308固定连接于所述的第五关节绑带支架3306;所述的第五关节上臂托板3308上装有用于固定患者上臂的第五关节绑带3309。
[0050]进一步地,可以通过所述的电机驱动组件控制第三关节第一鲍登线3107和第三关节第二鲍登线3108带动第三关节驱动盘3103和第三关节摆动件3106通过第三关节转轴3104在第三关节基板3101上转动,实现第三关节组件的运动,第三关节转轴3104的轴心线即为第三关节旋转轴;可以通过所述的电机驱动组件控制第四关节第一鲍登线3205和第四关节第二鲍登线3206带动第四关节驱动盘3202和第五关节基架3301通过第四关节转轴3204在第三关节摆动件3106上转动,实现第四关节组件的运动,第四关节转轴3204的轴心线即为第四关节旋转轴。可以控制第五关节驱动电机3302通过第五关节同步带3311和三个第五关节同步带轮3310带动第五关节组件运动使得第五关节输出件3307及连接于其上的第五关节上臂托板3308和第五关节绑带3309绕一个相对第五关节基架3301固定的转轴3000c转动,3000c即为第五关节旋转轴。
[0051]请参见附图8所示,所述的机械肘关节组件4000包括第六关节鲍登线导向座4001、第六关节驱动盘4002、第六关节钢丝绳固定件4003、第六关节转轴4004、第六关节第一鲍登线4005及第六关节第二鲍登线4006;所述的第六关节鲍登线导向座4001固定连接于所述的第五关节输出件3307;所述的第六关节驱动盘4002固定连接于所述的前臂基板5001,所述的第六关节鲍登线导向座4001及第六关节驱动盘4002通过所述的第六关节转轴4004绕所述的第五关节输出件3307转动;两个所述的第六关节钢丝绳固定件4003固定连接于所述的第六关节驱动盘4002;所述的第六关节第一鲍登线4005及第六关节第二鲍登线4006的鲍登线管固定在所述的第六关节鲍登线导向座4001的阶梯孔中,且第六关节第一鲍登线4005及第六关节第二鲍登线4006的钢丝绳分别绕在所述的第六关节驱动盘4002上,并分别固定于所述的两个第六关节钢丝绳固定件4003。
[0052]进一步地,可以通过所述的电机驱动组件控制第六关节第一鲍登线4005和第六关节第二鲍登线4006带动第六关节驱动盘4002和前臂基板5001通过第六关节转轴4004在第五关节输出件3307上转动,实现第六关节组件的运动,第六关节转轴4004的轴心线即为第六关节旋转轴。
[0053]请参见附图9所示,所述的机械前臂组件5000包括机械前臂基板5001、机械前臂滑槽板5002、机械前臂长度调节板5003、机械前臂压板5004、第六关节基板5005、第七关节驱动电机5006、第七关节电机固定圈5007、第七关节电机基板5008、第七关节第一摆动臂5009、第七关节输出带轮5010、第七关节中间y型板5011、第七关节第二摆动臂5012、第七关节前端三角板5013、第七关节输出件5014、机械前臂绑带支架5015、机械前臂绑带5016、第七关节同步带5017、第七关节输出带轮5018及机械前臂托板5019。
[0054]所述的机械前臂滑槽板5002固定连接于所述的机械前臂基板5001;所述的机械前臂长度调节板5003可沿所述的机械前臂滑槽板5002及机械前臂基板5001中的滑槽滑动;所述的机械前臂压板5004固定连接于所述的机械前臂滑槽板5002,并将所述的机械前臂长度调节板5003限制在所述的机械前臂滑槽板5002及机械前臂基板5001中的滑槽中;所述的机械前臂压板5004上有螺纹孔,旋紧螺纹孔中的紧定螺钉可将机械前臂长度调节板5003固定在合适的位置。
[0055]所述的机械前臂组件5000中的两个第七关节输出带轮5018分别固定连接于所述的第七关节第一摆动臂5009及第七关节第二摆动臂5012,构成两个摆动臂组;所述的两个摆动臂组分别与所述的第七关节基板5005铰链连接,两个铰链轴分别为5000a和5000b;所述的第七关节中间y型板5011与所述的第七关节第一摆动臂5009及第七关节第二摆动臂5012铰链连接,两个铰链轴分别为5000c和5000d;所述的第七关节前端三角板5013与所述的第七关节第一摆动臂5009及第七关节第二摆动臂5012铰链连接,两个铰链轴分别为5000e和5000f;所述的第七关节输出件5014与所述的第七关节前端三角板5013铰链连接,铰链轴为5000g;所述的第七关节输出件5014与所述的第七关节中间y型板5011铰链连接,铰链轴为5000h;所述的第七关节电机固定圈5007将所述的第七关节驱动电机5006压在第七关节电机基板5008上,使所述的第七关节电机基板5008固定在所述的第七关节驱动电机5006上;所述的第七关节电机基板5008固定安装于所述的第七关节基板5005;所述的第七关节输出带轮5010固定安装于所述的第七关节驱动电机5006的输出轴上;所述的第七关节同步带5017将所述的第七关节输出带轮5010及两个第七关节输出带轮5018连接传动。[°°56] 进一步地,用户可控制第七关节驱动电机5006通过第七关节同步带5017、第七关节输出带轮5010和两个第七关节输出带轮5018带动第七关节第一摆动臂5009、第七关节第二摆动臂5012、第七关节中间y型板5011、第七关节前端三角板5013使得第七关节输出件5014绕一个相对机械前臂基板5001固定的转轴50001转动,转轴50001即为第七关节转轴。
[0057]所述的机械腕关节组件6000包括第八关节基架6001、第八关节摆臂6002;所述的机械手部组件包括把手7001;所述的第八关节基架6001固定连接于所述的第七关节输出件5014;两个所述的第八关节摆臂6002与所述的第八关节基架6001铰链连接,铰链轴为6000a,即为第八关节转轴;所述的两个第八关节摆臂6002上固定有把手7001;所述的机械手部组件中的把手7001上包覆有柔软把手套;把手7001还可以拆卸,替换为其他手部训练
目.ο
[0058]请参见附图12所示,所述的电机及减速器组件8100包括驱动电机8101、谐波减速器8102,绞盘减速组件8200包括绞盘减速输入轴8201、多根绞盘减速绳索8202、绞盘转轴8203、绞盘减速轴承压盖8204、拉紧弹簧8205、绳索端头固定件8206及绞盘8207;所述的驱动电机8101及谐波减速器8102均固定安装于所述的电机安装板8001,所述的驱动电机8101与所述的谐波减速器8102连接传动;所述的绞盘减速输入轴8201的一端固定连接于所述的谐波减速器8102的输出孔,所述的绞盘减速输入轴8201的另一端与所述的基架主轴承板8003上的轴承连接;所述的绞盘8207位于所述的基架主轴承板8003与所述的基架副轴承板8004中间,所述的绞盘转轴8203依次插入所述的基架主轴承板8003轴承、绞盘8207及基架副轴承板8004,所述的绞盘8207与所述的绞盘转轴8203固定连接并可同步转动;所述的多根绞盘减速绳索8202的中部绕在所述的绞盘减速输入轴8201的螺纹槽内,所述的多根绞盘减速绳索8202的一端由所述的绳索端头固定件8206固定于所述的绞盘8207,所述的多根绞盘减速绳索8202的另一端通过所述的拉紧弹簧8205的一端,所述的拉紧弹簧8205的另一端固定连接于所述的绞盘8207。
[0059]请参见附图13所示,所述的扭矩传感器组件8300包括传感器外圈8301、第一弹簧8302、传感器转子8303、第二弹簧8304、弹簧端子8305、第三弹簧8306、转子轴承8307、第四弹簧8308、第五弹簧8309、第六弹簧8310及弹簧限位块8311;所述的传感器外圈8301固定连接于所述的绞盘转轴8203;所述的三个弹簧限位块8311均布固定于所述的传感器外圈8301;所述的传感器转子8303通过所述的转子轴承8307插入所述的绞盘转轴8203;所述的第一弹簧8302、第二弹簧8304、第三弹簧8306、第四弹簧8308、第五弹簧8309及第六弹簧8310分布在所述的传感器转子8303及三个弹簧限位块8311间的六个空档中,所述的第一弹簧8302、第二弹簧8304、第三弹簧8306、第四弹簧8308、第五弹簧8309及第六弹簧8310的两端分别由两个所述的弹簧端子8305固定于所述的传感器转子8303及弹簧限位块8311。
[0060]请参见附图14所示,所述的传动组件8400包括传动输出盘8401、导向轮8402、第一垫块8403、第二垫块8404、导向轮底板8405、拉紧螺柱8406、传动第一鲍登线8407、传动第二鲍登线8408、传动输入钢丝绳固定件8409、关节转盘基架8410、关节转盘转轴8411、关节转盘钢丝绳固定件8412、关节转盘8413、传动鲍登线导向座固定板8414、传动鲍登线导向座8415及关节臂8416。
[0061]所述的传动输出盘8401固定连接于所述的传感器转子8303;所述的两个传动输入钢丝绳固定件8409固定连接于所述的传动输出盘8401 ;所述的导向轮底板8405固定连接于所述的基架侧面板8002;所述的第一垫块8403、第二垫块8404分别固定连接于所述的导向轮底板8405 ;所述的两个导向轮8402分别由轴肩螺丝连接于所述的第一垫块8403、第二垫块8404且均可自由转动;所述的转盘转轴8411插入固定在所述的关节转盘基架8410的轴承中,并可以自由转动;所述的关节臂8416固定连接于所述的关节转盘8413,所述的关节臂8416及关节转盘8413通过标准键与所述的关节转盘转轴8411连接同步转动;所述的传动第一鲍登线8407及传动第二鲍登线8408的一端线管分别固定在两个拉紧螺柱8406的阶梯孔中,传动第一鲍登线8407及传动第二鲍登线8408的钢丝绳索伸出阶梯孔后经由所述的两个导向轮8402分别绕在所述的传动输出盘8401的两个线槽中,并由所述的两个传动输入钢丝绳固定件8409固定连接于所述的传动输出盘8401;所述的传动第一鲍登线8407及传动第二鲍登线8408的另一端线管分别固定于所述的传动鲍登线导向座8415的阶梯孔中,所述的传动第一鲍登线8407及传动第二鲍登线8408的钢丝绳索伸出阶梯孔后,分别绕在所述的关节转盘8413的两个线槽中,并由所述的两个关节转盘钢丝绳固定件8412固定连接于所述的关节转盘8413。
[0062]综上所述,本实用新型通过增加康复训练机器人在肩胛带上提/下降,前伸/后缩的自由度,可以有效的解决人机关节轴失配的问题,从而允许在进行上肢康复训练过程中固定使用者的躯干,限制其躯干的代偿运动,提高康复训练的效果,同时不会对使用者的上肢关节造成损伤;提供了肩关节三个自由度的设计,并保持肩关节组件的运动中心与人体盂肱关节的运动中心重合,进一步降低了人机关节轴失配的程度,同时,旋转运动偏移机构实现了肩关节的内/外旋,减小了传统的以圆弧形导轨实现方式带来的体积大、模块化程度低的问题;根据不同的使用者手部情况,通过更换不同的机械手部,用于实现不同的训练项目;利用绳索和绞盘完成动力传输,可以避免传统齿轮减速机背隙较大、齿轮易磨损的问题,同时降低了制造的难度和成本;使用多根绳索连接绞盘减速组件的输入轴与输出绞盘,将负载分摊至各绳索上,有效增强绞盘减速组件的性能,延长其使用寿命,同时设计了拉紧弹簧可以使绳索保持张紧,从而进一步减小绞盘减速组件的背隙。利用鲍登线完成了电机动力的远程传输,使得重量较大的电机驱动组件可以不安装在关节处,降低了康复机器人机械臂的惯量,有利于系统控制的优化及系统功率的优化;同时利用传动输出盘及关节转盘上的两条线槽将两个方向转动的钢丝绳错开,并进一步通过导向轮将钢丝绳更充分地绕在转盘上,有效增大了将用于机器人关节传动时的运动范围。设计有鲍登线的拉紧装置,可以调节两根鲍登线张紧程度,从而调节传动输出盘及关节转盘同步转动的性能。
[0063]以上所述仅为本实用新型的优选实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换,或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:包括基座、两个机械臂组件及六个电机驱动组件;所述的基座包括移动底座、电气箱、电动升降柱、基座平台、电机安装角架、基座旋转电机、联轴器、基座主轴承座、基座滚珠丝杠螺母组件、基座螺母座、基座共用副轴承座、右支架、基座直线导轨组件及左支架;所述的电气箱固定安装于所述的移动底座;所述的电动升降柱固定安装于所述的电气箱;所述的基座平台固定安装于所述的电动升降柱;两个所述的基座直线导轨组件固定安装于所述的基座平台,每个所述的基座直线导轨组件上分别设有两个滑块;所述的右支架固定安装于两个所述的基座直线导轨组件右侧的两个滑块,所述的左支架固定安装于两个所述的基座直线导轨组件左侧的两个滑块;所述的左支架及右支架沿两个所述的基座直线导轨组件滑动;两个所述的基座螺母座分别固定安装于所述的左支架及右支架的下平面;两个所述的基座滚珠丝杠螺母组件的螺母分别固定安装于两个所述的基座螺母座;两个所述的基座主轴承座分别固定安装于所述的基座平台上平面的两侧位置,所述的基座共用副轴承座固定安装于所述的基座平台上平面的中央位置;所述的两个基座滚珠丝杠螺母组件中的丝杠分别安装于两个所述的基座主轴承座及基座共用副轴承座并转动;两个所述的基座旋转电机分别通过两个所述的电机安装角架固定安装于所述的基座平台;两个所述的联轴器将两个所述的基座旋转电机及两个所述的基座滚珠丝杠螺母组件的丝杠分别连接;每个所述的机械臂组件包括机械肩胛带组件、机械肩关节组件、机械肘关节组件、机械前臂组件、机械腕关节组件及机械手部组件;所述的电机驱动组件包括电机及减速组件、扭矩传感器组件及传动组件,所述的电机及减速组件、扭矩传感器组件及传动组件均安装在同一个电机驱动基架上,所述的电机驱动基架包括电机安装板、基架侧面板、基架主轴承板、基架副轴承板、基架顶板及两块基架加强板;所述的电机安装板、两块基架加强板及基架顶板围绕连接成环形结构,所述的基架侧面板通过所述的电机安装板及基架主轴承板设置在所述的环形结构的上方,所述的基架副轴承板的两端分别与所述的两块基架加强板连接,位于所述的电机安装板与所述的基架主轴承板之间。2.根据权利要求1所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的移动底座中包含四个可制动脚轮,所述的电动升降柱调整康复机器人的高度。3.根据权利要求1所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的机械肩胛带组件包括第一关节组件及第二关节组件;所述的第一关节组件包括第一关节底板、第一关节螺母座、第一关节前板、第一关节滑板、第一关节直线导轨组件、第一关节滚珠丝杠组件、第一关节顶板、第一关节主轴承座、第一关节主轴承座压盖、第一关节带轮压盖、第一关节同步带轮、第一关节同步带、第一关节电机安装板、第一关节减速箱、第一关节后板、第一关节旋转电机及第一关节副轴承座;所述的第二关节组件包括第二关节摆杆基座、第二关节同步带、第二关节带轮压盖、第二关节同步带轮、第二关节电机安装板、第二关节减速箱、第二关节旋转电机、第二关节驱动轴、第二关节基座轴承压盖、第二关节旋转轴、第二关节摆动座轴承压盖、第二关节摆动座、第二关节摆动杆、第二关节摆动杆手轮及第二关节摆动轴压盖;所述的第一关节底板、第一关节前板、第一关节顶板与第一关节后板连接形成一个方形框架;两个所述的第一关节直线导轨组件分别固定连接于所述的第一关节前板及第一关节后板,每个所述的第一关节直线导轨组件上分别设有一个滑块;所述的第一关节滑板固定连接于两个所述的第一关节直线导轨组件的两个滑块上,并沿两个所述的第一关节直线导轨组件的导轨移动;所述的第一关节螺母座固定安装于所述的第一关节滑板;所述的第一关节滚珠丝杠组件的中的螺母固定安装于上端第一关节螺母座,所述的第一关节滚珠丝杠组件的中的丝杠安装于所述的第一关节主轴承座及第一关节副轴承座;所述的第一关节电机安装板通过腰型孔固定安装于所述的第一关节顶板;所述的第一关节减速箱固定安装于所述的第一关节电机安装板;所述的第一关节旋转电机固定安装于所述的第一关节减速箱;两个所述的第一关节同步带轮分别固定连接于所述的第一关节滚珠丝杠组件及第一关节减速箱,并由所述的第一关节同步带连接传动;两个所述的第二关节摆杆基座固定安装于所述的第一关节滑板;所述的第二关节组件包含一个第二关节驱动轴及三个第二关节旋转轴;两个所述的第二关节摆动杆分别螺纹连接所述的一个第二关节驱动轴及三个第二关节旋转轴;所述的第二关节驱动轴及一个第二关节旋转轴安装于两个所述的第二关节摆杆基座并转动;所述的两个第二关节旋转轴分别通过轴承与所述的第二关节摆动座连接;两个所述的第二关节摆动杆的端头均固定安装有第二关节摆动杆手轮;所述的第二关节电机安装板固定安装于所述的第一关节滑板;所述的第二关节减速箱固定安装于所述的第二关节电机安装板,所述的第二关节旋转电机固定安装于所述的第二关节减速箱;两个所述的第二关节同步带轮分别固定连接于所述的第一关节主轴承座及第二关节减速箱,并且由所述的第二关节同步带连接传动;所述的两个第二关节摆杆基座、两个第二关节摆动杆及第二关节摆动座构成一组平四边形机构,所述的一个第二关节驱动轴和三个第二关节旋转轴为所述的平行四边形机构的四个转轴。4.根据权利要求3所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的机械肩关节组件包括第三关节组件、第四关节组件及第五关节组件;所述的第三关节组件包括第三关节基板、第三关节鲍登线导向座、第三关节驱动盘、第三关节转轴、第三关节钢丝绳固定件、第三关节摆动件、第三关节第一鲍登线及第三关节第二鲍登线;所述的第四关节组件包括第四关节鲍登线导向座、第四关节驱动盘、第四关节钢丝绳固定件、第四关节转轴、第四关节第一鲍登线及第四关节第二鲍登线;所述的第五关节组件包括第五关节基架、第五关节驱动电机、第五关节中间y型板、第五关节前端y型板、第五关节摆动臂、第五关节绑带支架、第五关节输出件、第五关节上臂托板、第五关节绑带、第五关节同步带轮及第五关节同步带; 所述的第三关节基板固定连接于所述的第二关节摆杆基座;所述的第三关节鲍登线导向座固定安装于上端第三关节基板;所述的第三关节转轴分别与所述的第三关节驱动盘及第三关节摆动件固定连接,并绕所述的第三关节基板转动;两个所述的第三关节钢丝绳固定件固定安装于所述的第三关节驱动盘;所述的第三关节第一鲍登线及第三关节第二鲍登线的鲍登线管固定在所述的第三关节鲍登线导向座的阶梯孔中,且所述的第三关节第一鲍登线及第三关节第二鲍登线的钢丝绳分别绕在所述的第三关节驱动盘上,并分别固定于所述的两个第三关节钢丝绳固定件; 所述的第四关节鲍登线导向座固定安装于所述的第三关节摆动件;所述的第四关节驱动盘固定连接于所述的第五关节基架,并通过所述的第四关节转轴与所述的第三关节摆动件连接,且绕所述的第四关节转轴转动;两个所述的第四关节钢丝绳固定件固定安装于所述的第四关节驱动盘;所述的第四关节第一鲍登线及第四关节第二鲍登线的鲍登线管固定在所述的第四关节鲍登线导向座的阶梯孔中,且所述的第四关节第一鲍登线及第四关节第二鲍登线的钢丝绳分别绕在所述的第四关节驱动盘上,并分别固定于所述的两个第四关节钢丝绳固定件; 所述的第五关节组件中设有两个第五关节摆动臂及三个第五关节同步带轮;所述的两个第五关节摆动臂分别与所述的两个第五关节同步带轮固定连接形成两个摆动臂组,并分别与所述的第五关节基架铰链连接;所述的第五关节中间y型板与所述的两个第五关节摆动臂铰链连接;所述的第五关节前端y型板与所述的两个第五关节摆动臂铰链连接;所述的第五关节输出件与所述的第五关节中间y型板铰链连接;所述的第五关节输出件与所述的第五关节前端y型板铰链连接;所述的第五关节驱动电机固定连接于所述的第五关节基架,电机输出轴上固定连接有所述的第五关节同步带轮;所述的第五关节同步带将三个所述的第五关节同步带轮连接传动;所述的第五关节绑带支架固定连接于所述的第五关节输出件;所述的第五关节上臂托板固定连接于所述的第五关节绑带支架;所述的第五关节上臂托板上装有用于固定患者上臂的第五关节绑带。5.根据权利要求4所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的机械肘关节组件包括第六关节鲍登线导向座、第六关节驱动盘、第六关节钢丝绳固定件、第六关节转轴、第六关节第一鲍登线及第六关节第二鲍登线;所述的第六关节鲍登线导向座固定连接于所述的第五关节输出件;所述的第六关节驱动盘固定连接于所述的前臂基板,所述的第六关节鲍登线导向座及第六关节驱动盘通过所述的第六关节转轴绕所述的第五关节输出件转动;两个所述的第六关节钢丝绳固定件固定连接于所述的第六关节驱动盘;所述的第六关节第一鲍登线及第六关节第二鲍登线的鲍登线管固定在所述的第六关节鲍登线导向座的阶梯孔中,且第六关节第一鲍登线及第六关节第二鲍登线的钢丝绳分别绕在所述的第六关节驱动盘上,并分别固定于所述的两个第六关节钢丝绳固定件。6.根据权利要求1所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的机械前臂组件包括机械前臂基板、机械前臂滑槽板、机械前臂长度调节板、机械前臂压板、第六关节基板、第七关节驱动电机、第七关节电机固定圈、第七关节电机基板、第七关节第一摆动臂、第七关节输出带轮、第七关节中间y型板、第七关节第二摆动臂、第七关节前端三角板、第七关节输出件、机械前臂绑带支架、机械前臂绑带、第七关节同步带、第七关节输出带轮及机械前臂托板; 所述的机械前臂滑槽板固定连接于所述的机械前臂基板;所述的机械前臂长度调节板沿所述的机械前臂滑槽板及机械前臂基板中的滑槽滑动;所述的机械前臂压板固定连接于所述的机械前臂滑槽板,并将所述的机械前臂长度调节板限制在所述的机械前臂滑槽板及机械前臂基板中的滑槽中;所述的机械前臂压板上有螺纹孔; 所述的机械前臂组件中的两个第七关节输出带轮分别固定连接于所述的第七关节第一摆动臂及第七关节第二摆动臂,构成两个摆动臂组;所述的两个摆动臂组分别与所述的第七关节基板铰链连接;所述的第七关节中间y型板与所述的第七关节第一摆动臂及第七关节第二摆动臂铰链连接;所述的第七关节前端三角板与所述的第七关节第一摆动臂及第七关节第二摆动臂铰链连接;所述的第七关节输出件与所述的第七关节前端三角板铰链连接;所述的第七关节输出件与所述的第七关节中间y型板铰链连接;所述的第七关节电机固定圈将所述的第七关节驱动电机压在第七关节电机基板上,使所述的第七关节电机基板固定在所述的第七关节驱动电机上;所述的第七关节电机基板固定安装于所述的第七关节基板;所述的第七关节输出带轮固定安装于所述的第七关节驱动电机的输出轴上;所述的第七关节同步带将所述的第七关节输出带轮及两个第七关节输出带轮连接传动。7.根据权利要求6所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的机械腕关节组件包括第八关节基架、第八关节摆臂;所述的机械手部组件包括把手;所述的第八关节基架固定连接于所述的第七关节输出件;两个所述的第八关节摆臂与所述的第八关节基架铰链连接,铰链轴为第八关节转轴;所述的两个第八关节摆臂上固定有把手;所述的机械手部组件中的把手上包覆有柔软把手套。8.根据权利要求1所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的电机及减速组件包括驱动电机、谐波减速器、绞盘减速输入轴、多根绞盘减速绳索、绞盘转轴、绞盘减速轴承压盖、拉紧弹簧、绳索端头固定件及绞盘;所述的驱动电机及谐波减速器均固定安装于所述的电机安装板,所述的驱动电机与所述的谐波减速器连接传动;所述的绞盘减速输入轴的一端固定连接于所述的谐波减速器的输出孔,所述的绞盘减速输入轴的另一端与所述的基架主轴承板上的轴承连接;所述的绞盘位于所述的基架主轴承板与所述的基架副轴承板中间,所述的绞盘转轴依次插入所述的基架主轴承板轴承、绞盘及基架副轴承板,所述的绞盘与所述的绞盘转轴固定连接并同步转动;所述的多根绞盘减速绳索的中部绕在所述的绞盘减速输入轴的螺纹槽内,所述的多根绞盘减速绳索的一端由所述的绳索端头固定件固定于所述的绞盘,所述的多根绞盘减速绳索的另一端通过所述的拉紧弹簧的一端,所述的拉紧弹簧的另一端固定连接于所述的绞盘。9.根据权利要求8所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的扭矩传感器组件包括传感器外圈、第一弹簧、传感器转子、第二弹簧、弹簧端子、第三弹簧、转子轴承、第四弹簧、第五弹簧、第六弹簧及弹簧限位块;所述的传感器外圈固定连接于所述的绞盘转轴;所述的三个弹簧限位块均布固定于所述的传感器外圈;所述的传感器转子通过所述的转子轴承插入所述的绞盘转轴;所述的第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第五弹簧及第六弹簧分布在所述的传感器转子及三个弹簧限位块间的六个空档中,所述的第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第五弹簧及第六弹簧的两端分别由两个所述的弹簧端子固定于所述的传感器转子及弹簧限位块。10.根据权利要求9所述的外骨骼式上肢康复训练机器人,其特征在于:所述的传动组件包括传动输出盘、导向轮、第一垫块、第二垫块、导向轮底板、拉紧螺柱、传动第一鲍登线、传动第二鲍登线、传动输入钢丝绳固定件、关节转盘基架、关节转盘转轴、关节转盘钢丝绳固定件、关节转盘、传动鲍登线导向座固定板、传动鲍登线导向座及关节臂; 所述的传动输出盘固定连接于所述的传感器转子;所述的两个传动输入钢丝绳固定件固定连接于所述的传动输出盘;所述的导向轮底板固定连接于所述的基架侧面板;所述的第一垫块、第二垫块分别固定连接于所述的导向轮底板;所述的两个导向轮分别由轴肩螺丝连接于所述的第一垫块、第二垫块且自由转动;所述的转盘转轴插入固定在所述的关节转盘基架的轴承中并自由转动;所述的关节臂固定连接于所述的关节转盘,所述的关节臂及关节转盘通过标准键与所述的关节转盘转轴连接同步转动;所述的传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的一端线管分别固定在两个拉紧螺柱的阶梯孔中,传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的钢丝绳索伸出阶梯孔后经由所述的两个导向轮分别绕在所述的传动输出盘的两个线槽中,并由所述的两个传动输入钢丝绳固定件固定连接于所述的传动输出盘;所述的传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的另一端线管分别固定于所述的传动鲍登线导向座的阶梯孔中,所述的传动第一鲍登线及传动第二鲍登线的钢丝绳索伸出阶梯孔后,分别绕在所述的关节转盘的两个线槽中,并由所述的两个关节转盘钢丝绳固定件固定连接于所述的关节转盘。
【文档编号】a61h1/02gk205459699sq201620213438
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】李继才, 王道雨, 简卓, 李彬彬, 卢美铭
【申请人】上海卓道医疗科技有限公司
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