一种直接驱动与间接驱动相结合的上肢康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种直接驱动与间接驱动相结合的上肢康复机器人，其特征在于该机器人包括上肩关节组件、平肩关节组件、立肩关节组件、上臂组件、前臂组件、机架和电机箱；所述上肩关节组件固定在机架上；所述平肩关节组件与上肩关节组件连接；所述立肩关节组件与平肩关节组件连接；所述上臂组件与立肩关节组件连接；所述前臂组件与上臂组件连接；所述电机箱和机架位于地面上。该机器人结合直接驱动与间接驱动各自的优势，将部分关节的直接驱动方式变化为间接驱动方式，减轻机械手臂的重量，增加可调可控性，提高各个关节运动的灵活性。患者肩关节实现展收、平展、内外旋、屈伸运动，肘关节实现屈伸运动，可以单个运动训练，也可以连贯训练运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于康复机器人领域，具体是一种直接驱动与间接驱动相结合的上肢康复机器人。
技术介绍
随着社会科技的进步，康复机器人在病者和康复医院的使用越发频繁，对智能化康复机器人需求也越来越高。肩关节和肘关节是人体上肢功能的基础。但是，目前市场上机器人大都是对肩关节的康复训练，现有的康复器械仅限于屈伸、展收、内外旋这三个自由度的运动，不能完成肩部的平展运动和肘关节的屈伸运动。传统的绳驱动系统将钢丝绳分别固定于主动轮和从动轮上，与驱动电机连接的主动轮带动钢丝绳，钢丝绳带动从动轮，从动轮再带动关节完成运动。动力传输过程中需要经过中间关节，因此当关节运动时，也会影响到绳索可能产生关节的运动耦合问题。此外，为了增大主从动轮与钢丝绳索相互之间的摩擦，需要将钢丝绳索在轮子上绕几圈，这种结构会导致驱动钢丝绳索的长度变化，运动耦合问题不消除则会导致钢丝绳索被拉断或者变松。而且，目前市场上机器人的另一个问题是每个关节需要一个电机驱动。这种直接驱动方式将电机直接安放在关节上，直接驱动虽然效率较高，但康复机器人动作缓慢，而且电机提供的驱动力远远大于机械臂所需的驱动力；其次是电机自身有重量，每个关节加一个电机，从前臂关节到上臂关节，再到肩关节，所需要的电机越来越大，每个关节的重量增加。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种直接驱动与间接驱动相结合的上肢康复机器人。该机器人结合直接驱动与间接驱动各自的优势，将部分关节的直接驱动方式变化为间接驱动方式，减轻机械手臂的重量，增加可调可控性，提高各个关节运动的灵活性。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种直接驱动与间接驱动相结合的上肢康复机器人，其特征在于该机器人包括上肩关节组件、平肩关节组件、立肩关节组件、上臂组件、前臂组件、机架和电机箱；所述上肩关节组件固定在机架上；所述平肩关节组件与上肩关节组件连接；所述立肩关节组件与平肩关节组件连接；所述上臂组件与立肩关节组件连接；所述前臂组件与上臂组件连接；所述电机箱和机架位于地面上；所述上肩关节组件包括有上肩从动链轮、第一轴套、主轴、上肩关节矩形盒、第二轴套、上肩角接触球轴承、上肩T形塑料板块、主轴轴套、长导管杆、上肩角度位移传感器、上肩链条、上肩线卡和上肩钢丝绳；所述第一轴套和第二轴套固定在机架上；所述上肩角接触球轴承为两个，分别通过第一轴套和第二轴套卡紧在机架上；所述主轴穿过机架的通孔，安装于两个上肩角接触球轴承之间；所述上肩从动链轮安装在主轴的一端，主轴的另一端与上肩角度位移传感器的轴心连接；上肩角度位移传感器的外表面与机架固定连接；所述上肩从动链轮与上肩链条啮合，上肩链条的末端通过上肩线卡与上肩钢丝绳的一端连接；上肩钢丝绳的另一端穿过上肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述上肩关节矩形盒中间具有通孔，主轴穿过上肩关节矩形盒的通孔并与上肩关节矩形盒连接；所述主轴轴套安装在主轴上，主轴轴套下端与上肩关节矩形盒接触，上端与第一轴套中的上肩角接触球轴承内圈接触；所述长导管杆的一端与上肩关节矩形盒连接；所述平肩关节组件包括平肩从动链轮、平肩链条、平肩线卡、平肩钢丝绳、平肩T形塑料板、平肩关节轴、平肩矩形长薄板、平肩轴承矩形盒、平肩角接触球轴承、平肩轴套、第一法兰盘、平肩矩形长板块、平肩轴端面卡环和平肩角度位移传感器；所述长导管杆另一端通过第一法兰盘与平肩轴承矩形盒连接；所述平肩轴承矩形盒内部安装有两个平肩角接触球轴承；所述平肩关节轴安装于两个平肩角接触球轴承之间；所述平肩矩形长薄块固定在平肩轴承矩形盒上；所述平肩矩形长薄块上安装有平肩T形塑料板块；所述平肩关节轴的一端安装有平肩从动链轮；所述平肩从动链轮与平肩链条啮合，平肩链条的末端通过平
肩线卡与平肩钢丝绳的一端连接；所述平肩钢丝绳的另一端穿过平肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述平肩轴端面卡环固定在平肩矩形长板块上；平肩关节轴的另一端穿过平肩矩形长板块和平肩轴端面卡环与平肩角度位移传感器的轴心连接；平肩角度位移传感器的外表面与平肩轴承矩形盒固定连接；所述立肩关节组件包括立肩角度位移传感器、Z形长薄板、立肩关节轴、立肩轴承矩形盒、立肩角接触球轴承、立肩矩形长薄板、立肩轴端面卡环、立肩轴套、第二法兰盘、短导管杆、第三法兰盘、立肩从动链轮、立肩链条、立肩线卡、立肩钢丝绳和立肩T形塑料板块；所述平肩矩形长板块的另一端通过第三法兰盘与短导管杆连接；所述短导管杆的另一端通过第二法兰盘与上立肩轴承矩形盒连接；立肩轴承矩形盒内部安装有两个立肩角接触球轴承；所述立肩轴套安装在各自立肩角接触球轴承外侧，对立肩角接触球轴承轴向固定；立肩关节轴安装于两个立肩角接触球轴承之间；所述立肩矩形长薄板固定在立肩轴承矩形盒上；所述立肩T形塑料板块安装在立肩矩形长薄板上；立肩关节轴的一端穿过立肩矩形长薄板的通孔，其末端安装有立肩从动链轮；所述立肩从动链轮与立肩链条啮合，立肩链条的末端通过立肩线卡与立肩钢丝绳的一端连接；所述立肩钢丝绳的另一端穿过立肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述立肩轴端面卡环与Z形长薄板连接；立肩关节轴的另一端与Z形长薄板连接；立肩关节轴的另一端依次穿过Z形长薄板和立肩轴端面卡环与立肩角度位移传感器的轴心连接；立肩角度位移传感器的外表面与立肩轴承矩形盒固定连接；上臂组件包括锲形薄圆环、圆环外圈、滚珠、圆环内圈、圆形齿条、Z形短薄板、T形薄板、上臂电机、勾形薄板、小圆齿轮和上臂角度位移传感器；所述Z形长薄板的另一端与T形薄板连接；所述T型薄板与圆环外圈连接；所述圆环外圈内侧具有凸台；所述圆环内圈外侧固定有锲形薄圆环；所述圆环外圈与圆环内圈之间有间隙，滚珠适配于圆环外圈与圆环内圈之间的间隙中；所述圆环内圈下端固定有圆形齿条，圆形齿条与小圆齿轮啮合；所述勾形薄板的一端与圆环外圈连接，另一端与上臂角度位移传感器的外表面固定连接；所述上臂电机安装在勾形薄板上，其传动轴穿过勾形薄板与小圆齿轮的轮心连接；所述
上臂电机的传动轴末端与上臂角度位移传感器的轴心连接；所述前臂组件包括前臂电机、小凸台、前臂角度位移传感器、长薄板块、椭圆环和手柄；所述长薄板块一端与Z形短薄板连接，另一端通过螺栓与椭圆环连接；所述前臂电机与Z形短薄板连接；前臂电机的输出轴依次穿过Z形短薄板和长薄板块的通孔与小凸台连接，同时小凸台固定在长薄板块上；所述手柄安装于椭圆环的侧面；前臂电机的输出轴末端与前臂角度位移传感器的轴心连接；前臂角度位移传感器的外表面上与Z形短薄板固定连接；所述电机箱组件包括主动电机链轮、主动电机链条、主动电机钢丝绳、主动电机、机箱板、矩形小板块、主动电机线卡和主动电机钢丝绳线管；所述主动电机线卡固定在机箱板上；所述主动电机固定在机箱板上，其输出端轴穿过机箱板的孔与主动电机链轮连接，主动电机链轮与主动电机链条啮合，主动电机链条连接主动电机钢丝绳；主动电机钢丝绳通过主动电机线卡固定；所述矩形小板块的一侧面固定在机箱板上，矩形小板块上开有沉头孔；所述主动电机钢丝绳穿过主动电机钢丝绳线管分别与上肩钢丝绳、平肩钢丝绳和立肩钢丝绳连接。与现有技术相比，本专利技术有益效果在于：1、该机器人结合直接驱动与间接驱动各自的优势，将部分关节的直接驱动方式变化为间接驱动方式，减轻机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直接驱动与间接驱动相结合的上肢康复机器人，其特征在于该机器人包括上肩关节组件、平肩关节组件、立肩关节组件、上臂组件、前臂组件、机架和电机箱；所述上肩关节组件固定在机架上；所述平肩关节组件与上肩关节组件连接；所述立肩关节组件与平肩关节组件连接；所述上臂组件与立肩关节组件连接；所述前臂组件与上臂组件连接；所述电机箱和机架位于地面上；所述上肩关节组件包括有上肩从动链轮、第一轴套、主轴、上肩关节矩形盒、第二轴套、上肩角接触球轴承、上肩T形塑料板块、主轴轴套、长导管杆、上肩角度位移传感器、上肩链条、上肩线卡和上肩钢丝绳；所述第一轴套和第二轴套固定在机架上；所述上肩角接触球轴承为两个，分别通过第一轴套和第二轴套卡紧在机架上；所述主轴穿过机架的通孔，安装于两个上肩角接触球轴承之间；所述上肩从动链轮安装在主轴的一端，主轴的另一端与上肩角度位移传感器的轴心连接；上肩角度位移传感器的外表面与机架固定连接；所述上肩从动链轮与上肩链条啮合，上肩链条的末端通过上肩线卡与上肩钢丝绳的一端连接；上肩钢丝绳的另一端穿过上肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述上肩关节矩形盒中间具有通孔，主轴穿过上肩关节矩形盒的通孔并与上肩关节矩形盒连接；所述主轴轴套安装在主轴上，主轴轴套下端与上肩关节矩形盒接触，上端与第一轴套中的上肩角接触球轴承内圈接触；所述长导管杆的一端与上肩关节矩形盒连接；所述平肩关节组件包括平肩从动链轮、平肩链条、平肩线卡、平肩钢丝绳、平肩T形塑料板、平肩关节轴、平肩矩形长薄板、平肩轴承矩形盒、平肩角接触球轴承、平肩轴套、第一法兰盘、平肩矩形长板块、平肩轴端面卡环和平肩角度位移传感器；所述长导管杆另一端通过第一法兰盘与平肩轴承矩形盒连接；所述平肩轴承矩形盒内部安装有两个平肩角接触球轴承；所述平肩关节轴安装于两个平肩角接触球轴承之间；所述平肩矩形长薄块固定在平肩轴承矩形盒上；所述平肩矩形长薄块上安装有平肩T形塑料板块；所述平肩关节轴的一端安装有平肩从动链轮；所述平肩从动链轮与平肩链条啮合，平肩链条的末端通过平肩线卡与平肩钢丝绳的一端连接；所述平肩钢丝绳的另一端穿过平肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述平肩轴端面卡环固定在平肩矩形长板块上；平肩关节轴的另一端穿过平肩矩形长板块和平肩轴端面卡环与平肩角度位移传感器的轴心连接；平肩角度位移传感器的外表面与平肩轴承矩形盒固定连接；所述立肩关节组件包括立肩角度位移传感器、Z形长薄板、立肩关节轴、立肩轴承矩形盒、立肩角接触球轴承、立肩矩形长薄板、立肩轴端面卡环、立肩轴套、第二法兰盘、短导管杆、第三法兰盘、立肩从动链轮、立肩链条、立肩线卡、立肩钢丝绳和立肩T形塑料板块；所述平肩矩形长板块的另一端通过第三法兰盘与短导管杆连接；所述短导管杆的另一端通过第二法兰盘与上立肩轴承矩形盒连接；立肩轴承矩形盒内部安装有两个立肩角接触球轴承；所述立肩轴套安装在各自立肩角接触球轴承外侧，对立肩角接触球轴承轴向固定；立肩关节轴安装于两个立肩角接触球轴承之间；所述立肩矩形长薄板固定在立肩轴承矩形盒上；所述立肩T形塑料板块安装在立肩矩形长薄板上；立肩关节轴的一端穿过立肩矩形长薄板的通孔，其末端安装有立肩从动链轮；所述立肩从动链轮与立肩链条啮合，立肩链条的末端通过立肩线卡与立肩钢丝绳的一端连接；所述立肩钢丝绳的另一端穿过立肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述立肩轴端面卡环与Z形长薄板连接；立肩关节轴的另一端与Z形长薄板连接；立肩关节轴的另一端依次穿过Z形长薄板和立肩轴端面卡环与立肩角度位移传感器的轴心连接；立肩角度位移传感器的外表面与立肩轴承矩形盒固定连接；上臂组件包括锲形薄圆环、圆环外圈、滚珠、圆环内圈、圆形齿条、Z形短薄板、T形薄板、上臂电机、勾形薄板、小圆齿轮和上臂角度位移传感器；所述Z形长薄板的另一端与T形薄板连接；所述T型薄板与圆环外圈连接；所述圆环外圈内侧具有凸台；所述圆环内圈外侧固定有锲形薄圆环；所述圆环外圈与圆环内圈之间有间隙，滚珠适配于圆环外圈与圆环内圈之间的间隙中；所述圆环内圈下端固定有圆形齿条，圆形齿条与小圆齿轮啮合；所述勾形薄板的一端与圆环外圈连接，另一端与上臂角度位移传感器的外表面固定连接；所述上臂电机安装在勾形薄板上，其传动轴穿过勾形薄板与小圆齿轮的轮心连接；所述上臂电机的传动轴末端与上臂角度位移传感器的轴心连接；所述前臂组件包括前臂电机、小凸台、前臂角度位移传感器、长薄板块、椭圆环和手柄；所述长薄板块一端与Z形短薄板连接，另一端通过螺栓与椭圆环连接；所述前臂电机与Z形短薄板连接；前臂电机的输出轴依次穿过Z形短薄板和长薄板块的通孔与小凸台连接，同时小凸台固定在长薄板块上；所述手柄安装于椭圆环的侧面；前臂电机的输出轴末端与前臂角度位移传感器的轴心连接；前臂角度位移传感器的外表面上与Z形短薄板固定连接；所述...

【技术特征摘要】
1.一种直接驱动与间接驱动相结合的上肢康复机器人，其特征在于该机器人包括上肩关节组件、平肩关节组件、立肩关节组件、上臂组件、前臂组件、机架和电机箱；所述上肩关节组件固定在机架上；所述平肩关节组件与上肩关节组件连接；所述立肩关节组件与平肩关节组件连接；所述上臂组件与立肩关节组件连接；所述前臂组件与上臂组件连接；所述电机箱和机架位于地面上；所述上肩关节组件包括有上肩从动链轮、第一轴套、主轴、上肩关节矩形盒、第二轴套、上肩角接触球轴承、上肩T形塑料板块、主轴轴套、长导管杆、上肩角度位移传感器、上肩链条、上肩线卡和上肩钢丝绳；所述第一轴套和第二轴套固定在机架上；所述上肩角接触球轴承为两个，分别通过第一轴套和第二轴套卡紧在机架上；所述主轴穿过机架的通孔，安装于两个上肩角接触球轴承之间；所述上肩从动链轮安装在主轴的一端，主轴的另一端与上肩角度位移传感器的轴心连接；上肩角度位移传感器的外表面与机架固定连接；所述上肩从动链轮与上肩链条啮合，上肩链条的末端通过上肩线卡与上肩钢丝绳的一端连接；上肩钢丝绳的另一端穿过上肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述上肩关节矩形盒中间具有通孔，主轴穿过上肩关节矩形盒的通孔并与上肩关节矩形盒连接；所述主轴轴套安装在主轴上，主轴轴套下端与上肩关节矩形盒接触，上端与第一轴套中的上肩角接触球轴承内圈接触；所述长导管杆的一端与上肩关节矩形盒连接；所述平肩关节组件包括平肩从动链轮、平肩链条、平肩线卡、平肩钢丝绳、平肩T形塑料板、平肩关节轴、平肩矩形长薄板、平肩轴承矩形盒、平肩角接触球轴承、平肩轴套、第一法兰盘、平肩矩形长板块、平肩轴端面卡环和平肩角度位移传感器；所述长导管杆另一端通过第一法兰盘与平肩轴承矩形盒连接；所述平肩轴承矩形盒内部安装有两个平肩角接触球轴承；所述平肩关节轴安装于两个平肩角接触球轴承之间；所述平肩矩形长薄块固定在平肩轴承矩形盒上；所述平肩矩形长薄块上安装有平肩T形塑料板块；所述
\t平肩关节轴的一端安装有平肩从动链轮；所述平肩从动链轮与平肩链条啮合，平肩链条的末端通过平肩线卡与平肩钢丝绳的一端连接；所述平肩钢丝绳的另一端穿过平肩T形塑料板块与电机箱中的电机连接；所述平肩轴端面卡环固定在平肩矩形长板块上；平肩关节轴的另一端穿过平肩矩形长板块和平肩轴端面卡环与平肩角度位移传感器的轴心连接；平肩角度位移传感器的外表面与平肩轴承矩形盒固定连接；所述立肩关节组件包括立肩角度位移传感器、Z形长薄板、立肩关节轴、立肩轴承矩形盒、立肩角接触球轴承、立肩矩形长薄板、立肩轴端面卡环、立肩轴套、第二法兰盘、短导管杆、第三法兰盘、立肩从动链轮、立肩链条、立肩线卡、立肩钢丝绳和立肩T形塑料板块；所述平肩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞素，叶协通，王强，邢新闯，刘亚男，朱琳琳，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12