多足助力康复机器人的侧摆关节制造技术

一种多足助力康复机器人的侧摆关节，包括电动推杆驱动器、连接机器人的腰带结构和电动推杆驱动器的转动副，连接机器人的近腿骨和电动推杆驱动器的转动副和连接腰带结构和近腿骨的转动副；步进电机安装电机固定夹片上，电机固定夹片上开有固定圆孔，固定销轴穿过固定圆孔连接在腰带结构上，步进电机输出轴与丝杠的一端连接，丝杠与丝杠套筒连接，杆端关节轴承一端通过端口螺母与丝杠套筒间隙配合，杆端关节轴承另一端设有端部圆孔，端部圆孔与端部销轴连接在近腿骨的上部，丝杠套筒与滑块的圆孔过盈配合，滑块可滑动地套装在导轨上，导轨与电机固定夹片固定。本发明专利技术平衡性较好、能源使用效率较高、有效适用于老年人和下肢残疾者的助力康复。

Multiped assisted rehabilitation robot side sway joint

A multiped assisted rehabilitation robot side sway joint, including Vice rotation belt structure electric push rod drive, and drive the electric push rod connected to the robot, and the connection belt structure and near side leg rotation pair of rotatably connected robot near leg and electric push rod drive; stepping motor mounted motor is fixed on the clamping piece, the motor is fixed the clips are provided with fixing holes, the fixed pin shaft passes through the fixed hole in the belt connecting structure, the output shaft of the stepping motor and the screw is connected with one end of the connecting sleeve, screw and screw, rod end joint bearing end port through the nut and screw sleeve clearance, rod end joint bearing is arranged at the other end of the end of the round, end with the end of the connecting pin hole in the upper part of the screw hole in the leg, sleeve and slide fit, a slider slidably sleeved on the guide rail. Fixed with the motor clamp. The invention has the advantages of good balance, high energy utilization efficiency, and is suitable for the power assisted rehabilitation of the elderly and the disabled people with lower limbs.

【技术实现步骤摘要】
多足助力康复机器人的侧摆关节
本专利技术涉及机器人领域，尤其是一种助力康复机器人的侧摆关节。
技术介绍
随着现代科技的飞速发展，机器人的应用不单单只局限于工业领域，而是逐步应用于农业、医疗以及服务等领域。机器人的应用对象逐渐变得更加多样化和复杂化。本专利技术是一款可穿戴的六足仿生机械腿，它的主要功能是扩展人体下肢运动功能，应用对象是老年人和下肢残疾者，最终目标是实现应用对象恢复正常行走能力。这就要求六足机器人要像人腿一样灵活和安全。而传统的二足外骨骼机器人存在平衡性难度高、步态规划难以完美契合人腿运动以至于容易发生干涉造成损伤等等结构上的固有缺点，这些缺点使得二足的外骨骼机器人暂时不能较好地满足当今社会需求。目前，国内外科研机构已经研制出多种助力机器人，其中以二足外骨骼助力机器人为主，而多足助力康复机器人方面是个空白。外骨骼助力机器人的研究始于20世纪60年代的美国，最早的研究成果是美国通用公司研发的Hardiman外骨骼系统，其主要采用电机驱动控制，可以轻易举起重物。关于下肢外骨骼机器人，2004年，美国加州大学伯克利分校研制出的下肢外骨骼机器人(Berkeleylowerextremityexoskeleton，BLEEX)，是美国国防部高级研究项目局(DARPA)EHPA项目研制的第一台能够负重且带移动电源的外骨骼机器人。BLEEX外骨骼机器人由动力设备、背包式支架、2条仿生机械动力腿组成，采用液压驱动，其液压泵能源来源于其背包式支架中的液压传动系统和箱式微型空速传感仪。但这款外骨骼机器人存在续航时间短，发电装置影响到行走步态，平衡性弱等问题。外骨骼技术在我国尚处于基础研究阶段，我国国家自然科学基金和科技支撑计划也逐渐关注、开展外骨骼机器人的研究。2016年10月15日由荷福人工智能集团联合上海交通大学共同研发的六足并联步行机器人在上海浦东正式亮相，并进行了载人绕桩行走演示。该机器人六足协同行走可实现搬运、避障、上下爬梯等高难度动作，但其采用液压驱动，受压液体容易泄露，工作噪声较大，能源使用效率低，传动速度低，不适用于针对老年人和下肢残疾者的助力康复。
技术实现思路
为了克服已有外骨骼机器人的平衡性较差、能源使用效率较低、无法适用于老年人和下肢残疾者的助力康复的不足，本专利技术提供一种平衡性较好、能源使用效率较高、有效适用于老年人和下肢残疾者的助力康复的多足助力康复机器人的侧摆关节。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多足助力康复机器人的侧摆关节，所述侧摆关节包括电动推杆驱动器、一个连接机器人的腰带结构和电动推杆驱动器的转动副，一个连接机器人的近腿骨和电动推杆驱动器的转动副和一个连接腰带结构和近腿骨的转动副；所述电动推杆驱动器包括滑块、导轨、步进电机、丝杠、丝杠套筒和杆端关节轴承，所述步进电机安装电机固定夹片上，所述电机固定夹片上开有固定圆孔，固定销轴穿过所述固定圆孔构成铰链连接在腰带结构上，所述步进电机的输出轴与丝杠的一端连接，所述丝杠与丝杠套筒连接，所述杆端关节轴承的一端通过端口螺母与丝杠套筒间隙配合，所述杆端关节轴承的另一端设有端部圆孔，所述端部圆孔与端部销轴构成铰链连接在近腿骨的上部，所述丝杠套筒与滑块的圆孔过盈配合，所述滑块可滑动地套装在导轨上，所述导轨与所述电机固定夹片固定连接。本专利技术的技术构思为：多足助力康复机器人以多足昆虫(例如蜘蛛)为原型，从结构和功能上进行模仿，具有6条仿生机械腿以及多个自由度，通过驱动器帮助人体连续进行类似走路、爬坡、上楼梯等动作。运用本专利技术设备，可以帮助年老体弱者和下肢残疾者像健康的年轻人一样快速地行动。作为一款可穿戴式新型轻量机器人。它不仅能帮助残疾人恢复行走能力，还有望避免患者因长时间坐在轮椅上而生压疮，同时还可以改善心脏健康状况、锻炼肌肉强度、缓解抑郁症等。穿上它的人可以实现轻松自如地行走，完全避免摇摇晃晃、边走边停的情况。同时，它的实现将会减轻老龄化和部分伤残造成的家庭和社会压力。本专利技术是腰带式可穿戴设计，六条独立仿生机械腿环绕连接因采用六足结构设计，能较好地解决二足机器人无法避免的平衡性问题，在稳定性和安全性上具有良好保障。六足机器人的一个最大的优点是对行走路面的要求很低,它可以跨越障碍物、走过沙地、沼泽等特殊路面,因此用于康复助力机器人的设计是十分合适的，可以较好地实现上楼梯等越障功能。并且机器人的足所具有的大量自由度可以使机器人的运动更加灵活,对凹凸不平的地形的适应能力更强。六足式移动机器人的立足点是离散的,跟地面的接触面积较小，可以在可达到的地面上选择最优支撑点,即使在表面极度不规则的情况下,通过严格选择足的支撑点,也能够行走自如。同时，本设备采用步进电机驱动，相比于液压驱动，具有体积小，技术成熟，结构简单，无污染，能耗低，信号传递迅速且易于实现自动化等优点。本专利技术的有益效果主要表现在：1、本专利技术所涉及的多足助力康复机器人具有六条机械仿生腿以及18个自由度，每条腿都包括了两个屈曲关节，从而可以实现屈曲运动，因此本专利技术可以实现人体下肢主要承担的站立、保持平衡、行走等功能；2、采用电动推杆驱动器驱动，能够产生足够大推力，转动关节实现运动，且步进电机能耗低、信号传递迅速并易于实现自动化；3、本专利技术采用模块化设计，六条机械仿生腿互相独立，通过主芯片协调控制，结构简单紧凑，加工方便、装配以及修理维护简便、成本较低。附图说明图1是本专利技术多足助力康复机器人整体结构三维效果图。图2是本专利技术多足助力康复机器人腰带结构-仿生机械腿模块三维效果图。图3是本专利技术多足助力康复机器人腰带结构-仿生机械腿模块侧向结构示意图。图4是本专利技术多足助力康复机器人机腿部的弯曲关节三维效果图。图5腿部的弯曲关节结构原理示意图。图6是图5的俯视图。图7是本专利技术多足助力康复机器人中的电动推杆驱动器的结构示意图。图8是本专利技术多足助力康复机器人中的侧摆关节结构三维效果图。图9是本专利技术多足助力康复机器人中的侧摆关节结构示意图。图10是本专利技术多足助力康复机器人中腰带结构连接的三围效果图。图11是本专利技术多足助力康复机器人中腰带结构连接的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参照图1～图11，一种多足助力康复机器人的侧摆关节，所述侧摆关节包括电动推杆驱动器、一个连接机器人的腰带结构和电动推杆驱动器的转动副，一个连接机器人的近腿骨和电动推杆驱动器的转动副和一个连接腰带结构和近腿骨的转动副；所述电动推杆驱动器包括滑块、导轨、步进电机、丝杠、丝杠套筒和杆端关节轴承，所述步进电机安装电机固定夹片上，所述电机固定夹片上开有固定圆孔，固定销轴穿过所述固定圆孔构成铰链连接在腰带结构上，所述步进电机的输出轴与丝杠的一端连接，所述丝杠与丝杠套筒连接，所述杆端关节轴承的一端通过端口螺母与丝杠套筒间隙配合，所述杆端关节轴承的另一端设有端部圆孔，所述端部圆孔与端部销轴构成铰链连接在近腿骨的上部，所述丝杠套筒与滑块的圆孔过盈配合，所述滑块可滑动地套装在导轨上，所述导轨与所述电机固定夹片固定连接。本实施例的弯曲关节实现的多足助力康复机器人，所述机器人包括腰带结构5和仿生机械腿，所述腰带结构5两两串联形成环状腰带，所述腰带结构5与仿生机械腿连接，所述仿生机械腿包括近腿骨3、中腿骨1和远腿骨10，所述腰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多足助力康复机器人的侧摆关节，其特征在于：所述侧摆关节包括电动推杆驱动器、一个连接机器人的腰带结构和电动推杆驱动器的转动副，一个连接机器人的近腿骨和电动推杆驱动器的转动副和一个连接腰带结构和近腿骨的转动副；所述电动推杆驱动器包括滑块、导轨、步进电机、丝杠、丝杠套筒和杆端关节轴承，所述步进电机安装电机固定夹片上，所述电机固定夹片上开有固定圆孔，固定销轴穿过所述固定圆孔构成铰链连接在腰带结构上，所述步进电机的输出轴与丝杠的一端连接，所述丝杠与丝杠套筒连接，所述杆端关节轴承的一端通过端口螺母与丝杠套筒间隙配合，所述杆端关节轴承的另一端设有端部圆孔，所述端部圆孔与端部销轴构成铰链连接在近腿骨的上部，所述丝杠套筒与滑块的圆孔过盈配合，所述滑块可滑动地套装在导轨上，所述导轨与所述电机固定夹片固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种多足助力康复机器人的侧摆关节，其特征在于：所述侧摆关节包括电动推杆驱动器、一个连接机器人的腰带结构和电动推杆驱动器的转动副，一个连接机器人的近腿骨和电动推杆驱动器的转动副和一个连接腰带结构和近腿骨的转动副；所述电动推杆驱动器包括滑块、导轨、步进电机、丝杠、丝杠套筒和杆端关节轴承，所述步进电机安装电机固定夹片上，所述电机固定夹片上开有固定圆孔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶途臻，梁永鑫，高卓航，闵佳峰，曹鸿淼，王志恒，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33