The invention relates to a method for gravity balance mechanism of upper limb rehabilitation exoskeleton, the gravity balance mechanism comprises a wire rope, a spring, a pulley block, a linear motion unit and adjustable fixing unit, one end of the wire rope is fixed, the other end is connected with the rotating arm, the wire rope is wound on the pulley, the pulley of the pulley slide attachment installed in the linear motion unit, the movable pulley with the slider accessories with linear movement. One end of the spring is connected with the slide block accessory, and the other end is connected with an adjustable fixed unit. By introducing the gravity balance mechanism, greatly reduce the upper limb rehabilitation exoskeleton second joint driving torque, the pulley group, reduce the spring deformation, the spring tension deformation was reduced to half of the original. At the same time, by increasing the adjustable fixed unit, can control the initial tensile spring deformation, the balance of the gravity balance mechanism has a larger range of balance, at the same time, to solve the problem of inconvenient installation of spring.
【技术实现步骤摘要】
一种用于上肢康复外骨骼的重力平衡机构
本专利技术涉及一种重力平衡机构,具体说,涉及一种用于上肢康复外骨骼机构的重力平衡机构。
技术介绍
为弥补传统人工康复训练的不足,降低医师繁重的工作强度并为患者提供准确、有效的康复医疗服务,国内外一些院校的实验室和康复医疗机构相继开展了穿戴型上肢康复外骨骼的相关研究。从运动解剖学、生物力学和人因工程学的角度出发,根据人体上肢的形态构造和功能,对人体上肢的自由度进行分析,得出上肢(不含手掌)具有5个自由度(5-DOF):肩关节前屈/后伸、内收/外展、旋内/旋外,肘关节屈/伸,前臂旋内/旋外。针对人体上肢各关节的活动范围和自由度要求,设计和综合上肢康复机器人的本体构型和驱动方式,实现对患者上肢的精确康复训练、柔性训练,并且实时准确地调整施加在患肢上的运动参数和力/矩参数。上肢康复外骨骼在康复训练过程中处于一种低速的工作状态,由其自身构件重力产生的力矩占主导作用,采用被动重力平衡技术可明显消除关节的重力矩,进而减小驱动装置重量。被动重力平衡按其平衡效果可分为两类:完全重力平衡与部分重力平衡。完全重力平衡可通过配重、零初长弹簧平衡装置实现;部分重力平衡可通过非零初长弹簧结合优化算法实现,但对多自由度机构平衡时弹簧使用数目较多。由于配重法会明显增加系统质量,故优先选用弹簧法对机构进行重力平衡。本专利技术采用零初长弹簧单元(Zero-free-lengthSpring)作为外骨骼系统的重力平衡机构,其原理如图1所示,关节杆J绕转心O转动角度θ,由能量守恒原理可知,关节杆J的重力势能和弹簧S的弹性势能之和保持恒定,弹簧S被拉伸,钢丝绳 ...
【技术保护点】
一种用于上肢康复外骨骼的重力平衡机构,其特征在于,该重力平衡机构包括钢丝绳、弹簧、滑轮组、直线运动单元及可调固定单元,钢丝绳一端固定,另一端连接旋转臂,钢丝绳缠绕在滑轮组上;滑轮组中的动滑轮安装在直线运动单元的滑块附件上,动滑轮随滑块附件一起做直线运动;弹簧一端连接滑块附件,另一端连接可调固定单元。
【技术特征摘要】
1.一种用于上肢康复外骨骼的重力平衡机构,其特征在于,该重力平衡机构包括钢丝绳、弹簧、滑轮组、直线运动单元及可调固定单元,钢丝绳一端固定,另一端连接旋转臂,钢丝绳缠绕在滑轮组上;滑轮组中的动滑轮安装在直线运动单元的滑块附件上,动滑轮随滑块附件一起做直线运动;弹簧一端连接滑块附件,另一端连接可调固定单元。2.根据权利要求1所述的一种用于上肢康复外骨骼的重力平衡机构,其特征在于,滑轮组包括动滑轮、导向轮,钢丝绳缠绕在动滑轮上,经两个导向轮导向,固定于旋转臂。3.根据权利要求1所述的一种用于上肢康复外骨骼的重力平衡机构,其特征在于,直线运动单元包...
【专利技术属性】
技术研发人员:张雷雨,李剑锋,吴强,张子康,刘钧辉,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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