一种康复机器人旋转关节永磁助力机构制造技术

本发明专利技术公开了一种康复机器人旋转关节永磁助力机构，它涉及医疗保健领域。包括定子单元，转子单元，调整单元，锁定单元，磁屏蔽圈，中心轴。定子单元包括外壳，定子永磁体；转子单元包括转动基体，永磁体托槽，转子永磁体；调整单元包括旋钮连接柱，滑块单元，拉杆，调整旋钮；锁定单元包括锁定针单元，锁定针固定座。定子机构上均匀排布着两两一组同极相对的四组永磁体，转子机构上均匀排布着与定子永磁体组数相等的N极S极相间的永磁体，当定子机构转动一个角度时，因同性磁极相斥，异性磁极相吸，产生的切向力驱动转子转动。通过改变定子永磁体与转子永磁体之间气隙的大小，进而改变输出助力的大小，能适应不同阶段的患者对康复助力的需求。

Rotary joint permanent magnetic power assisted mechanism for rehabilitation robot

The invention discloses a rotary joint permanent magnet power assisted mechanism for rehabilitation robots, which relates to the field of medical care. It includes stator unit, rotor unit, adjustment unit, locking unit, magnetic shielding ring and central shaft. The stator unit comprises a shell and a stator permanent magnet; the rotor unit comprises a rotating matrix, a permanent magnet bracket and a rotor permanent magnet; the adjusting unit comprises a knob connecting column, a slide block unit, a pull rod and an adjusting knob; the locking unit comprises a locking needle unit and a locking pin fixing seat. The stator body is evenly distributed with 221 groups of four groups of opposite homopolar permanent magnet rotor mechanism is evenly distributed with the stator permanent magnet group is equal to the number of the N pole and S pole and permanent magnet, when the stator mechanism rotates at an angle, because like poles repel, opposite pole phase, produced by tangential force the rotation of the rotor is driven. By changing the air gap between the stator permanent magnet and the rotor permanent magnet, and then changing the size of the output power, it can meet the needs of patients in different stages of rehabilitation assistance.

【技术实现步骤摘要】
一种康复机器人旋转关节永磁助力机构
本专利技术涉及一种康复机器人旋转关节永磁助力机构，属于医疗保健领域。
技术介绍
随着我国科技水平以及人民物质生活水平的提高，康复机器人的研究越来越受到人们的重视，康复机器人助力机构的研究更是康复机器人研究中的重要一环。磁能作为一种清洁能源已广泛应用于机械、电子、航天、化工、交通等领域，目前已经发展出磁力轴承、磁力齿轮、磁力吸盘、磁力联轴器、磁力泵、磁力弹簧，以及磁力能量收获装置等多种类型的磁力机械，这些磁力机械所应用的基本原理，就是同性磁极相互排斥，异性磁极相互吸引的基本性质,我国有着丰富的永磁材料矿藏，其中应用最广泛的磁性材料是铷铁硼材料，每平方厘米的铷铁硼材料可以产生2kg-5kg的斥力，然而市面上还没一种康复机器人旋转关节助力机构利用磁性材料的优良特性，多是利用气动驱动，液压驱动，以及电机驱动，气动驱动助力结构多伴随着噪音，液压驱动助力机构常伴随着泄漏，电机驱动助力机构多不易于穿戴。针对上述问题，国内也提交了相关专利，一种磁力助力装置（专利号CN104038105），提出了一种永磁助力机构，包括转轴，第一永磁体，第二永磁体，通过改变永久磁体间距离和倾角设置的磁场方向，使永久磁体间产生切割磁场，进而产生磁场力，这种方案在技术上是有效的，但是它存在一些技术缺陷，该装置永磁体的布置方式为径向充磁、磁方向斜向排列，该种排列方向易产生较大的轴向力，影响装置的可靠性，该装置通过改变永磁体间倾角大小进而改变磁场方向，要求安装精度高，且该装置的输出助力大小不能调节，应用范围小。磁力助动机（专利号CN201393190Y）,提出了一种永磁助力装置，包括外壳，转子，阻磁圈，磁钢，拨杆，拉簧，通过磁钢同名磁极产生的斥力驱动转子转动，阻磁圈对应磁钢处设有与之相配合的开口，通过开口相对于磁钢的定期打开，实现对转子周期性的助动效果，这种方案在技术上是有效的，但是它存在一些技术缺陷，首先，该装置只有当阻磁圈的开口与磁钢位置相对时才能提供助力，助力期助力输出不均衡，有效助力时间短，其次，该装置通过拉簧拉动拨杆，进而拨动阻磁圈上的凸起实现通开口相对于磁钢周期打开，进而实现周期性助动，拉簧在使用过程中会发生形变，反复使用后很难保证阻磁圈开口能准确地周期性打开，进而大大影响助力效果，可靠性低，再次，该装置输出助力大小不能调节，应用范围小。永磁助力器（专利号CN2493778Y）,提出了一种永磁助力机构，包括主轴，转轮，助力臂，大齿轮，小齿轮，工作时对小齿轮施加外力带动主轴以及固装在主轴上的转轮同时转动，转轮与助力臂上的同极磁体相遇产生斥力，通过主轴将斥力变为输出的动力，这种方案在技术上是有效的，但是它存在一些技术缺陷，该机构采用同极磁极倾斜对置的布置方式，在同名磁极相靠近的过程中会产生阻碍机构运动的斥力，影响机构正常输出，降低助力效果，且该装置输出助力大小不能调节，应用范围小。基于现有技术存在的缺陷，本专利技术所需要解决的技术问题为提供能够适应不同病情患者输出助力可调节、调节机构能够锁死、助力期助力输出均衡、周期性助力准确可靠、施加轴向力低的康复机器人旋转关节永磁助力机构。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术专利要解决的技术问题是提供一种康复机器人旋转关节永磁助力机构。本专利技术专利的一种康复机器人旋转关节永磁助力机构，它包括外壳，定子永磁，转子永磁体，转盘基体，中心轴，永磁体托槽，拉杆，调整旋钮，棘轮，锁定针固定座,锁定针单元,滑块连接柱，旋钮连接柱，滑轨，滑块单元，连接轴，条形滑块，限位块，锁定旋钮，锁定杆，弹簧，上挡圈，下挡圈，磁屏蔽圈轨道，磁屏蔽圈，定子连接座，磁屏蔽圈连接座，磁屏蔽圈滑块，磁屏蔽片，复位弹簧，助力段，推程段，回程段，过渡段，切面，调整单元。其特征在于：外壳套装在中心轴上，外壳内部安装有定子永磁体，转盘基体与中心轴通过平键连接，转盘基体的外圈上安装有磁屏蔽圈轨道，磁屏蔽轨道与磁屏蔽圈滑块配合，磁屏蔽圈滑块等距地安装在磁屏蔽圈上，磁屏蔽圈滑块的数量为四个，磁屏蔽圈上安有磁屏蔽圈连接座，磁屏蔽圈连接座与外壳上的定子连接座连接，磁屏蔽圈连接座与定子连接座中间安有复位弹簧，转盘基体侧面上安装有滑轨，滑轨与滑块单元配合，滑块单元安装在永磁体托槽上，永磁体托槽上安装有转子永磁体，调整旋钮套装在中心轴上，锁定针固定座安装在调整旋钮上，锁定针单元安装在锁定针固定座内，棘轮与中心轴通过平键连接，锁定针单元的末端与棘轮配合。作为优选，所述的康复机器人旋转关节永磁助力机构的滑块单元由连接轴，条形滑块，限位块，滑块连接柱组成。所述的滑块连接柱固连在限位块上，连接轴的两端攻有螺纹，连接轴的一端与永磁体托槽连接，另一端与限位块连接，条形滑块装在连接轴上。作为优选，所述的康复机器人旋转关节永磁助力机构的锁定针单元由锁定旋钮，锁定杆，弹簧，上挡圈，下挡圈和切面组成。所述的锁定杆的上端与锁定旋钮连接，下挡圈与锁定杆的下端固连，上挡圈套装在锁定杆上，弹簧安装在上挡圈与下挡圈之间；所述的上挡圈与锁定针固定座的上沿配合，下挡圈与锁定针固定座上沿配合；所述的锁定针单元末端有与轴向成30度角的切面，且锁定针单元能在锁定针固定座内转动。作为优选，所述的康复机器人旋转关节永磁助力机构的定子永磁体采用铷铁硼扇形永磁体，永磁体两两一组，组内永磁体同极相对，同组的定子永磁体中间安有磁屏蔽片。作为优选，所述的康复机器人旋转关节永磁助力机构的转子永磁体采用铷铁硼扇形永磁体，转子永磁体按照N极，S极相间的方式排布。作为优选，所述的康复机器人旋转关节永磁助力机构的磁屏蔽圈滑块数量为四个，并均匀排布在磁屏蔽圈内侧。作为优选，所述的康复机器人旋转关节永磁助力机构的磁屏蔽圈轨道是由助力段、推程段、回程段，过渡段组成的。作为优选，所述的康复机器人旋转关节永磁助力机构的调整单元是由旋钮连接柱、滑块单元、拉杆、调整旋钮组成。所述的旋钮连接柱安装在调整旋钮上，拉杆的一端与旋钮连接柱铰接，拉杆的另一端与滑块单元上的滑块连接柱铰接。本专利技术专利的有益效果为：1.本专利技术专利采用扇形永磁体，相较于条形永磁体能更好的适应旋转关节的运动，也可以使助力机构的结构更加紧凑。2.本专利技术专利的转子永磁体与定子永磁体间气隙的大小可以通过调整旋钮调节，进而调节输出助力的大小，以满足患者不同阶段的康复需求。3.本专利技术专利的锁定针单元与棘轮构成了一套双向棘轮机构，能够锁定调整旋钮的位置。4.本专利技术专利的磁屏蔽圈滑块在磁屏蔽圈轨道上滑动，实现了磁屏蔽圈准确地周期性开合，进而避免了永磁体间吸死情况的发生。5.本专利技术专利的转子永磁体在助力期既能受到定子永磁体同名磁极的斥力，又能受到定子永磁体异名磁极的吸力，吸力与斥力作用方向相同，吸力与斥力共同组成助力，助力期助力输出均衡。6.本专利技术专利的永磁体冲磁方向与运动的方向一致，不会产生多余的轴向力。附图说明：为了易于说明，本专利技术专利由下述的具体实施及附图作以详细描述。图1为本专利技术专利结构示意图；图2为永磁体布局示意图；图3为磁屏蔽圈轨道示意图；图4为滑块单元结构示意图；图5为锁定针单元结构示意图；图6为磁屏蔽圈与外壳连接处结构示意图；图中：1-外壳，2-定子永磁体，3-转子永磁体，4-转盘基体，5-中心轴，6-永磁体托槽，7-拉杆，8-调整旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种康复机器人旋转关节永磁助力机构，它包括外壳（1），定子永磁体（2），转子永磁体（3），转盘基体（4），中心轴（5），永磁体托槽（6），拉杆(7)，调整旋钮（8），棘轮（9），锁定针固定座(10),锁定针单元(11),滑块连接柱（12），旋钮连接柱（13），滑轨（14），滑块单元（15），连接轴（16），条形滑块（17），限位块（18），锁定旋钮（19），锁定杆（20），弹簧（21），上挡圈（22），下挡圈（23），磁屏蔽圈轨道（24），磁屏蔽圈（25），定子连接座（26），磁屏蔽圈连接座（27），磁屏蔽圈滑块（28），磁屏蔽片（29），复位弹簧（30），助力段（31），推程段（32），回程段（33），过渡段（34），切面（35）,调整单元(36)；其特征在于：外壳（1）套装在中心轴（5）上，外壳（1）内部安装有定子永磁体（2），转盘基体（4）与中心轴（5）通过平键连接，转盘基体（4）的外圈上安装有磁屏蔽圈轨道（24），磁屏蔽轨道（24）与磁屏蔽圈滑块（28）配合，磁屏蔽圈滑块（28）等距安装在磁屏蔽圈（25）上，磁屏蔽圈滑块（28）的数量为四个，磁屏蔽圈（25）上安有磁屏蔽圈连接座（27），磁屏蔽圈连接座（27）与外壳（1）上的定子连接座（26）连接，磁屏蔽圈连接座（27）与定子连接座（26）中间安有复位弹簧（30），转盘基体（4）侧面上安装有滑轨（14），滑轨（14）与滑块单元（15）配合，滑块单元（15）安装在永磁体托槽（6）上，永磁体托槽（6）上安装有转子永磁体（3），调整旋钮（8）套装在中心轴（5）上，锁定针固定座(10)安装在调整旋钮（8）上，锁定针单元(11)安装在锁定针固定座(10)内，棘轮（9）与中心轴（5）通过平键连接，锁定针单元(11)的末端与棘轮（9）配合。...

【技术特征摘要】
1.一种康复机器人旋转关节永磁助力机构，它包括外壳（1），定子永磁体（2），转子永磁体（3），转盘基体（4），中心轴（5），永磁体托槽（6），拉杆(7)，调整旋钮（8），棘轮（9），锁定针固定座(10),锁定针单元(11),滑块连接柱（12），旋钮连接柱（13），滑轨（14），滑块单元（15），连接轴（16），条形滑块（17），限位块（18），锁定旋钮（19），锁定杆（20），弹簧（21），上挡圈（22），下挡圈（23），磁屏蔽圈轨道（24），磁屏蔽圈（25），定子连接座（26），磁屏蔽圈连接座（27），磁屏蔽圈滑块（28），磁屏蔽片（29），复位弹簧（30），助力段（31），推程段（32），回程段（33），过渡段（34），切面（35）,调整单元(36)；其特征在于：外壳（1）套装在中心轴（5）上，外壳（1）内部安装有定子永磁体（2），转盘基体（4）与中心轴（5）通过平键连接，转盘基体（4）的外圈上安装有磁屏蔽圈轨道（24），磁屏蔽轨道（24）与磁屏蔽圈滑块（28）配合，磁屏蔽圈滑块（28）等距安装在磁屏蔽圈（25）上，磁屏蔽圈滑块（28）的数量为四个，磁屏蔽圈（25）上安有磁屏蔽圈连接座（27），磁屏蔽圈连接座（27）与外壳（1）上的定子连接座（26）连接，磁屏蔽圈连接座（27）与定子连接座（26）中间安有复位弹簧（30），转盘基体（4）侧面上安装有滑轨（14），滑轨（14）与滑块单元（15）配合，滑块单元（15）安装在永磁体托槽（6）上，永磁体托槽（6）上安装有转子永磁体（3），调整旋钮（8）套装在中心轴（5）上，锁定针固定座(10)安装在调整旋钮（8）上，锁定针单元(11)安装在锁定针固定座(10)内，棘轮（9）与中心轴（5）通过平键连接，锁定针单元(11)的末端与棘轮（9）配合。2.根据权利要求1所述的一种康复机器人旋转关节永磁助力机构，其特征在于：所述的滑块单元（15）由连接轴（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜金刚，马雪峰，霍彪，张永德，韩英帅，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23