一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人，包括固定机构、肩关节机构、上臂杆件、驱动机构、肘关节机构、前臂杆件和手柄机构，所述肩关节机构的一端通过连接杆固定在所述固定机构上，肩关节机构的另一端与所述上臂杆件的一端连接，所述驱动机构安装在上臂杆件中间，所述上臂杆件的另一端与肘关节机构的前端连接，所述肘关节机构的后端与所述前臂杆件连接，所述前臂杆件与所述手柄机构连接。本发明专利技术可以通过一个双输出电机来进行肩肘联动康复训练，也可以通过手动分别调节肩关节机构和肘关节机构中的滑移齿轮来进行单关节的训练，通过调节固定机构的角度可以实现整个上肢运动范围内的康复训练。

A single motor driven shoulder and elbow joint upper limb rehabilitation robot

【技术实现步骤摘要】
一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人
本专利技术属于医疗康复设备
，特别涉及一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人。
技术介绍
世界人口老龄化的趋势已不可逆转，脑卒中和脊髓损伤引起的偏瘫和截瘫人数也在不断的增加，因偏瘫和截瘫造成上肢功能障碍的患者也在不断增加。由于大脑具有可塑造性，准确、及时的重复康复训练能够促进神经组织功能代偿或者重组，弥补受到损伤的神经细胞所缺失的功能，从而提高患者的运动控制能力，促进各个关节肌群的协调运动，最终恢复上肢功能。早期的康复训练主要由康复训练师完成，但患者多康复训练师工作量大，使得患者不能得到充足的康复训练，随着机器人学、机构学、仿生学、控制理论、通讯技术、信息处理技术等学科的发展，上肢康复机器人逐步成为研究的热点。申请号201210522351.X提出一种上肢康复机器人，采用多电机驱动，能耗等消耗较大，结构笨重，移动不方便。申请号201420611549.X提出一种上肢康复机器人，采用多电机驱动，具有五个自由度，可针对不同康复时期的运动需求调整患者的康复运动，但结构过大，比较笨重。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供了一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人，本专利技术克服了目前上肢康复机器人存在的驱动电机过多、重量大、能耗高、难以移动等问题，本专利技术利用单个双输出电机同时驱动肩关节和肘关节，构成肩肘联动康复训练，为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：根据本专利技术提供的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人，包括固定机构、肩关节机构、上臂杆件、驱动机构、肘关节机构、前臂杆件和手柄机构，所述肩关节机构的一端通过连接杆固定在所述固定机构上，该肩关节机构的另一端与所述上臂杆件的一端连接，所述驱动机构安装在上臂杆件中间，所述上臂杆件的另一端与肘关节机构的前端连接，所述肘关节机构的后端与所述前臂杆件连接，所述前臂杆件与所述手柄机构连接。优选的，所述肩关节机构包括第一大U型筒、第一小U型筒、肩关节固定轴、第一方键、第一大锥齿轮、第一小锥齿轮和第一顶丝；所述肩关节固定轴从第一大U型筒的外壁垂直穿入且固定在所述第一大U型筒的开口两端部处，所述第一小U型筒的开口端伸入所述第一大U型筒的开口端内且可以围绕肩关节固定轴中心转动，第一大锥齿轮通过第一方键与肩关节固定轴固定连接，所述第一大U型筒的底端外壁与所述固定机构连接；所述上杆件的一端与所述第一小U型筒的底端固定，另一端与双输出电机的一端相连,双输出电机的一端扭矩输出通过所述第一输出轴和所述第一导键传递到所述第一小锥齿轮上，从而带动第一小U型筒围绕肩关节固定轴中心转动；所述上臂杆件包括上杆件和下杆件，所述上杆件的内部安装所述第一输出轴，所述下杆件的内部安装所述第二输出轴；所述驱动机构包括中的双输出电机、第一导键和第二导键，该双输出电机的双输出轴上分别连接有第一输出轴和第二输出轴，所述第一输出轴通过第一导键与第一小锥齿轮连接，且第一小锥齿轮通过第一顶丝固定在所述第一输出轴上，第二输出轴通过第二导键与第二小锥齿轮连接。优选的，所述肘关节机构包括第二大U型筒、第二顶丝、第二小锥齿轮、第二小U型筒、肘关节固定轴、第二方键和第二大锥齿轮；所述肘关节固定轴从第二大U型筒的外壁垂直穿入且固定在所述第二大U型筒的开口两端处部处；所述第二小U型筒通过第二方键与第二大锥齿轮固定连接，第二大锥齿轮与第二小锥齿轮配合传动。所述下杆件的下端与第二大U型筒的前端固定连接，下杆件的上端与双输出电机的另一端固定连接；所述第二输出轴安装在下杆件内，所述第二输出轴的一端与双输出电机连接，另一端通过第二导键和第二小锥齿轮连接，且第二小锥齿轮通过第二顶丝固定在所述第二输出轴上，从而带动第二小U型筒围绕肘关节固定轴中心转动；所述前臂杆件包括前杆件和后杆件，所述后杆件套设在所述后前杆件内且可在前杆件内进行往返滑动。优选地，所述固定机构包括支撑体、第一固定件和第二固定件，所述第一固定件固定在所述支撑体上，所述第二固定件的一端与所述第一固定件固定连接，所述第一大U型筒的底端外壁通过第二固定件与所述支撑体连接。优选的，所述支撑体采用桌子作为支撑，所述第二固定件为圆柱形导杆。在本专利技术中，驱动机构为双输出电机，双输出电机输出力矩分别通过输出轴传输到肩关节机构中的小锥齿轮和肘关节机构中的小锥齿轮，从而带动肩关节和肘关节做康复训练。当需要进行单关节训练时，只需松开顶丝滑动小锥齿轮即可，通过调节肩关节机构中的大U型筒与固定机构之间的角度，可以实现在整个上肢运动范围内的康复训练。综上所述，本专利技术由于采用了以上技术方案，有益效果在于：本专利技术的结构轻巧，移动方便，利用单个双输出电机进行驱动，构成肩肘联动机构，相对于多电机更加轻巧，控制更加方便；通过调节滑移齿轮，来选择单关节的康复训练；通过调节固定机构的角度，可以实现在整个上肢运动范围内的康复训练，也可以通过调节固定机构的角度，来实现整个上肢运动范围内的康复训练。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实例或现有技术中的技术方案，下面将对实施实例或现有技术描述中所需要的附图做简单地介绍，显然，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人的左右等轴视图；图2是本专利技术的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人的俯视图；图3是本专利技术的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人的关节部分剖视图；图4是本专利技术的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人的肩关节剖视图；图5是本专利技术的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人的上臂剖视图；图6是本专利技术的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人的肘关节剖视图；1-固定机构，2-肩关节机构，3-上臂杆件，4-驱动机构，5-肘关节机构，6-前臂杆件，7-手柄机构，11-支撑体，12第一固定件,13-第二固定件，21-第一大U型筒，22-第一小U型筒，23-肩关节固定轴，24-第一方键，25-第一大锥齿轮，26-第一小锥齿轮，27-第一顶丝，31-上杆件，32-下杆件，41-双输出电机，42-第一输出轴，43-第一导键，44-第二输出轴，45-第二导键，51-第二大U型筒，52-第二顶丝，53-第二小锥齿轮，54-第二小U型筒，55-肘关节固定轴，56-第二方键,57-第二大锥齿轮，61-前杆件，62-后杆件。具体实施方式下面将结合本专利技术实例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，根据本专利技术提供的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人，包括固定机构1、肩关节机构2、上臂杆件3、驱动机构4、肘关节机构5、前臂杆件6和手柄机构7，所述肩关节机构2的一端通过连接杆固定在所述固定机构1上，该肩关节机构2的另一端与所述上臂杆件3的一端连接，所述驱动机构4安装在上臂杆件3中间，所述上臂杆件3的另一端与肘关节机构5的前端连接，所述肘关节机构5的后端与所述前臂杆件6连接，所述前臂杆件6与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人，其特征在于：包括固定机构（1）、肩关节机构（2）、上臂杆件（3）、驱动机构（4）、肘关节机构（5）、前臂杆件（6）和手柄机构（7），所述肩关节机构（2）的一端通过连接杆固定在所述固定机构（1）上，该肩关节机构（2）的另一端与所述上臂杆件（3）的一端连接，所述驱动机构（4）安装在上臂杆件（3）中间，所述上臂杆件（3）的另一端与肘关节机构（5）的前端连接，所述肘关节机构（5）的后端与所述前臂杆件（6）连接，所述前臂杆件（6）与所述手柄机构（7）连接。

【技术特征摘要】
1.一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人，其特征在于：包括固定机构（1）、肩关节机构（2）、上臂杆件（3）、驱动机构（4）、肘关节机构（5）、前臂杆件（6）和手柄机构（7），所述肩关节机构（2）的一端通过连接杆固定在所述固定机构（1）上，该肩关节机构（2）的另一端与所述上臂杆件（3）的一端连接，所述驱动机构（4）安装在上臂杆件（3）中间，所述上臂杆件（3）的另一端与肘关节机构（5）的前端连接，所述肘关节机构（5）的后端与所述前臂杆件（6）连接，所述前臂杆件（6）与所述手柄机构（7）连接。2.根据权利要求1所述的一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人，其特征在于：所述肩关节机构（2）包括第一大U型筒（21）、第一小U型筒（22）、肩关节固定轴（23）、第一方键（24）、第一大锥齿轮（25）、第一小锥齿轮（26）和第一顶丝(27)；所述肩关节固定轴（23）从第一大U型筒（21）的外壁垂直穿入且固定在所述第一大U型筒（21）的开口两端部处，所述第一小U型筒（22）的开口端伸入所述第一大U型筒（21）的开口端内且可以围绕肩关节固定轴（23）中心转动，第一大锥齿轮（25）通过第一方键（24）与肩关节固定轴（23）固定连接，所述第一大U型筒（21）的底端外壁与所述固定机构（1）连接；所述上杆件（31）的一端与所述第一小U型筒（22）的底端固定，另一端与双输出电机（41）的一端相连,双输出电机（41）的一端扭矩输出通过所述第一输出轴（42）和所述第一导键（43）传递到所述第一小锥齿轮（26）上，从而带动第一小U型筒（22）围绕肩关节固定轴（23）中心转动；所述上臂杆件（3）包括上杆件（31）和下杆件（32），所述上杆件（31）的内部安装所述第一输出轴（42），所述下杆件（32）的内部安装所述第二输出轴（44）；所述驱动机构（4）包括中的双输出电机（41）、第一导键（43）和第二导键（45），该双输出电机（41）的双输出轴上分别连接有第一输出轴（42）和第二输出轴（44），所述第一输出轴（42）通过第一导键（43）与第一小锥齿轮（26...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟青云，魏小东，邵海存，曹武警，徐晶伟，
申请(专利权)人：上海健康医学院，
类型：发明
国别省市：上海,31