一种下肢康复治疗智能医疗机器人的关节驱动系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种下肢康复治疗智能医疗机器人的关节驱动系统，包括电机、丝杠、曲柄和位置传感器，所述的电机固定在下肢康复治疗智能医疗机器人的大腿上，小腿一端通过膝关节与大腿一端铰接；所述曲柄的两端分别铰接螺母和小腿；电机输出驱动丝杠的螺杆转动，从而带动螺母沿丝杠轴向移动，最终带动小腿绕膝关节相对大腿转动；所述的位置传感器采集膝关节转动角度，对电机进行闭环控制。本实用新型专利技术的部件少，总重量轻，转动惯量小，控制精度高，生产难度和生产成本低。

A joint drive system for the treatment of intelligent medical robot with lower limb rehabilitation

The utility model provides a lower limb rehabilitation medical intelligent robot joint drive system, including motor, screw, and crank position sensor, the motor is fixed on the lower limb rehabilitation robot intelligent medical thigh, knee and leg through the end of the legs are hinged; the two ends of the crank are respectively hinged with the nut and calf; rotation screw motor output drive screw, which drives the nut to move along the screw axis, the final leg drive around the knee joint to rotate relative to the thighs; rotation angle position sensor acquisition of the knee joint, the loop control of the motor. The utility model has the advantages of few parts, light weight, small rotation inertia, high control precision, low production difficulty and low production cost.

【技术实现步骤摘要】
一种下肢康复治疗智能医疗机器人的关节驱动系统
本专利技术涉及康复医疗机器人
，尤其是一种用于人体下肢康复治疗智能医疗机器人的关节驱动系统。
技术介绍
下肢康复治疗智能医疗机器人是将外骨骼技术和康复训练结合起来，采用机器人的“体力”来带动患者的康复运动，用于治疗脑溢血、脑中风、肌肉萎缩、脊髓损伤以及功能衰退等疾病。而机器人下肢康复治疗的外骨骼机械的核心在于关节驱动系统，用于实现关节不同速度、不同步态的弯曲和伸展动作。一方面，由于外骨骼机械具有一定的仿生性，因此受到结构尺寸的限制，要求外骨骼关节驱动结构紧凑、重量轻；另一方面，由于康复医疗机器人用于人体步态矫正和康复，要求外骨骼机械可以实时准确的跟随标准步态，这就要求机器人下肢康复治疗关节驱动的惯量小，控制精度高。在保证关节驱动组件传动精度的前提下，如何有效简化关节驱动结构，降低生产难度和生产成本是目前本领域技术人员需解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种下肢康复治疗智能医疗机器人的关节驱动系统，结构紧凑、惯量小、传递效率高。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种下肢康复治疗智能医疗机器人关节驱动系统，包括电机、丝杠、曲柄和位置传感器；所述的电机固定在下肢康复治疗智能医疗机器人的大腿上，小腿一端通过膝关节与大腿一端铰接；所述曲柄的两端分别铰接螺母和小腿；电机输出驱动丝杠的螺杆转动，从而带动螺母沿丝杠轴向移动，最终带动小腿绕膝关节相对大腿转动；所述的位置传感器采集膝关节转动角度，对电机进行闭环控制。所述的位置传感器采用绝对式旋转编码器。所述的电机通过联轴器连接丝杠的螺杆。所述的螺母上固连下铰链支座，所述的小腿上固连上铰链支座，曲柄两端分别铰接在上铰链支座和下铰链支座上。本专利技术的有益效果是：结构紧凑，惯量小，传递效率高。相对于现有技术而言，本专利技术关节臂安装的部件少，总重量轻，转动惯量大大减小，而转动惯量对控制的稳态精度和动态响应具有极大影响，因此整个机构结构紧凑，惯量小，可以有效的提高关节位置的控制精度。并且本专利技术采用联轴器将丝杆和电机相连，可以大大降低加工精度及装配精度要求，使得关节臂在生产过程中的生产难度和生产成本降低。附图说明图1是本专利技术的结构示意图(正视图)；图2是本专利技术的结构示意图(俯视图)；图中，1-大腿，2-电机，3-联轴器，4-螺杆，5-螺母，6-下铰链支座，7-曲柄，8-上铰链支座，9-小腿，10-紧定螺栓，11-位置传感器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。本专利技术提供的下肢康复治疗的智能医疗机器人关节驱动系统，主要部件由电机、丝杠、曲柄和绝对式旋转编码器组成，而丝杆由螺杆和螺母组成。当下肢外骨骼机器人系统带动人体进行训练时，电机带动螺杆旋转，从而推动螺母相对大腿作前后运动，螺母再通过曲柄铰链带动小腿绕膝关节转动，从而实现小腿的弯曲。利用在膝关节铰接处的绝对式旋转编码器，可进行闭环控制，并实时控制关节运动速度，实现整个机构高精度运动，实现高安全、高可靠的机器人系统控制功能。如图1所示，本专利技术的实施例由大腿1、小腿9、电机2、丝杠、曲柄7和位置传感器11组成，采用电机2的输出轴与滚珠丝杠的螺杆4通过联轴器3连接，大腿1和小腿9之间采用膝关节进行铰接，电机2固定于大腿1上，下铰链支座6固定于滚珠丝杠螺母5上，上铰链支座8固定于小腿上。曲柄7一端铰接在上铰链支座8上，曲柄7另一端铰接在下铰链支座6上。当电机2工作时，螺杆4旋转，螺母5在大腿1上前后运动，进而带动小腿绕膝关节铰链转动，从而实现小腿的弯曲。在大腿1和小腿上采用紧定螺栓10进行长度调节，如大腿1长度调节范围为43cm-53cm，膝关节运动范围0-90°。位置传感器11采用绝对式旋转编码器，连接在膝关节铰接处，可进行闭环控制，可进行0-5km/h的变速度控制，速度变化精度为0.1km/h，并实时协同下肢外骨骼机器人系统的运动速度，实现整个机器人的智能高精度作动，实现高安全、高可靠的机器人系统控制功能。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种下肢康复治疗智能医疗机器人的关节驱动系统，包括电机、丝杠、曲柄和位置传感器，其特征在于：所述的电机固定在下肢康复治疗智能医疗机器人的大腿上，小腿一端通过膝关节与大腿一端铰接；所述曲柄的两端分别铰接螺母和小腿；电机输出驱动丝杠的螺杆转动，从而带动螺母沿丝杠轴向移动，最终带动小腿绕膝关节相对大腿转动；所述的位置传感器采集膝关节转动角度，对电机进行闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种下肢康复治疗智能医疗机器人的关节驱动系统，包括电机、丝杠、曲柄和位置传感器，其特征在于：所述的电机固定在下肢康复治疗智能医疗机器人的大腿上，小腿一端通过膝关节与大腿一端铰接；所述曲柄的两端分别铰接螺母和小腿；电机输出驱动丝杠的螺杆转动，从而带动螺母沿丝杠轴向移动，最终带动小腿绕膝关节相对大腿转动；所述的位置传感器采集膝关节转动角度，对电机进行闭环控制。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晔，贺琛，王增武，马瑞，单丁，张瀚桥，
申请(专利权)人：中航创世机器人东莞有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44