一种用于上肢康复训练的双臂机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于上肢康复训练的双臂机器人，包括底座、设置在所述底座上的视觉传感器机构和两个机械臂，所述机械臂均包括设置在底座上的底部旋转机构、依次连接底部旋转机构的肩关节旋转机构、机器人大臂、肘关节旋转机构、机器人小臂、腕关节旋转机构和末端穿戴组件，所述末端穿戴组件穿戴于使用者上肢的大臂或小臂上，所述视觉传感器机构用于记录使用者上肢的运动，提取使用者上肢空间位置信息，并反馈控制机器人的运动。本实用新型专利技术的双臂机器人分别和人体的大臂和小臂相连接，辅助病人上肢同时进行肩关节和肘关节的康复训练，降低康复治疗师的工作强度；采用近端康复，外力辅助的方式，降低患者康复训练的难度和提高康复的效率。

A Two-arm Robot for Upper Limb Rehabilitation Training

【技术实现步骤摘要】
一种用于上肢康复训练的双臂机器人
本技术涉及康复医疗设备领域，具体涉及一种用于上肢康复训练的双臂机器人。
技术介绍
对上肢进行康复训练，国内现行的主要方法是通过康复治疗师1对1地辅助患者进行训练，康复治疗师劳动强度大，患者康复效率低，而现有的大部分上肢康复设备均是对患者上肢的远端进行康复训练，需要患者控制上肢的运动完成训练任务，虽然其中一些设备具有平衡重力的功能，但训练难度还是相当大，导致患者训练意愿低，训练效率不高。从上肢康复治疗的顺序来看，康复效果较好的训练过程应该是从近端到远端，即从肩关节到肘关节，再到腕关节。因此，有必要寻找一种新的康复设备，能代替康复治疗师的工作，辅助病人上肢进行肩关节和肘关节的康复训练，以降低患者康复训练的难度和提高康复的效率。
技术实现思路
为解决上述问题，提出了一种用于上肢康复训练的双臂机器人，该技术具有双臂结构，每个臂上设置有末端穿戴组件，分别连接患者上肢的大臂和小臂，通过控制机器人双臂的协调运动，带动与之相连的患者上肢的大臂和小臂运动，辅助患者上肢完成康复训练。本技术的具体技术方案是：一种用于上肢康复训练的双臂机器人，包括底座、通过调节支架设置在所述底座上的视觉传感器机构、两个活动设置在所述底座上的机械臂，所述的机械臂均包括设置在所述底座上的底部旋转机构、依次连接所述底部旋转机构的肩关节旋转机构、机器人大臂、肘关节旋转机构、机器人小臂、腕关节旋转机构和末端穿戴组件，所述的末端穿戴组件穿戴于使用者上肢的大臂或小臂上，所述的视觉传感器机构用于记录使用者上肢的运动，提取使用者上肢空间位置信息，并反馈控制机器人的运动。进一步地，所述的底部旋转机构包括竖直设置的底传动轴电机、底传动轴减速器、底传动轴，所述的底传动轴电机集成有角度传感器，其输出轴和底传动轴减速器输入端固定连接，所述底传动轴减速器通过减速器固定件安装在底座上，所述底传动轴减速器的输出轴与和底传动轴固定连接，带动肩关节旋转机构绕竖直轴转动。进一步地，所述的肩关节旋转机构包括所述肩关节结构组件和所述肩关节带传动组件，所述肩关节结构组件包括肩关节、肩关节左板、肩关节右板和肩关节底板，所述肩关节底板和底传动轴固定连接，所述肩关节左板和肩关节右板分别固定连接在肩关节底板两侧，所述肩关节转动设置于肩关节左板和肩关节右板之间；所述肩关节带传动组件包括集成有角度传感器肩关节电机、肩关节减速器、肩关节带轮传动机构、肩关节发条弹簧机构、肩关节制动器，所述肩关节减速器通过螺钉固定在肩关节左板的内孔中，其输出端与肩关节的一端相连接；所述的肩关节电机固定在肩关节左板安装孔中，所述肩关节电机的输出轴通过肩关节联轴器连接肩关节带轮传动机构的输入轴，所述肩关节带轮传动机构的输出轴一端与所述肩关节减速器的输入端相连接，另一端连接位于肩关节左板外侧的肩关节制动器，实现肩关节制动的功能；所述肩关节的另一端与位于肩关节右板外侧的肩关节发条弹簧机构相连接。进一步地，所述的肩关节带轮传动机构包括肩关节带传动外壳、肩关节大带轮、肩关节小带轮、肩关节大带轮轴、肩关节小带轮轴、连接于肩关节大带轮和肩关节小带轮之间的肩关节传动带、肩关节传动挡板，所述肩关节电机的输出轴通过肩关节联轴器连接肩关节小带轮轴，所述肩关节小带轮轴的中部连接肩关节小带轮，两端分别通过第二轴承、第三轴承与肩关节传动挡板和肩关节带传动外壳转动连接，所述肩关节带传动外壳通过螺钉固定在所述肩关节减速器上，所述肩关节减速器的输入端通过肩关节大带轮轴依次连接肩关节大带轮、第一轴承、肩关节制动器，所述第一轴承与肩关节传动挡板的内孔相配合，所述肩关节传动挡板固定在肩关节带传动外壳上。进一步地，所述的肩关节发条弹簧机构包括肩关节发条弹簧、肩关节发条弹簧轴、肩关节发条弹簧壳、第四轴承，所述的第四轴承固定在肩关节右板的阶梯孔内，所述肩关节发条弹簧设置在所述肩关节发条弹簧壳内，所述肩关节发条弹簧轴的一端与肩关节相连接，另一端依次穿过第四轴承、肩关节发条弹簧壳后与所述肩关节发条弹簧的最内圈固定连接，所述肩关节发条弹簧轴上设置有用于限定第四轴承轴向窜动的轴用挡圈，所述肩关节发条弹簧的最外圈与肩关节发条弹簧壳固定连接。进一步地，所述的肘关节旋转机构包括肘关节结构组件和肘关节带传动组件，所述的肘关节结构组件包括肘关节、肘关节左板、肘关节右板和肘关节底板，所述肘关节底板通过机器人大臂和肩关节连接，所述肘关节左板和肘关节右板分别固定在肘关节底板两侧，所述肘关节转动地设置于肘关节左板和肘关节右板之间；所述的肘关节带传动组件包括集成有角度传感器的肘关节电机、肘关节减速器、肘关节带轮传动机构、肘关节发条弹簧机构、肘关节制动器，所述肘关节减速器通过螺钉固定在肘关节左板的内孔中，其输出端与肘关节的一端相连接；所述的肘关节电机固定在肘关节左板安装孔中，所述肘关节电机的输出轴连接肘关节带轮传动机构的输入轴，所述肘关节带轮传动机构的输出轴一端与所述肘关节减速器的输入端相连接，另一端连接位于肘关节左板外侧的肘关节制动器，实现肘关节制动的功能；所述肘关节的另一端与位于肘关节右板外侧的肘关节发条弹簧机构相连接。进一步地，所述肘关节带轮传动机构包括肘关节带传动外壳、肘关节大带轮、肘关节小带轮、肘关节大带轮轴、连接于肘关节大带轮和肘关节小带轮之间的肘关节传动带、肘关节传动挡板，所述肘关节电机的输出轴连接肘关节小带轮，所述肘关节带传动外壳通过螺钉固定在所述肘关节减速器上，所述肘关节减速器的输入端通过肘关节大带轮轴依次连接肘关节大带轮、第六轴承、肘关节制动器，所述第六轴承与肘关节传动挡板的内孔相配合，所述肘关节传动挡板固定在肘关节带传动外壳上。进一步地，所述的肘关节发条弹簧机构包括肘关节发条弹簧、肘关节发条弹簧轴、肘关节发条弹簧壳、第五轴承，所述的第五轴承固定在肘关节右板的阶梯孔内，所述肘关节发条弹簧设置在所述肘关节发条弹簧壳内，所述肘关节发条弹簧轴的一端与肘关节相连接，另一端依次穿过第五轴承、肘关节发条弹簧壳后与所述肘关节发条弹簧的最内圈固定连接，所述肘关节发条弹簧轴上设置有用于限定第五轴承轴向窜动的轴用挡圈，所述肘关节发条弹簧的最外圈与肘关节发条弹簧壳固定连接。进一步地，所述的腕关节旋转机构包括连接件外壳、连接轴、连接件顶盖、末端轴承端盖、腕关节轴承外圈挡环、腕关节轴承、腕关节轴承内圈挡环、腕关节、力传感器、末端轴承，所述腕关节的一端设置有水平阶梯安装孔，所述水平阶梯安装孔内通过腕关节轴承与机器人小臂的前端转动连接并通过腕关节轴承外圈挡环和腕关节轴承内圈挡环轴向定位；所述力传感器的上、下端通过螺纹轴分别连接腕关节的螺纹孔和连接轴的内螺纹孔，所述连接轴和末端轴承内圈过渡配合，末端轴承端盖通过螺钉固定在连接轴底部并顶住末端轴承的内圈，所述末端轴承的外圈和连接件外壳相配合，并用安装在连接件外壳底部的连接件顶盖顶住轴承的外圈，所述连接件顶盖底部中心设置有螺纹连接孔。进一步地，所述的末端穿戴组件包括依次连接的末端滑块、穿戴器和魔术贴，所述的末端滑块顶部通过螺钉与所述的腕关节旋转机构相连接，所述穿戴器上设置有与所述末端滑块滑动配合的弧形滑槽，所述穿戴器边缘开有缝，魔术贴穿过穿戴器的缝，通电打开所述的肩关节制动器和肘关节制动器，拖动双臂机器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于上肢康复训练的双臂机器人，其特征在于：包括底座(73)、通过调节支架设置在所述底座(73)上的视觉传感器(26)、两个活动设置在所述底座(73)上的机械臂，所述的机械臂均包括设置在所述底座(73)上的底部旋转机构、依次连接所述底部旋转机构的肩关节旋转机构、机器人大臂(21)、肘关节旋转机构、机器人小臂(22)、腕关节旋转机构(19)、末端穿戴组件(27)，所述的末端穿戴组件(27)穿戴于使用者上肢的大臂或小臂上，所述的视觉传感器用于记录使用者上肢的运动，提取使用者上肢空间位置信息，并反馈控制机器人的运动。

【技术特征摘要】
1.一种用于上肢康复训练的双臂机器人，其特征在于：包括底座(73)、通过调节支架设置在所述底座(73)上的视觉传感器(26)、两个活动设置在所述底座(73)上的机械臂，所述的机械臂均包括设置在所述底座(73)上的底部旋转机构、依次连接所述底部旋转机构的肩关节旋转机构、机器人大臂(21)、肘关节旋转机构、机器人小臂(22)、腕关节旋转机构(19)、末端穿戴组件(27)，所述的末端穿戴组件(27)穿戴于使用者上肢的大臂或小臂上，所述的视觉传感器用于记录使用者上肢的运动，提取使用者上肢空间位置信息，并反馈控制机器人的运动。2.根据权利要求1所述的用于上肢康复训练的双臂机器人，其特征在于：所述的底部旋转机构包括竖直设置的底传动轴电机(15)、底传动轴减速器、底传动轴(1)，所述的底传动轴电机(15)集成有角度传感器，其输出轴和底传动轴减速器输入端固定连接，所述底传动轴减速器通过减速器固定件安装在底座(73)上，所述底传动轴减速器的输出轴与和底传动轴(1)固定连接，带动肩关节旋转机构绕竖直轴转动。3.根据权利要求1所述的用于上肢康复训练的双臂机器人，其特征在于：所述的肩关节旋转机构包括肩关节结构组件(8)和肩关节带传动组件(9)，所述肩关节结构组件(8)包括肩关节(44)、肩关节左板(41)、肩关节右板(43)和肩关节底板(42)，所述肩关节底板(42)和底传动轴(1)固定连接，所述肩关节左板(41)和肩关节右板(43)分别固定连接在肩关节底板(42)两侧，所述肩关节(44)转动设置于肩关节左板(41)和肩关节右板(43)之间；所述肩关节带传动组件(9)包括集成有角度传感器的肩关节电机(2)、肩关节减速器(39)、肩关节带轮传动机构、肩关节发条弹簧机构、肩关节制动器(6)，所述肩关节减速器(39)通过螺钉固定在肩关节左板(41)的内孔中，其输出端与肩关节(44)的一端相连接；所述的肩关节电机(2)固定在肩关节左板(41)安装孔中，所述肩关节电机(2)的输出轴通过肩关节联轴器(40)连接肩关节带轮传动机构的输入轴，所述肩关节带轮传动机构的输出轴一端与所述肩关节减速器(39)的输入端相连接，另一端连接位于肩关节左板(41)外侧的肩关节制动器(6)；所述肩关节(44)的另一端与位于肩关节右板(43)外侧的肩关节发条弹簧机构相连接。4.根据权利要求3所述的用于上肢康复训练的双臂机器人，其特征在于：所述的肩关节带轮传动机构包括肩关节带传动外壳(38)、肩关节大带轮(33)、肩关节小带轮(34)、肩关节大带轮轴(36)、肩关节小带轮轴(37)、连接于肩关节大带轮(33)和肩关节小带轮(34)之间的肩关节传动带(35)、肩关节传动挡板(29)，所述肩关节电机(2)的输出轴通过肩关节联轴器(40)连接肩关节小带轮轴(37)，所述肩关节小带轮轴(37)的中部连接肩关节小带轮(34)，两端分别通过第二轴承(31)、第三轴承(32)与肩关节传动挡板(29)和肩关节带传动外壳(38)转动连接，所述肩关节带传动外壳(38)通过螺钉固定在所述肩关节减速器(39)上，所述肩关节减速器(39)的输入端通过肩关节大带轮轴(36)依次连接肩关节大带轮(33)、第一轴承(30)、肩关节制动器(6)，所述第一轴承(30)与肩关节传动挡板(29)的内孔相配合，所述肩关节传动挡板(29)固定在肩关节带传动外壳(38)上。5.根据权利要求3所述的用于上肢康复训练的双臂机器人，其特征在于：所述的肩关节发条弹簧机构包括肩关节发条弹簧(12)、肩关节发条弹簧轴(13)、肩关节发条弹簧壳(14)、第四轴承(45)，所述的第四轴承(45)固定在肩关节右板(43)的阶梯孔内，所述肩关节发条弹簧(12)设置在所述肩关节发条弹簧壳(14)内，所述肩关节发条弹簧轴(13)的一端与肩关节(44)相连接，另一端依次穿过第四轴承(45)、肩关节发条弹簧壳(14)后与所述肩关节发条弹簧(12)的最内圈固定连接，所述肩关节发条弹簧(12)的最外圈与肩关节发条弹簧壳(14)固定连接。6.根据权利要求3所述的用于上肢康复训练的双臂机器人，其特征在于：所述的肘关节旋转机构包括肘关节结构组件(10)和肘关节带...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢龙汉，黄国威，蔡思祺，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东,44