一种球面并联手腕康复机器人制造技术

本发明专利技术公开一种球面并联手腕康复机器人，包括末端执行机构、组装架、电机与传动机构及控制系统。该机器人针对中风患者术后腕部需要康复训练的患者，使其在康复过程中手腕得到有效的多自由度训练，具有结构简单，能引导患者腕部以更真实、合理、舒适的运动模式进行手腕术后康复的优点。

A spherical parallel wrist rehabilitation robot

【技术实现步骤摘要】
一种球面并联手腕康复机器人
本专利技术属于医疗康复设备领域，具体涉及一种球面并联手腕康复机器人。
技术介绍
目前因中风或意外损伤导致肢体出现运动障碍的患者数量逐年增加，中风导致的手腕运动功能障碍给患者生活造成极大影响，因此术后的康复训练对于腕部功能的恢复十分必要。专业的理疗师对患者一对一或者多对一治疗存在周期长、工作量大、重复性高等问题，且对于患者来说花费过大。市面上已知的康复机器人，大都针对的是人体的主要肢体，如整个手臂等，存在体积大、重量大、结构复杂、成本高、使用条件受限等问题。目前，鲜有专门针对手腕康复的机器人。
技术实现思路
本专利技术公开一种球面并联手腕康复机器人，包括末端执行机构、组装架、电机与传动机构及控制系统。该机器人针对中风患者术后腕部需要康复训练的患者，使其在康复过程中手腕得到有效的多自由度训练。具有结构简单，能引导患者腕部以更真实、合理、舒适的运动模式进行手腕术后康复的优点。一种球面并联手腕康复机器人，包括末端执行机构100、组装架200、电机与传动机构300及控制系统400；其中，末端执行机构100包括训练手柄101、动平台102、6组转动副103、3根平台连杆107、3根中间连杆108、三级输入连杆109、2个固定螺栓110、二级输入连杆111、一级输入连杆112、压紧螺母113、3个连接螺栓114；其中，训练手柄的上端为圆柱体，下端为缩颈的圆台，圆台上有具有外螺纹的圆柱体；动平台为圆盘形，其中心为螺纹孔，动平台的下表面每间隔120°有一个矩形槽，槽内各加工有一个螺纹孔；训练手柄具有外螺纹的圆柱体置于动平台中心的螺纹孔中，使其通过螺纹连接；三级输入连杆、二级输入连杆和平台连杆均为夹角为105°-130°的折形平板结构，它们的一端有圆形沉头孔，另一端有螺纹孔，三级输入连杆、二级输入连杆和平台连杆的尺寸依次减小；中间连杆为105°-130°的折形平板结构，其两端有方向相反的圆形沉头孔；一级输入连杆为105°-130°的折形平板结构，其较长的平板靠近端面处有方形通孔，其较短的平板有边长大于平板宽度的方形结构，方形结构中心有圆形沉头孔；所述转动副包括2个弹簧115、销轴104、2个轴承105、2个E型开口挡圈106，其中，销轴为中部设有凸台的圆柱形，其两端加工有环形槽；3个中间连杆分别通过2个转动副与三级输入连杆和平台连杆、二级输入连杆和平台连杆以及一级输入连杆和平台连杆连接，其中，轴承分别安装在三级输入连杆、二级输入连杆、一级输入连杆、3个平台连杆以及3个中间连杆的圆形沉头孔中，销轴安装在轴承的内圈，弹簧安装在销轴两端，E型开口挡圈安装在销轴两端的环形槽内；3个平台连杆分别通过连接螺栓与动平台连接；所述电机与传动机构，包括3条同步带301、3个输入轮302、上输出轮303、中输出轮323、下输出轮324、3个电机304、下轴承座305、第I电机支架306、第II电机支架328、第III电机支架329、一轴307、二轴308、三轴309、上轴承座310、2个二级轴承311、二级轴套312、三级轴套313、2个三级轴承314、2个一级轴承315、一级轴套316、8个内六角螺钉317、BII弹性挡圈318、BI弹性挡圈319、TI弹性挡圈320、TII弹性挡圈321及TIII弹性挡圈322；其中，输入轮为18齿的带轮，中心为圆柱形通孔；上输出轮、中输出轮、下输出轮均为36齿的带轮，中心均为圆柱形通孔；三轴为中空的阶梯轴，三轴的最上端为法兰圆盘325，法兰圆盘上表面沿径向边缘有一个矩形槽，槽内有螺纹孔，三轴的内表面有内环形槽326，用于安装TIII弹性挡圈322，三轴的外表面有外环形槽327，用于安装TI弹性挡圈320；二轴包括中空的法兰盘3081和中空的主轴3082，法兰盘径向边缘有一个矩形槽，槽内有螺纹孔，法兰盘的内表面有内螺纹，主轴为阶梯轴，中部轴径最大，依次向两端轴径减小，主轴的最上部有外螺纹，主轴最上部的外螺纹与法兰盘的内螺纹连接；一轴为实心阶梯轴，其上端为方形台，方形台上方为圆柱，圆柱部分加工有外螺纹，方形台下部的4段轴轴径依次增大，第5段轴3071的轴径缩小，第5段轴的下部外表面有环形槽，用于安装BII弹性挡圈318；第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架均为S形平板结构，其上部的A平面330中心为圆形通孔，圆形通孔的周围均布4个螺钉孔，用于固定电机，第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架下部的B平面331上平行分布两个腰形通孔，用于固定第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架，第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架的高度依次减小；3个输入轮的中心通孔分别与3个电机的输出轴连接；3个输入轮与上输出轮、中输出轮以及下输出轮分别通过3条同步带连接；下输出轮、中输出轮以及上输出轮分别安装在一轴、二轴、三轴上；三级轴套及TI弹性挡圈320安装在三轴上，三轴嵌套在2个三级轴承的内圈中，2个三级轴承依次安装在上轴承座上，TII弹性挡圈321安装在上轴承座内；二级轴套安装在二轴上，二轴嵌套在2个二级轴承的内圈中，2个二级轴承及TIII弹性挡圈322安装在三轴内；一级轴套及BII弹性挡圈318安装在一轴上，一轴嵌套在二轴内，一轴的第5段轴嵌套在一级轴承内圈中，2个一级轴承及BI弹性挡圈319安装在下轴承座内；3个电机分别安装在第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架上；三级输入连杆通过固定螺栓110固定在三轴上部法兰圆盘325的矩形槽内；二级输入连杆通过螺栓固定在二轴上部法兰盘3081的矩形槽内；一级输入连杆通过压紧螺母固定在一轴307上部的方形台上；所述组装架200为C型结构，其上水平面203和下水平面204均为正方形平板，其中心均加工有圆孔，上水平面中心圆孔大于下水平面中心圆孔，上水平面和下水平面中心圆孔的周围分别均布四个轴承座安装螺纹孔208；上水平面轴承座安装螺纹孔外侧靠近顶角处均布4个组装架固定螺纹孔202；下水平面轴承座安装螺纹孔外侧沿开放的三个边分别有第I电机支架安装孔205、第II电机支架安装孔206和第III电机支架安装孔207，第I电机支架安装孔、第II电机支架安装孔和第III电机支架安装孔均包括并排的两个螺纹孔201；电机与传动机构的上轴承座置于组装架上水平面中心的圆孔内，4个内六角螺钉分别置于组装架上水平面的4个轴承座安装螺纹孔中，并通过内六角螺钉将上轴承座固定在组装架的上水平面上；下轴承座置于组装架下平面中心的圆孔内，4个内六角螺钉分别置于组装架下水平面的4个轴承座安装螺纹孔中，并通过内六角螺钉将下轴承座固定在组装架的下水平面上；分别在第I电机支架安装孔、第II电机支架安装孔和第III电机支架安装孔处，通过螺栓将安装了电机的第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架固定在组装架上；所述控制部分400包括编码器401、控制器402及驱动器403；驱动器的输出端连接电机，驱动器的输入端连接控制器，驱动器用于接收控制器的指令；编码器的输入端连接电机，输出端连接控制器。与现有技术相比，本专利技术的有益效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种球面并联手腕康复机器人，其特征在于：包括末端执行机构(100)、组装架(200)、电机与传动机构(300)及控制系统(400)；其中，末端执行机构(100)包括训练手柄(101)、动平台(102)、6组转动副(103)、3根平台连杆(107)、3根中间连杆(108)、三级输入连杆(109)、2个固定螺栓(110)、二级输入连杆(111)、一级输入连杆(112)、压紧螺母(113)、3个连接螺栓(114)；其中，训练手柄的上端为圆柱体，下端为缩颈的圆台，圆台上有具有外螺纹的圆柱体；动平台为圆盘形，其中心为螺纹孔，动平台的下表面每间隔120°有一个矩形槽，槽内各加工有一个螺纹孔；训练手柄具有外螺纹的圆柱体置于动平台中心的螺纹孔中，使其通过螺纹连接；三级输入连杆、二级输入连杆和平台连杆均为夹角为105°-130°的折形平板结构，它们的一端有圆形沉头孔，另一端有螺纹孔，三级输入连杆、二级输入连杆和平台连杆的尺寸依次减小；中间连杆为105°-130°的折形平板结构，其两端有方向相反的圆形沉头孔；一级输入连杆为105°-130°的折形平板结构，其较长的平板靠近端面处有方形通孔，其较短的平板有边长大于平板宽度的方形结构，方形结构中心有圆形沉头孔；所述转动副，包括2个弹簧(115)、销轴(104)、2个轴承(105)、2个E型开口挡圈(106)，其中，销轴为中部设有凸台的圆柱形，其两端加工有环形槽；3个中间连杆分别通过2个转动副与三级输入连杆和平台连杆、二级输入连杆和平台连杆以及一级输入连杆和平台连杆连接，其中，轴承分别安装在三级输入连杆、二级输入连杆、一级输入连杆、3个平台连杆以及3个中间连杆的圆形沉头孔中，销轴安装在轴承的内圈，弹簧安装在销轴两端，E型开口挡圈安装在销轴两端的环形槽内；3个平台连杆分别通过连接螺栓与动平台连接；/n所述电机与传动机构，包括3条同步带(301)、3个输入轮(302)、上输出轮(303)、中输出轮(323)、下输出轮(324)、3个电机(304)、下轴承座(305)、第I电机支架(306)、第II电机支架(328)、第III电机支架(329)、一轴(307)、二轴(308)、三轴(309)、上轴承座(310)、2个二级轴承(311)、二级轴套(312)、三级轴套(313)、2个三级轴承(314)、2个一级轴承(315)、一级轴套(316)、8个内六角螺钉(317)、BII弹性挡圈(318)、BI弹性挡圈(319)、TI弹性挡圈(320)、TII弹性挡圈(321)及TIII弹性挡圈(322)；其中，输入轮为18齿的带轮，中心为圆柱形通孔；上输出轮、中输出轮、下输出轮均为36齿的带轮，中心均为圆柱形通孔；三轴为中空的阶梯轴，三轴的最上端为法兰圆盘(325)，法兰圆盘上表面沿径向边缘有一个矩形槽，槽内有螺纹孔，三轴的内表面有内环形槽(326)，用于安装TIII弹性挡圈，三轴的外表面有外环形槽(327)，用于安装TI弹性挡圈；二轴包括中空的法兰盘(3081)和中空的主轴(3082)，法兰盘径向边缘有一个矩形槽，槽内有螺纹孔，法兰盘的内表面有内螺纹，主轴为阶梯轴，中部轴径最大，依次向两端轴径减小，主轴的最上部有外螺纹，主轴最上部的外螺纹与法兰盘的内螺纹连接；一轴为实心阶梯轴，其上端为方形台，方形台上方为圆柱，圆柱部分加工有外螺纹，方形台下部的4段轴轴径依次增大，第5段轴(3071)的轴径缩小，第5段轴的下部外表面有环形槽，用于安装BII弹性挡圈；第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架均为S形平板结构，其上部的A平面330中心为圆形通孔，圆形通孔的周围均布4个螺钉孔，用于固定电机，第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架下部的B平面331上平行分布两个腰形通孔，用于固定第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架，第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架的高度依次减小；/n3个输入轮的中心通孔分别与3个电机的输出轴连接；3个输入轮与上输出轮、中输出轮以及下输出轮分别通过3条同步带连接；下输出轮、中输出轮以及上输出轮分别安装在一轴、二轴、三轴上；三级轴套及TI弹性挡圈安装在三轴上，三轴嵌套在2个三级轴承的内圈中，2个三级轴承依次安装在上轴承座上，TII弹性挡圈安装在上轴承座内；二级轴套安装在二轴上，二轴嵌套在2个二级轴承的内圈中，2个二级轴承及TIII弹性挡圈安装在三轴内；一级轴套及BII弹性挡圈安装在一轴上，一轴嵌套在二轴内，一轴的第5段轴嵌套在一级轴承内圈中，2个一级轴承及BI弹性挡圈安装在下轴承座内；3个电机分别安装在第I电机支架、第II电机支架和第III电机支架上；/n三级输入连杆通过固定螺栓(110)固定在三轴上部法兰圆盘(325)的矩形槽内；二级输入连杆通过螺栓固定在二轴上部法兰盘(...

【技术特征摘要】
1.一种球面并联手腕康复机器人，其特征在于：包括末端执行机构(100)、组装架(200)、电机与传动机构(300)及控制系统(400)；其中，末端执行机构(100)包括训练手柄(101)、动平台(102)、6组转动副(103)、3根平台连杆(107)、3根中间连杆(108)、三级输入连杆(109)、2个固定螺栓(110)、二级输入连杆(111)、一级输入连杆(112)、压紧螺母(113)、3个连接螺栓(114)；其中，训练手柄的上端为圆柱体，下端为缩颈的圆台，圆台上有具有外螺纹的圆柱体；动平台为圆盘形，其中心为螺纹孔，动平台的下表面每间隔120°有一个矩形槽，槽内各加工有一个螺纹孔；训练手柄具有外螺纹的圆柱体置于动平台中心的螺纹孔中，使其通过螺纹连接；三级输入连杆、二级输入连杆和平台连杆均为夹角为105°-130°的折形平板结构，它们的一端有圆形沉头孔，另一端有螺纹孔，三级输入连杆、二级输入连杆和平台连杆的尺寸依次减小；中间连杆为105°-130°的折形平板结构，其两端有方向相反的圆形沉头孔；一级输入连杆为105°-130°的折形平板结构，其较长的平板靠近端面处有方形通孔，其较短的平板有边长大于平板宽度的方形结构，方形结构中心有圆形沉头孔；所述转动副，包括2个弹簧(115)、销轴(104)、2个轴承(105)、2个E型开口挡圈(106)，其中，销轴为中部设有凸台的圆柱形，其两端加工有环形槽；3个中间连杆分别通过2个转动副与三级输入连杆和平台连杆、二级输入连杆和平台连杆以及一级输入连杆和平台连杆连接，其中，轴承分别安装在三级输入连杆、二级输入连杆、一级输入连杆、3个平台连杆以及3个中间连杆的圆形沉头孔中，销轴安装在轴承的内圈，弹簧安装在销轴两端，E型开口挡圈安装在销轴两端的环形槽内；3个平台连杆分别通过连接螺栓与动平台连接；
所述电机与传动机构，包括3条同步带(301)、3个输入轮(302)、上输出轮(303)、中输出轮(323)、下输出轮(324)、3个电机(304)、下轴承座(305)、第I电机支架(306)、第II电机支架(328)、第III电机支架(329)、一轴(307)、二轴(308)、三轴(309)、上轴承座(310)、2个二级轴承(311)、二级轴套(312)、三级轴套(313)、2个三级轴承(314)、2个一级轴承(315)、一级轴套(316)、8个内六角螺钉(317)、BII弹性挡圈(318)、BI弹性挡圈(319)、TI弹性挡圈(320)、TII弹性挡圈(321)及TIII弹性挡圈(322)；其中，输入轮为18齿的带轮，中心为圆柱形通孔；上输出轮、中输出轮、下输出轮均为36齿的带轮，中心均为圆柱形通孔；三轴为中空的阶梯轴，三轴的最上端为法兰圆盘(325)，法兰圆盘上表面沿径向边缘有一个矩形槽，槽内有螺纹孔，三轴的内表面有内环形槽(326)，用于安装TIII弹性挡圈，三轴的外表面有外环形槽(327)，用于安装TI弹性挡圈；二轴包括中空的法兰盘(3081)和中空的主轴(3082)，法兰盘径向边缘有一个矩形槽，槽内有螺纹孔，法兰盘的内表面有内螺纹，主轴为阶梯轴，中部轴径最大，依次向两端轴径减小，主轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝惠敏，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：山西;14