本实用新型专利技术公开一种多自由度并联式康复机器人关节，其包括：肩部件，肘部件，固定安装到肩部件的滚珠丝杠和驱动电机的传动件，以及包括第一万向节、弹簧以及第二万向节的连接件，滚珠丝杠上设有轴向往复运动的滑块；弹簧一端通过第一万向节转动连接到滑块，另一端通过第二万向节转动连接到肘部件；传动件和连接件数量相同；若干个连接件沿肩部件和肘部件连接处周向均匀分布；驱动电机与滚珠丝杠联动，促使滑块沿滚珠丝杠轴向往复运动，对弹簧提供沿长度方向的拉伸和压缩的力，在两个万向节的转动配合下，带动肘部件产生旋转力矩实现沿多个自由度的关节驱动，具有响应速度快、防止刚性挤压磨损、有效增加单关节活动度、提高安全性的优点。性的优点。性的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种多自由度并联式康复机器人关节
[0001]本技术涉及机器人
，更具体地说，本技术涉及一种多自由度并联式康复机器人关节。
技术介绍
[0002]外骨骼式上肢康复机器人关节以单自由度的旋转关节串联为主，单关节的活动受限，串联式集成度不足。目前国内外存在采用三气缸的驱动关节连接方式的并联式机器人关节的设计，例如郭盛、马可、王向阳在北京交通大学学报上发表的论文“新型可穿戴上肢康复机构的设计与分析”，文中，机械臂关节的相对运动由肘部与肩部气缸的相对运动产生，气缸驱动伸缩也实现肘关节屈伸运动。但是，采用气缸驱动方式，行程短，实现的关节角度变化范围小，关节活动范围小，运动精度低，响应时间长，不能够实现即时高精度的角度调整，按照预定的轨迹设计进行活动。气缸驱动还属于刚性连接，对于不同的患者适应性差，气缸控制的响应时间长导致关节的安全性低，无法及时的对特殊情况进行处理。
[0003]现有技术还存在采用万向节式的气缸连接方式，易出现在姿态调整时的关节振动，产生一定的不稳定性。
技术实现思路
[0004]针对上述技术中存在的不足之处，本技术提供一种多自由度并联式康复机器人关节，用于解决现有康复机器人关节串联式集成不足以及并联式气缸控制精度低、响应时间长的技术问题，响应速度快，防止产生刚性挤压磨损，有效增加单关节活动度，提高安全性。
[0005]为了实现根据本技术的这些目的和其它优点，本技术通过以下技术方案实现：
[0006]本技术实施例提供一种多自由度并联式康复机器人关节，其包括：
[0007]肩部件，其用于固定和容纳肩部；
[0008]肘部件，其用于容纳臂部；
[0009]传动件，其包括固定安装到所述肩部件的滚珠丝杠和驱动电机，所述滚珠丝杠上设有轴向往复运动的滑块；以及，
[0010]连接件，其包括第一万向节、弹簧以及第二万向节，所述弹簧一端通过所述第一万向节转动连接到所述滑块，所述弹簧另一端通过所述第二万向节转动连接到所述肘部件；
[0011]其中，所述传动件和所述连接件分别包括数量匹配的若干个；若干个所述连接件沿所述肩部件和所述肘部件连接处外侧周向均匀分布并形成一容纳肘部的空腔；
[0012]所述驱动电机与所述滚珠丝杠联动，所述驱动电机的转动，带动所述滚珠丝杠转动，促使所述滑块沿所述滚珠丝杠轴向往复运动，从而对所述弹簧提供沿长度方向的拉伸和压缩的力，在所述第一万向节和所述第二万向节的转动配合下，进而带动所述肘部件产生旋转力矩以实现沿多个自由度方向的关节驱动。
[0013]优选的是，若干个所述连接件的若干个所述弹簧之间的弹簧系数和长度分别不同。
[0014]优选的是，所述肩部件包括平行的第一固定板和第二固定板以及固定连接到所述第一固定板与所述第二固定板之间的第一连接板；所述肘部件包括平行的第三固定板和第四固定板以及固定连接到所述第三固定板和所述第四固定板之间的第二连接板；
[0015]其中，所述滚珠丝杠固定安装到所述第一固定板与所述第二固定板之间，所述驱动电机固定安装到所述第一固定板；
[0016]所述弹簧另一端通过所述第二万向节转动连接到所述第三固定板；
[0017]所述第一固定板、所述第二固定板、所述第三固定板以及所述第四固定板分别设有用于同轴穿插放置康复手臂肩肘部的第一通孔。
[0018]优选的是，所述第一固定板和所述第二固定板周向分别设有成对的第一开槽，每个所述第一开槽设有第一螺纹孔；
[0019]所述第一连接板的两端分别通过螺母匹配安装到所述第一螺纹孔，从而将所述第一连接板固定安装到所述第一固定板和所述第二固定板之间。
[0020]优选的是，所述第一连接板包括沿所述第一固定板和所述第二固定板周向之间均匀分布的若干个；所述第一开槽与所述第一连接板数量匹配。
[0021]优选的是，所述第二固定板上还设有周向均匀分布的若干个第二开槽，若干个所述第二开槽与所述若干个所述第一开槽一一交替分布。
[0022]优选的是，所述第三固定板和所述第四固定板周向分别设有成对的第三开槽，每个所述第三开槽设有第二螺纹孔；
[0023]所述第二连接板的两端分别通过螺母匹配安装到所述第二螺纹孔，从而将所述第二连接板固定安装到所述第三固定板和所述第四固定板之间。
[0024]优选的是，所述第二连接板包括沿所述第三固定板和所述第四固定板之间周向均匀分布的若干个；所述第三开槽与所述第二连接板数量匹配。
[0025]优选的是，所述第三固定板和所述第四固定板分别设有周向均匀分布的若干个第二通孔；所述第二通孔与所述第三固定板同轴；所述第二连接板设有沿所述第三固定板径向分布的第三通孔。
[0026]优选的是，所述传动件还包括同步带、第一带轮、第二带轮、第一平键以及第二平键；所述伺服电机输出轴贯穿所述第一固定板通过所述第一平键固定连接到所述第一带轮；所述滚珠丝杠输出轴贯穿所述第一固定板通过所述第二平键固定连接到所述第二带轮；所述同步带相互啮合地套接在所述第一带轮和所述第二带轮外侧；所述驱动电机的转动，依次带动所述第一带轮、所述同步带、所述第二带轮以及所述滚珠丝杠转动。
[0027]本技术至少包括以下有益效果：
[0028](1)本技术提供的多自由度并联式康复机器人关节，滚珠丝杠和驱动电机联动作为动力来源，与连接件分开且一一对应设置，促使各个连接件的运动独立控制，相互之间不影响，也有利于对关节的旋转位置以及旋转速度的精确调控，从而快速响应实现关节的活动调整需求，同时关节角度的变化速度可调，也可实现不同速度模式的训练；
[0029](2)驱动电机与滚珠丝杠联动，对弹簧提供沿长度方向的拉伸和压缩的力，在第一万向节和第二万向节的转动配合下，再加上若干个驱动电机的旋转方式组合，即可带动肘
部件产生旋转力矩以实现沿多个自由度的关节驱动，具有响应速度快，防止产生刚性挤压磨损、有效增加单关节活动度、提高安全性的优点；
[0030](3)若干个连接件组成并联式，也可有效减少末端执行机构惯性负载，提高驱动效率；
[0031](4)万向节的转动配合弹簧的柔性伸缩，相对于现有技术中简单的气缸驱动，驱动更轻柔、灵活，提高关节驱动的舒适性；
[0032](5)若干个连接件的若干个弹簧之间的弹簧系数和长度分别不同，可以适应不同康复患者对关节驱动的不同需求，具有广泛适应性。
[0033]本技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多自由度并联式康复机器人关节，其特征在于，其包括：肩部件，其用于固定和容纳肩部；肘部件，其用于容纳臂部；传动件，其包括固定安装到所述肩部件的滚珠丝杠（21）和驱动电机（22），所述滚珠丝杠（21）上设有轴向往复运动的滑块（211）；以及，连接件，其包括第一万向节（31）、弹簧（32）以及第二万向节（33），所述弹簧（32）一端通过所述第一万向节（31）转动连接到所述滑块（211），所述弹簧（32）另一端通过所述第二万向节（33）转动连接到所述肘部件；其中，所述传动件和所述连接件分别包括数量匹配的若干个；若干个所述连接件沿所述肩部件和所述肘部件连接处外侧周向均匀分布并形成一容纳肘部的空腔；所述驱动电机（22）与所述滚珠丝杠（21）联动，所述驱动电机（22）的转动，带动所述滚珠丝杠（21）转动，促使所述滑块（211）沿所述滚珠丝杠（21）轴向往复运动，从而对所述弹簧（32）提供沿长度方向的拉伸和压缩的力，在所述第一万向节（31）和所述第二万向节（33）的转动配合下，进而带动所述肘部件产生旋转力矩以实现沿多个自由度方向的关节驱动。2.如权利要求1所述的多自由度并联式康复机器人关节，其特征在于，若干个所述连接件的若干个所述弹簧（32）之间的弹簧系数和长度分别不同。3.如权利要求1所述的多自由度并联式康复机器人关节，其特征在于，所述肩部件包括平行的第一固定板（11）和第二固定板（12）以及固定连接到所述第一固定板（11）与所述第二固定板（12）之间的第一连接板（13）；所述肘部件包括平行的第三固定板（41）和第四固定板（42）以及固定连接到所述第三固定板（41）和所述第四固定板（42）之间的第二连接板（43）；其中，所述滚珠丝杠（21）固定安装到所述第一固定板（11）与所述第二固定板（12）之间，所述驱动电机（22）固定安装到所述第一固定板（11）；所述弹簧（32）另一端通过所述第二万向节（33）转动连接到所述第三固定板（41）；所述第一固定板（11）、所述第二固定板（12）、所述第三固定板（41）以及所述第四固定板（42）分别设有用于同轴穿插放置康复手臂肩肘部的第一通孔（5）。4.如权利要求3所述的多自由度并联式康复机器人关节，其特征在于，所述第一固定板（11）和所述第二固定板（12）周向分别设有成对的第一开槽（141），每个所述第一开槽（141）设有第一螺纹孔；所述第一连接板（13...
【专利技术属性】
技术研发人员：李旺鑫，王壮，冷冰，臧志刚，陈永超，姜琛昱，
申请(专利权)人：济南国科医工科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：
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