一种混联混驱的七自由度上肢康复机器人制造技术

本发明专利技术涉及康复器材技术领域，特别是一种混联混驱的七自由度上肢康复机器人。肩关节组件，包括滑动件、外展件、内旋件和前伸件，所述外展件与滑动件滑动连接，所述内旋件与外展件转动连接，所述前伸件与内旋件转动连接；肘关节组件，包括大臂件和小臂件；腕关节组件，包括旋转件和弯曲件；安装组件，包括支撑件和驱动件。本发明专利技术采用串联与并联混合连接，电机驱动与绳索驱动混合驱动，安全性高，柔顺性强；从人体结构学考虑，佩戴方便，运动范围大，可以实现上肢单一关节运动和上肢多关节复合运动，可依据不同康复时期的控制要求，调整主动、助力或被动等控制策略，满足不同康复时期患者的训练需求。需求。需求。

【技术实现步骤摘要】
一种混联混驱的七自由度上肢康复机器人


[0001]本专利技术涉及康复器材
，特别是一种混联混驱的七自由度上肢康复机器人。

技术介绍

[0002]中国老龄人口占总人数的比例正在不断增加，全国老龄化程度不断加深。脑卒中又称中风，是一种引起脑损伤的急性脑血管疾病，是影响老年人群身体健康的一大疾患。针对中风患者肢体运动障碍进行康复治疗，传统的康复训练方式是康复医师一对一手动带动患者患肢进行康复运动训练。通过康复机器人对患者进行治疗是未来康复治疗的趋势，但是目前康复机器人还处于起步阶段，人性化、智能化程度不高，结构上还仍有极大的优化空间。因此，设计合理安全的康复机构对提高患者的康复训练效果具有重要的现实意义。
[0003]国外对康复机器人的研究起步较早，技术较为成熟，而国内对康复机器人的研究仍处于起步和追赶阶段。按结构形式，上肢康复机器人主要分为两类：一类是末端牵引式，另一类是外骨骼式。末端牵引式结构简单，运动训练方式有限，通常适合平面二维运动。外骨骼式将机器人关节和人类关节一一对应，可以很好地实现空间三维运动。人体上肢运动可以分解为各个关节的单一运动，康复机器人通过带动患者上肢关节运动完成训练任务，因此满足日常训练任务所需的自由度是康复机器人在设计时首要考虑因素。自由度越多，康复机器人越灵活，但操作难度会增加。专利技术专利CN113425548A公布了一种镜像上肢康复机器人，该专利技术将镜像疗法和运动康复与机器人相结合，可以实现健肢带动患肢运动的治疗方案。但是该专利技术体积庞大，适用场所单一，且只能实现平面二维运动。专利技术专利CN113143684A公布了一种上肢康复机器人，该专利技术是通过设置在机构上的传感器实时向理疗师反馈康复训练情况，并设计减重装置来克服机构部分零件的重力情况。但该专利技术肩部没有将二自由度的旋转中心相交于肩关节盂肱关节的转动中心，增加了后续康复训练中出现二次伤害的概率；所设计的自由度较少，也为刚性结构，灵活性相对较弱。因此，在设计上肢康复机器人时，应合理选择机构及驱动形式，合理选取自由度数目，并根据人体结构学选择合适的运动范围，结构上紧凑，在保证安全性的同时应具有一定舒适性。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述和/或现有的上肢康复机器人中存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术所要解决的技术问题是现有上肢康复机器人运动自由度少，不能依据不同康复时期的控制要求，调整被动、主动、助力和阻抗等控制策略的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种混联混驱的七自由度上肢康复机器人，其特征在于：包括，
[0008]肩关节组件，包括滑动件、外展件、内旋件和前伸件，所述外展件与滑动件滑动连接，所述内旋件与外展件转动连接，所述前伸件与内旋件转动连接；
[0009]肘关节组件，包括大臂件和小臂件，所述大臂件与前伸件通过皮带连接，所述小臂件与大臂件转动连接；
[0010]腕关节组件，包括旋转件和弯曲件，所述旋转件与小臂件滑动连接，所述弯曲件与旋转件转动连接；
[0011]安装组件，包括支撑件和驱动件，所述滑动件固定连接在支撑件上方，所述驱动件固定安装在支撑件下方，驱动件与小臂件、旋转件和弯曲件通过绳索连接。
[0012]如权利要求所述的混联混驱的七自由度上肢康复机器人，其特征在于：所述滑动件包括横梁、调节部和适应部，所述调节部固定连接在横梁上，所述适应部与调节部通过丝杆连接。
[0013]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述外展件包括外展连接板、第一驱动部和第一固定架，所述外展连接板与适应部固定连接，所述第一驱动部通过第一固定架与外展连接板固定连接。
[0014]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述内旋件包括外旋连接板、第二驱动部和第二固定架，所述外旋连接板与第一驱动部的输出轴通过键连接，所述第二驱动部通过第二固定架与外旋连接板固定连接。
[0015]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述前伸件包括前伸连接板、第三驱动部、第三固定架、第一带轮、第二带轮、传动带和第一连接轴，所述前伸连接板与第二驱动部的输出轴通过键连接，所述第三驱动部与通过第三固定架与前伸连接板固定连接，所述第一带轮与第三驱动部的输出轴通过键连接，所述第二带轮与第一带轮通过传动带连接，所述第二带轮与第一连接轴通过键连接。
[0016]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述大臂件包括大臂后板、第一滑动部和大臂前板，所述大臂后板通过第三驱动部的输出轴与前伸连接板转动连接，所述大臂后板与连接轴固定连接，所述大臂后板和大臂前板通过第一滑动部滑动连接；所述小臂件包括固定板，转动部和小臂后板，所述固定板与大臂前板固定连接，所述转动部与固定板和小臂后板通过转轴转动连接。
[0017]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述旋转件包括第二滑动部、小臂前板、第一锥齿部和第二锥齿部，所述小臂前板与小臂后板通过第二滑动部滑动连接，所述小臂前板与镂空板为一体成型，所述第一锥齿部与小臂前板转动连接，所述第一锥齿部与第二锥齿部相啮合，所述第二锥齿部与小臂前板转动连接。
[0018]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述弯曲件包括定板、转轮、万向节、动板和握持部，所述定板与第二锥齿部固定连接，所述定板和动板通过万向节连接，所述定板和动板上设置有转轮，所述握持部与动板固定连接。
[0019]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述支撑件包括支撑部、调节部和靠背，所述支撑部和靠背通过调节部滑动连接，所述靠背上方与横梁固定连接。
[0020]作为本专利技术混联混驱的七自由度上肢康复机器人的一种优选方案，其中：所述驱动件包括框架、第四驱动部、预紧轮、预紧块，所述第四驱动部固定安装在框架上，所述预紧
轮与第四驱动部的输出轴通过键连接，所述预紧块与框架固定连接。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术共可以实现七个自由度的运动，每个自由度可以单独进行运动，也可以进行自由度的组合实现各个关节间的复合运动，可以满足大多数患者的康复要求，适用范围广。通过设计肩部滑动件来抵消盂肱关节转动中心在空间上的漂移，使得本专利技术在使用过程中更安全；本专利技术采用直接驱动与绳索驱动混合的混合驱动的方式，可以兼顾两种驱动方式的优点，并且能够使机构更加紧凑，成本更低，安全性更高；由于腕部较为脆弱且工作空间较小，采用并联的方式可以增加机构的安全性；本专利技术肩部三个运动自由度的转动中心交于一点，防止肩关节运动时对使用者造成伤害。并且在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混联混驱的七自由度上肢康复机器人，其特征在于：包括，肩关节组件(100)，包括滑动件(101)、外展件(102)、内旋件(103)和前伸件(104)，所述外展件(102)与滑动件(101)滑动连接，所述内旋件(103)与外展件(102)转动连接，所述前伸件(104)与内旋件(103)转动连接；肘关节组件(200)，包括大臂件(201)和小臂件(202)，所述大臂件(201)与前伸件(104)通过皮带连接，所述小臂件(202)与大臂件(201)转动连接；腕关节组件(300)，包括旋转件(301)和弯曲件(302)，所述旋转件(301)与小臂件(202)滑动连接，所述弯曲件(302)与旋转件(301)转动连接；安装组件(400)，包括支撑件(401)和驱动件(402)，所述滑动件(101)固定连接在支撑件(401)上方，所述驱动件(402)固定安装在支撑件下方，驱动件(402)与小臂件(202)、旋转件(301)和弯曲件(302)通过绳索连接。2.如权利要求1所述的混联混驱的七自由度上肢康复机器人，其特征在于：所述滑动件(101)包括横梁(101a)、调节部(101b)和适应部(101c)，所述调节部(101b)固定连接在横梁(101a)上，所述适应部(101c)与调节部(101b)通过丝杆连接。3.如权利要求1或2所述的混联混驱的七自由度上肢康复机器人，其特征在于：所述外展件(102)包括外展连接板(102a)、第一驱动部(102b)和第一固定(102c)，所述外展连接板(102a)与适应部(101c)固定连接，所述第一驱动部(102b)通过第一固定架(102c)与外展连接板(102a)固定连接。4.如权利要求3所述的混联混驱的七自由度上肢康复机器人，其特征在于：所述内旋件(103)包括外旋连接板(103a)、第二驱动部(103b)和第二固定架(103c)，所述外旋连接板(103a)与第一驱动部(102b)的输出轴通过键连接，所述第二驱动部(103b)通过第二固定架(103c)与外旋连接板(103a)固定连接。5.如权利要求4所述的混联混驱的七自由度上肢康复机器人，其特征在于：所述前伸件(104)包括前伸连接板(104a)、第三驱动部(104b)、第三固定架(104c)、第一带轮(104d)、第二带轮(104e)、传动带(104f)和第一连接轴(104g)，所述前伸连接板(104a)与第二驱动部(103b)的输出轴通过键连接，所述第三驱动部(104b)通过第三固定架(104c)与前伸连接板(104a)固定连接，所述第一带轮(104d)与第三驱动部(104b)的输出轴通过键连接，所述第二带轮(104e)与第一带轮(104d...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘礼正，唐自勤，闵云霄，刘希，姚江伟，赵红飞，唐伟，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：