人体上肢康复机器人

摘要

本发明涉及一种人体上肢康复机器人,包括第一关节组件、第二关节组件、第三关节组件、第四关节组件、第五关节组件和第六关节组件以及第七关节组件，第一关节组件、第二关节组件和第三关节组件的三个轴线交于一点并且相互垂直，该点位于使用者肩关节的旋转中心点，第五关节组件、第六关节组件和第七关节组件的三个轴线交于一点并且相互垂直，该点位于使用者腕关节的旋转中心点。本发明的人体上肢康复机器人，采用七个旋转关节组件串联构成机械臂的设计结构，每个关节组件都带有电机减速器的驱动机构，能够带动手臂主动运动，从而有效地实现康复训练。

主权项

一种人体上肢康复机器人，其特征是：由7个旋转运动的关节组件串联而成的外骨骼式机械臂，所述的外骨骼式机械臂包括用于实现使用者肩部关节活动的第一关节组件（1）、与第一关节组件（1）相连接的用于实现使用者肩部关节活动的第二关节组件（2）、与第二关节组件（2）相连接的用于实现使用者肩部关节活动并可根据使用者大臂长度调节长短的第三关节组件（3）、与第三关节组件（3）相连接的可根据使用者小臂长度调节长短的第四关节组件（4）、安装在第四关节组件（4）上的用于实现使用者小臂左右转动的第五关节组件（5）和与第五关节组件（5）相连接的用于腕关节活动的第六关节组件（6）以及与第六关节组件（6）相连接的用于实现使用者腕关节活动的第七关节组件（7），所述的第一关节组件（1）与第二关节组件（2）之间通过连接件（8）相连接，所述的第一关节组件（1）、第二关节组件（2）和第三关节组件（3）的三个轴线交于一点并且相互垂直，该点位于使用者肩关节的旋转中心点，所述的第五关节组件（5）、第六关节组件（6）和第七关节组件（7）的三个轴线交于一点并且相互垂直，该点位于使用者腕关节的旋转中心点，所述的第一关节组件（1）包括用于固定在安装基座上的第一固定壳（11）和与第一固定壳（11）连接的第一转动壳（12），第一固定壳（11）和第一转动壳（12）绕第一关节组件（1）的回转轴线转动，所述的第二关节组件（2）包括与连接件（8）相连接的第二固定壳（21）和与第二固定壳（21）连接的第二转动壳（22），第二固定壳（21）和第二转动壳（22）绕第二关节组件（2）的回转轴线转动，所述的第一固定壳（11）和第二固定壳（21）内均依次安装有第一编码器（13）、与第一编码器（13）相连接的第一电机（14）、与第一电机（14）输出轴相连接的第一减速器（15）、第一十字滑块联轴器（16）、第一准双曲面蜗杆（17）、第一准双曲面蜗轮（18）和用于测量关节转角的第一芯片（19）以及第一磁钢（111），第一减速器（15）通过第一十字滑块联轴器（16）与第一准双曲面蜗杆（17）相连接，第一准双曲面蜗杆（17）与第一准双曲面蜗轮（18）啮合，所述的第一转动壳（12）和第二转动壳（22）内均设置有串联弹性执行器（9）和第一关节轴（110），第一准双曲面蜗轮（18）与第一关节轴（110）固联，第一芯片（19）安装在第一固定壳（11）上，第一磁钢(111)与第一准双曲面蜗轮（18）固联,第一关节轴（110）通过第一压盖（112）与串联弹性执行器（9）相摩擦连接，第一压盖（112）通过螺栓与第一关节轴（110）固联；所述的第三关节组件（3）包括与第二转动壳（22）相连接的第三固定壳（31）、与第三固定壳（31）相连接的第一摆动盘（32）、连接在第一摆动盘（32）下表面上的上臂固定板（33）和与上臂固定板（33）相连接的第一圆柱导轨（34）以及在第一圆柱导轨（34）上滑动连接的安装座（35），所述的第三固定壳（31）内安装有第二编码器（36）、与第二编码器（36）相连接的第二电机（37）和与第二电机（37）输出轴相连接的第二减速器（38）以及与第二减速器（38）相连接的第一绞盘（39），第三固定壳（31）底部安装有弧形滑块（310），所述的第一摆动盘（32）包括弧形摆台（32‑1）和固定在弧形摆台（32‑1）两末端上的第二钢丝绳（32‑2）以及设置在弧形摆台（32‑1）上的弧形滑轨（32‑3），第二钢丝绳（32‑2）缠绕在第一绞盘（39）上，所述的第一绞盘（39）通过第二钢丝绳（32‑2）带动弧形摆台（32‑1）沿弧形滑块（310）摆动，所述的安装座（35）两侧边上设置有一对第一快速夹紧手柄（311）；所述的第四关节组件（4）包括安装在安装座（35）上的第四固定壳（41）、与第四固定壳（41）连接的第三转动壳（42）和设置在第三转动壳（42）上的第二圆柱导轨（43）以及与第二圆柱导轨（43）滑动连接的连接板（44），所述的第二圆柱导轨（43）与连接板（44）之间设置有第二夹紧手柄（46），所述的第三转动壳（42）内安装有第三编码器（47）、与第三编码器（47）相连接的第三电机（48）、与第三电机（48）输出轴相连接的第三减速器（49）、第二十字滑块联轴器（410）、第二准双曲面蜗杆（411）、第二准双曲面蜗轮（412）和用于测量关节转角的第二芯片（413）以及第二磁钢（415），第三减速器（49）通过第二十字滑块联轴器（410）与第二准双曲面蜗杆（411）相连接，第二准双曲面蜗杆（411）与第二准双曲面蜗轮（412）啮合，所述的第四固定壳（41）内设置有串联弹性执行器（9）和第二关节轴（414），第二准双曲面蜗轮（412）与第二关节轴（414）固联，第二芯片（413）安装在第三转动壳（42）上，第二磁钢（415）与第二准双曲面蜗轮（412）固联，第二关节轴（414）通过第二压盖（416）与串联弹性执行器（9）相摩擦连接，第二压盖（416）通过螺栓与第二关节轴（414）固联；所述的串联弹性执行器（9）包括滑轮（91）、钢丝绳（92）、第一弹簧（95）以及第二弹簧（97），所述的滑轮（91）上开设有圆球形凹坑，钢丝绳（92）上固定有与圆球形凹坑相对应的钢球（92‑1），钢丝绳（92）的一端连接有第一螺纹杆（93），另一端上连接有第二螺纹杆（94），第一螺纹杆（93）上套置有第一弹簧（95）并通过第一螺母（96）旋合，第二螺纹杆（94）上套置有第二弹簧（97）并通过第二螺母（98）旋合，第二螺母（98）上连接有电位器滑杆（99），电位器滑杆（99）端部连接有直线电位器（910），直线电位器（910）上安装有电位器座（911），电位器座（911）与相应的转动壳固联，第一弹簧（95）与第二弹簧（97）的靠近滑轮（91）端压紧在相应的转动壳上；所述的第五关节组件（5）包括安装在连接板（44）上的第二摆动盘（51）和与第二摆动盘（51）的外弧形边沿相滑移配合的动力盒（52），所述的第二摆动盘（51）包括小臂摆台（511）、分别设置在小臂摆台（511）上表面和下表面的上外弧形滑轨（512）和下外弧形滑轨（513）以及连接在小臂摆台（511）两末端的钢索（514），所述的动力盒（52）内安装有第四编码器（53）、与第四编码器（53）相连接的第四电机（54）和与第四电机（54）输出轴相连接的第四减速器（55）以及与第四减速器（55）相连接的第二绞盘（56），所述的动力盒（52）上连接有弧形滑块（57），所述的第二绞盘（56）通过钢索（514）带动小臂摆台（511）沿上外弧形滑轨（512）和下外弧形滑轨（513）摆动；所述的第六关节组件（6）包括连接在动力盒（52）上的第五固定壳（61）和与第五固定壳（61）连接的第一摆臂（62），第五固定壳（61）内安装有第五编码器（63）、与第五编码器（63）相连接的第五电机（64）和与第五电机（64）输出轴相连接的第五减速器（65）以及与第五减速器（65）相连接的第一固定板（66），第一固定板（66）与第一摆臂（62）一端相连接；所述的第七关节组件（7）包括安装在第一摆臂（62）上的第六固定壳（71）和与第六固定壳（71）连接的第二摆臂（72）以及连接在第二摆臂（72）端部的手柄（73），第六固定壳（71）内安装有第六编码器（74）、与第六编码器（74）相连接的第六电机（75）和与第六电机（75）输出轴相连接的第六减速器（76）、与第六减速器（76）相连接的第二固定板（77），第二固定板（77）与第二摆臂（72）相连接。