[發明專利]一種外骨骼康復機器臂旋轉關節

有效

• 申請號: 201610504765.8
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN105877972B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 林明星;馬高遠;鄭英策;孫強三;王曉紅;曾凡碩
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本發明涉及一種用于外骨骼康復機器臂的旋轉關節，包括大臂旋轉以及前臂旋轉關節，屬于醫療康復訓練器械技術領域。

背景技術

近些年來，偏癱等疾病引起的運動功能障礙患者越來越多，醫師一對一的人工康復的已經不能滿足廣大患者的要求，因而用于協作醫師進行訓練的康復機器人得到了迅猛的發展，特別是與人體結構類似的外骨骼康復機器人。

人體手臂的旋轉運動是一項重要的運動形式，包括大臂旋轉和前臂旋轉兩部分。然而，由于外骨骼機器人自身穿戴式的特點，其內部的空間不應該被占用，因此導致外骨骼機器人的旋轉軸為一個假想的虛軸；此外，在日常生活中的大多數動作中，人體手臂與人體軀干保持接觸，因而外骨骼機械手臂的結構只能設計在手臂外側。

以上種種原因導致了外骨骼康復機器臂的旋轉關節不僅其力學結構難以保證，而且機器人旋轉關節與人體手臂旋轉關節的同軸性設計也是一大難題。

鑒于上述情況，有必要在本領域開發一種新型的旋轉關節結構。

發明內容

本發明針對現有外骨骼康復機器臂的旋轉關節技術存在的問題，提供一種力學性能優良且人機旋轉關節同軸的外骨骼康復機器臂旋轉關節。

為解決上述技術問題，本發明的外骨骼康復機器臂旋轉關節，采用以下技術方案：

該旋轉關節，包括手臂固定架、驅動機構和導軌轉動機構；驅動機構固定連接在手臂固定架上，導軌轉動機構與驅動機構的動力輸出端連接；所述導軌轉動機構包括轉動固定板、導輪固定底板、半圓導軌、導輪和機器人旋轉板，轉動固定板連接在驅動機構上，導輪固定底板連接在轉動固定板上，半圓導軌的里圈設置有連接在導輪固定底板上的導輪，半圓導軌的外圈通過齒輪傳動與驅動機構的動力輸出端連接。

所述手臂固定架包括機器人手臂板和人體手臂固定板，機器人手臂板和人體手臂固定板通過調節螺栓上下連接在一起。

所述驅動機構，包括電機、電機輸入法蘭、諧波減速器和電機輸出法蘭，電機通過電機架固定連接在手臂固定架上，電機輸入法蘭連接在電機前端，諧波減速器固定連接在電機輸入法蘭上，電機諧波減速器的輸出端設置有電機輸出法蘭，電機輸出法蘭上安裝有輸出齒輪。

驅動機構通過齒輪傳動帶動半圓導軌的轉動，半圓導軌再帶動機器人旋轉板運動，從而實現了電機帶動機器人旋轉板運動。

本發明基于人機工程學原理與機器人外骨骼式結構，通過導輪及齒輪嚙合實現了導軌的三點固定；利用齒輪傳動的方式完成了旋轉關節機構的設計，實現了人機旋轉關節的同軸運動。與傳統外骨骼式康復機器人中的旋轉關節相比，本發明具有如下特點：

①采用三點固定方式有效地實現了導軌固定，通過齒輪傳動方式完成關節的旋轉運動；

②外骨骼結構全部處于手臂外側，不會對手臂姿態產生干擾。

附圖說明

圖1為本發明外骨骼康復機器臂旋轉關節的結構示意圖。

圖2為本發明中手臂固定機構的結構示意圖。

圖3為本發明中驅動電機機構的結構示意圖。

圖4為圖3中去掉電機輸出法蘭(208)后的結構示意圖。

圖5為本發明中導軌齒輪旋轉機構的結構示意圖。

圖中：1、手臂固定機構，2、驅動機構，3、導軌齒輪旋轉機構；

101、機器人手臂板，102、人體手臂固定板，103、第一人體手臂固定板螺栓，104、第二人體手臂固定板螺栓，105、第三人體手臂固定板螺栓，106、第四人體手臂固定板螺栓，107、第一人體手臂固定板螺母，108、第一機器人手臂板內螺母，109、第一機器人手臂板外螺母，110、第二人體手臂固定板螺母，111、第二機器人手臂板內螺母，112、第二機器人手臂板外螺母，113、第三人體手臂固定板螺母，114、第三機器人手臂板內螺母，115、第三機器人手臂板外螺母，116、第四人體手臂固定板螺母，117、第四機器人手臂板內螺母，118、第四機器人手臂板外螺母；

201、旋轉電機，202、第一旋轉電機固定架，203、第二旋轉電機固定架，204、電機輸入法蘭，205、電機諧波減速器，206、諧波減速器端蓋，207諧波減速器固定圈，208、電機輸出法蘭；

301、輸出齒輪，302、轉動固定板，303、導輪固定底板，304、半圓導軌，305、第一導輪，306第二導輪，307、機器人旋轉板。

具體實施方式