[發(fā)明專利]一種盂肱關(guān)節(jié)仿生助力柔性外骨骼機(jī)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711364627.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-18
• 公開（公告）號(hào): CN109925161B
• 公開（公告）日: 2023-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉連慶;楊鐵;于鵬;劉柱;李寧;常俊玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00;A61H1/02;B25J17/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

1.一種盂肱關(guān)節(jié)仿生助力柔性外骨骼機(jī)構(gòu)，其特征在于：包括盂肱前伸/后縮關(guān)節(jié)（1）、盂肱內(nèi)旋/外旋關(guān)節(jié)（2）及盂肱外展/內(nèi)收關(guān)節(jié)（3），其中盂肱前伸/后縮關(guān)節(jié)（1）包括通過旋轉(zhuǎn)裝置（14）轉(zhuǎn)動(dòng)連接的盂肱前伸/后縮執(zhí)行臂（4）和盂肱前伸/后縮支撐臂（5），所述盂肱內(nèi)旋/外旋關(guān)節(jié)（2）包括通過旋轉(zhuǎn)裝置（14）轉(zhuǎn)動(dòng)連接的盂肱內(nèi)旋/外旋執(zhí)行臂（6）和盂肱內(nèi)旋/外旋支撐臂（7），所述盂肱外展/內(nèi)收關(guān)節(jié)（3）包括通過旋轉(zhuǎn)裝置（14）轉(zhuǎn)動(dòng)連接的盂肱外展/內(nèi)收?qǐng)?zhí)行臂（8）和盂肱外展/內(nèi)收支撐臂（9），所述盂肱前伸/后縮關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸中心線（10）、盂肱內(nèi)旋/外旋關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸中心線（11）及盂肱外展/內(nèi)收旋轉(zhuǎn)軸中心線（12）非垂直相交，所述盂肱前伸/后縮支撐臂（5）與盂肱內(nèi)旋/外旋執(zhí)行臂（6）之間以及盂肱內(nèi)旋/外旋支撐臂（7）與盂肱外展/內(nèi)收?qǐng)?zhí)行臂（8）之間相互連接；各所述旋轉(zhuǎn)裝置（14）均與各自的套索驅(qū)動(dòng)單元連接，由各自的所述套索驅(qū)動(dòng)單元提供前伸/后縮、內(nèi)旋/外旋及外展/內(nèi)收的驅(qū)動(dòng)力矩；

所述旋轉(zhuǎn)裝置（14）包括套索驅(qū)動(dòng)輪（15）、空心軸（18）、拉線（20）及套索安裝定位塊A（21），該空心軸（18）安裝在盂肱前伸/后縮支撐臂（5）、盂肱內(nèi)旋/外旋支撐臂（7）或盂肱外展/內(nèi)收支撐臂（9）上，所述套索驅(qū)動(dòng)輪（15）轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于空心軸（18）上、并與所述盂肱前伸/后縮執(zhí)行臂（4）、盂肱內(nèi)旋/外旋執(zhí)行臂（6）或盂肱外展/內(nèi)收?qǐng)?zhí)行臂（8）相連；在所述盂肱前伸/后縮支撐臂（5）、盂肱內(nèi)旋/外旋支撐臂（7）或盂肱外展/內(nèi)收支撐臂（9）朝向盂肱前伸/后縮執(zhí)行臂（4）、盂肱內(nèi)旋/外旋執(zhí)行臂（6）或盂肱外展/內(nèi)收?qǐng)?zhí)行臂（8）的一面、位于套索驅(qū)動(dòng)輪（15）的兩側(cè)，分別安裝有套索安裝定位塊A（21），每個(gè)所述套索安裝定位塊A（21）內(nèi)均穿入有拉線（20），該拉線（20）由所述套索驅(qū)動(dòng)輪（15）上繞過，一端通過所述套索安裝定位塊A（21）定位支撐鎖緊，另一端與所述套索驅(qū)動(dòng)單元相連；所述空心軸（18）內(nèi)側(cè)連接有角度編碼器（23），該空心軸（18）內(nèi)部容置有編碼器延長(zhǎng)套（17），所述編碼器延長(zhǎng)套（17）的兩端分別與角度編碼器（23）的轉(zhuǎn)軸和套索驅(qū)動(dòng)輪（15）相連；

所述盂肱前伸/后縮支撐臂（5）、盂肱內(nèi)旋/外旋支撐臂（7）或盂肱外展/內(nèi)收支撐臂（9）朝向盂肱前伸/后縮執(zhí)行臂（4）、盂肱內(nèi)旋/外旋執(zhí)行臂（6）或盂肱外展/內(nèi)收?qǐng)?zhí)行臂（8）的一面開設(shè)有限位弧形槽（22），所述套索驅(qū)動(dòng)輪（15）上開設(shè)有限位螺紋孔（19），通過限位裝置插入該限位弧形槽（22）及限位螺紋孔（19）內(nèi)進(jìn)行限位；

所述套索驅(qū)動(dòng)單元包括動(dòng)力源、驅(qū)動(dòng)安裝架（26）、套索主動(dòng)輪（27）、剎車豆（29）、漲緊調(diào)整架（30）、支撐板（31）、導(dǎo)向板（32）、調(diào)節(jié)螺栓（33）及套索安裝定位塊B（35），該動(dòng)力源安裝在驅(qū)動(dòng)安裝架（26）上，輸出端連接有套索主動(dòng)輪（27），所述套索主動(dòng)輪（27）上安裝有兩個(gè)剎車豆（29）；所述漲緊調(diào)整架（30）的一端開有漲緊導(dǎo)向孔（36），另一端安裝有支撐板（31），該支撐板（31）上設(shè)有調(diào)節(jié)螺栓（33），所述驅(qū)動(dòng)安裝架（26）上延伸有導(dǎo)向板（32），該導(dǎo)向板（32）由所述漲緊導(dǎo)向孔（36）穿過，所述調(diào)節(jié)螺栓（33）與導(dǎo)向板（32）抵接；所述漲緊調(diào)整架（30）上安裝有兩個(gè)套索安裝定位塊B（35），所述套索主動(dòng)輪（27）上纏繞有兩根拉線（20），每根拉線（20）的一端均固定在一個(gè)所述剎車豆（29）上，另一端由一個(gè)所述套索安裝定位塊B（35）穿過后與所述旋轉(zhuǎn)裝置（14）連接；所述動(dòng)力源的輸出端安裝有扭矩傳感器（28）；

所述漲緊調(diào)整架（30）呈“L”形，所述漲緊導(dǎo)向孔（36）開設(shè)在該“L”形的一邊，并在該邊上開設(shè)有用于固定套索安裝定位塊B（35）的限位槽（37）；所述支撐板（31）固定在該“L”形另一邊的端部，在該邊上開有槽孔（34），通過旋擰所述調(diào)節(jié)螺栓（33）使導(dǎo)向板（32）與漲緊調(diào)整架（30）相對(duì)移動(dòng)，進(jìn)而調(diào)整所述漲緊調(diào)整架（30）與套索主動(dòng)輪（27）之間的距離；調(diào)整好后的所述導(dǎo)向板（32）通過螺栓插入槽孔（34）中鎖緊固定。