[發(fā)明專利]一種用于外骨骼型下肢康復(fù)機器人的變剛度柔性驅(qū)動器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810107437.3
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108309688B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佀國寧;徐飛;李根生;黃琬婷;褚夢秋
• 申請（專利權(quán)）人: 上海理工大學(xué)
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02;A61H3/00;B25J9/00
• 代理公司: 31225 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙志遠(yuǎn)<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明涉及一種用于外骨骼型下肢康復(fù)機器人的變剛度柔性驅(qū)動器，包括：支架和驅(qū)動電機；還包括執(zhí)行單元：包括設(shè)置在絲桿支承座安裝底板和絲桿支承座安裝頂板之間的絲桿、移動連接在絲桿上的絲桿螺母、與絲桿螺母頂端及底端連接的兩個彈簧以及與其中一個彈簧固定連接的末端執(zhí)行件；扭簧傳動單元：設(shè)置在絲桿支承座安裝頂板和電機安裝板之間，其兩端分別與驅(qū)動電機和絲桿的頂端固定連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過扭簧和彈簧兩種柔性元件彈性系數(shù)的不同，實現(xiàn)驅(qū)動器剛度的改變，達(dá)到模擬人體肌肉的運動效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)療器械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于外骨骼型下肢康復(fù)機器人的變剛度柔性驅(qū)動器。

背景技術(shù)

近年來，機器人技術(shù)得到了飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在康復(fù)工程中開發(fā)和應(yīng)用機器人是一項十分新穎的技術(shù)，是為了實現(xiàn)人體和外骨骼間的高度耦合，為了負(fù)載重物，執(zhí)行機構(gòu)需要一定的剛性，同時為了保證人體與外骨骼的靈活性及安全性，外骨骼的執(zhí)行機構(gòu)就需要一定的柔性，但是目前，外骨骼型康復(fù)機器人多為剛性機構(gòu)，在驅(qū)動傳力過程中，往往會碰到緩沖較差的問題，尤其是在關(guān)節(jié)變向的瞬間，將產(chǎn)生較大的沖擊力，影響人機系統(tǒng)的穩(wěn)定性，特別是在連續(xù)行走的康復(fù)過程中，連續(xù)的沖擊力將導(dǎo)致機體的損壞，同時，康復(fù)效果也將受到影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種康復(fù)效果好的用于外骨骼型下肢康復(fù)機器人的變剛度柔性驅(qū)動器。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種用于外骨骼型下肢康復(fù)機器人的變剛度柔性驅(qū)動器，該驅(qū)動器包括：

支架：包括依次平行設(shè)置的絲桿支承座安裝底板、絲桿支承座安裝頂板和電機安裝板，所述絲桿支承座安裝底板和絲桿支承座安裝頂板之間通過執(zhí)行導(dǎo)軌固定連接，所述絲桿支承座安裝頂板和電機安裝板之間通過導(dǎo)輥固定連接；

驅(qū)動電機：固定設(shè)置在電機安裝板上，驅(qū)動電機與電機安裝板之間用螺栓組進(jìn)行固定；

執(zhí)行單元：包括設(shè)置在絲桿支承座安裝底板和絲桿支承座安裝頂板之間的絲桿、移動連接在絲桿上的絲桿螺母、與絲桿螺母頂端及底端連接的兩個彈簧以及與其中一個彈簧固定連接的末端執(zhí)行件；

扭簧傳動單元：設(shè)置在絲桿支承座安裝頂板和電機安裝板之間，其兩端分別與驅(qū)動電機和絲桿的頂端固定連接。

本發(fā)明通過設(shè)置扭簧傳動單元，并在執(zhí)行單元中設(shè)置彈簧，提供一種具有儲能、釋能，并且可根據(jù)驅(qū)動力的大小的不同而自動切換模式的變剛度柔性驅(qū)動器，從而滿足外骨骼型下肢康復(fù)機器人的運動仿生特性。

所述的扭簧傳動單元包括依次連接的上聯(lián)軸器、上傳動軸、用于傳動及儲能的扭簧子單元、下傳動軸和下聯(lián)軸器，上聯(lián)軸器與驅(qū)動電機固定連接，下聯(lián)軸器與絲桿的頂端固定連接。

所述的扭簧子單元包括兩個扭簧以及設(shè)置在兩個扭簧之間的變向端片，兩個所述扭簧的一端與變向端片固定連接，另一端分別與上傳動軸和下傳動軸固定連接。扭簧是以螺栓以及墊片固定于變向端片及傳動軸的扭簧驅(qū)動端上，外側(cè)以螺帽進(jìn)行緊固。

兩個所述扭簧的旋轉(zhuǎn)方向相反，所以無論驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)，都有一個扭簧儲能。

所述執(zhí)行導(dǎo)軌共有4根，分別固定設(shè)置在絲桿支承座安裝底板和絲桿支承座安裝頂板的四個角上。

所述執(zhí)行導(dǎo)軌中部設(shè)有平行于絲桿支承座安裝底板和絲桿支承座安裝頂板的上板和下板，兩個所述彈簧的一端與絲桿螺母固定連接，另一端分別與上板和下板連接。

兩個所述彈簧的規(guī)格相同。

所述絲桿的兩端均設(shè)有絲桿支承座，并通過絲桿支承座與絲桿支承座安裝底板和絲桿支承座安裝頂板固定連接。

本發(fā)明的工作原理如下：