[發明專利]一種新型基于差速傳動的三自由度腕部康復機器人

有效

• 申請號: 201910850621.1
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN110478193B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 王沫楠;王健;蓋子儀
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新型基于差速傳動的三自由度腕部康復機器人，其特征在于，包括：側屈與側偏運動模塊、旋轉運動模塊和電機轉速控制模塊，其中：

所述側屈與側偏運動模塊用于幫助患者實現腕關節掌側屈、背側屈，尺側偏和橈側偏，包括：底座機架(1)，安放在底座上的第一直流無刷電機(2)和第二直流無刷電機(3)，安裝在第一直流無刷電機上的第一轉輪(4)和安裝在第二直流無刷電機上的第二轉輪(5)，固定在底座上的第三轉輪(6)與第一轉輪(4)相連，固定在底座上的第四轉輪(7)與第二轉輪(5)相連，固定在底座機架上的T型通軸(8)上安裝有一個外側絞盤(9)和一個內側絞盤(10)，在兩個絞盤之間分別有第一摩擦片(11)和第二摩擦片(12)，外側絞盤(9)的大轉輪(13)與第三轉輪(6)相連，內側絞盤(10)的大轉輪(14)與第四轉輪(7)相連，從而使電機帶動絞盤旋轉，T型通軸(8)上的旋轉板(15)上有與內側絞盤(10)的小轉輪相連的第一小帶輪(16)和與外側絞盤(9)的小轉輪相連的第二小帶輪(17)，在旋轉板(15)的兩邊分別有第一導向輪(18)和第二導向輪(19)，在旋轉板的另一邊上安放有手柄(20)，手柄(20)和旋轉板(15)下方的大帶輪(21)使用花鍵連接，第一小帶輪(16)與第一導向輪(18)之間用圓帶(22)傳動，第二小帶輪(17)與第二導向輪(19)之間使用圓帶(22)傳動，第一導向輪(18)和第二導向輪(19)與大帶輪(21)之間都使用圓帶(22)傳動，使手柄實現轉動，固定在底座機架上的摩擦輪(23)和T型通軸(8)的頂端圓盤(24)相連，控制旋轉板(15)的轉動；

所述旋轉運動模塊用于幫助患者腕關節的旋轉和對手臂的支撐，包括：固定在底座機架(1)上的滑軌機架(25)和第三直流無刷電機(26)，與電機相連的轉輪(27)與手臂固定架(28)的外端滑軌相連，在電機轉動時，放在手臂固定架(28)內端上的人的手臂隨其運動；

所述電機轉速控制模塊用于控制整個機器人的運動模式使其完成功能，包括：單片機控制第一直流無刷電機(2)、第二直流無刷電機(3)、第三直流無刷電機(26)的轉速和方向，當第一直流無刷電機(2)和第二直流無刷電機(3)等速同向轉動，帶動內外側絞盤(9)(10)一起同向運動，并且通過T型通軸(8)上的第一摩擦片(11)和第二摩擦片(12)使得與T型通軸(8)通過鍵連接的旋轉板(15)扭矩突破黑色摩擦輪(23)限定的閥值，帶動旋轉板(15)繞T型通軸(8)旋轉，同時，第一小帶輪(16)與第一導向輪(18)之間的圓帶(22)傳動方向和第二小帶輪(17)與第二導向輪(19)之間的圓帶(22)傳動方向相反，所以第一導向輪(18)與大帶輪(21)之間的圓帶(22)傳動方向和第二導向輪(19)與大帶輪(21)之間的圓帶(22)傳動方向相反，導致大帶輪(21)受到方向相反的扭矩，所以手柄(20)會被卡住不動，即此時為旋轉板(15)和板上零件跟隨內外側絞盤(9)(10)的小轉輪轉動的腕關節側偏模式；當第一直流無刷電機(2)和第二直流無刷電機(3)等速反向轉動時，內外側絞盤(9)(10)與第一摩擦片(11)和第二摩擦片(12)的摩擦力相互抵消，此時無法跨越黑色摩擦輪(23)設定的閥值，旋轉板(15)不做運動，而內外側絞盤(9)(10)的小轉輪分別帶動第一小帶輪(16)和第二小帶輪(17)作方向相反的轉動，同時，第一小帶輪(16)與第一導向輪(18)之間的圓帶(22)傳動方向和第二小帶輪(17)與第二導向輪(19)之間的圓帶(22)傳動方向相同，所以第一導向輪(18)與大帶輪(21)之間的圓帶(22)傳動方向和第二導向輪(19)與大帶輪(21)之間的圓帶(22)傳動方向也相同，導致大帶輪(21)受到方向相同的扭矩，此時大帶輪(21)和手柄(20)同向轉動，即此時為手柄轉動的腕關節側屈模式；當第三直流無刷電機(26)轉動時，帶動手臂固定架(28)的外端滑軌轉動，使手臂固定架(28)及人的手臂隨其運動，即完成腕關節旋轉模式。

2.根據權利要求1所述的一種新型基于差速傳動的三自由度腕部康復機器人，其特征在于，所述側屈與側偏運動模塊中，兩個絞盤(9)(10)的弧形外端采用與轉輪摩擦良好的材料涂層，外側絞盤(9)與內側絞盤(10)中間T型通軸(8)的接觸也采用具有一定摩擦系數的耐磨材料涂層構成，兩絞盤在平行于YZ平面內的接觸使用摩擦系數極小的耐磨墊片填充，一次隔開兩個絞盤，避免發生干摩擦。