[發明專利]一種三自由度水平多關節上肢康復訓練機器人

在審

• 申請號: 202011044804.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112022634A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 韓建海;李遼遠;李向攀;郭冰菁;王志強;楊元
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: A61H1/02
• 分類號: A61H1/02
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 李現艷

1.一種三自由度水平多關節上肢康復訓練機器人，其特征在于：包括機器人本體、機器人支撐機構和控制驅動單元，所述機器人本體包括大臂（10）、與大臂一端連接的小臂（20）和末端組件構成的三自由度，所述機器人支撐機構包括支撐立柱（4），所述控制驅動單元包括控制器以及電機驅動器（5），所述電機驅動器（5）設置在支撐立柱（4）內；

所述大臂（10）一端水平連接于支撐立柱的頂部端面上形成第一水平關節（39），所述小臂（20）水平連接于大臂的另一端平面形成第二水平關節（40），所述小臂（20）的另一端內腔通過設置的絲杠減速器（28）連接有絲杠螺母（29）以及絲杠（30）形成第三水平關節（41），所述第一水平關節由驅動傳動機構Ⅰ驅動轉動從而實現大臂（10）相對于支撐立柱的水平擺動，所述第二水平關節由驅動傳動機構Ⅱ驅動轉動從而實現小臂（20）相對于大臂的水平擺動，所述第三水平關節由驅動傳動機構Ⅲ驅動絲杠螺母（29）轉動從而實現絲杠（30）的上下垂直運動；

所述驅動傳動機構Ⅲ包括第三關節電機（19），所述第三關節電機（19）設置在小臂與大臂連接的一端內腔中，且所述第三關節電機（19）輸出軸設置的主動帶輪Ⅲ（21）通過同步帶Ⅲ（22）與絲杠減速器（28）一端設置的從動帶輪Ⅲ（27）連接，所述絲杠減速器（28）的一端設置在小臂另一端內腔中，所述絲杠減速器（28）的另一端連接有絲杠螺母（29），所述絲杠螺母（29）與豎直設置的絲杠（30）連接，所述絲杠（30）一端延伸至小臂外部上方，通過第三關節電機（19）帶動絲杠螺母（29）轉動從而帶動絲杠（30）上下移動；

所述末端組件包括聯軸器（31）、三維力傳感器（33）、手托（37）以及臂托（36），所述絲杠（30）的頂部通過聯軸器（31）與三維力傳感器（33）相連接，所述三維力傳感器（33）的頂部通過腕關節法蘭（35）連接有水平設置的手托（37），所述手托（37）的一端設置有手柄（38），所述手托（37）的另一端與三維力傳感器（33）頂部轉動連接，所述臂托（12）與三維力傳感器（33）頂部的一側固定連接。

2.根據權利要求1所述的一種三自由度水平多關節上肢康復訓練機器人，其特征在于：所述支撐立柱（4）為矩形框架結構，所述支撐立柱（4）的頂部設置有第一安裝板（1），在第一安裝板（1）的下方依次水平設置有第二安裝板（2）以及第三安裝板（3），所述大臂（10）水平設置在第一安裝板（1）的端面上，所述大臂（10）一端的底部通過大臂減速器（9）固定在第一安裝板（1）上，所述大臂減速器（9）貫穿于第一安裝板（1）設置，所述驅動傳動機構Ⅰ設置在第一安裝板（1）與第二安裝板（2）之間，所述驅動傳動機構Ⅰ包括第一關節電機（6），所述第一關節電機（6）的一端豎直設置在第二安裝板（2）以及第三安裝板（3）之間，且第一關節電機（6）另一端穿過第二安裝板（2）設置的主動帶輪Ⅰ（7）通過水平設置的同步帶Ⅰ與大臂減速器輸入端設置的從動帶輪Ⅰ（8）連接，從而通過第一關節電機（6）控制大臂（10）相對于支撐立柱擺動。

3.根據權利要求1或2所述的一種三自由度水平多關節上肢康復訓練機器人，其特征在于：在大臂（10）位于大臂減速器的一端固定設置有電機法蘭，所述驅動傳動機構Ⅱ包括在電機法蘭上豎直設置的第二關節電機（11），所述第二關節電機（11）的輸出軸連接有位于大臂內腔的主動帶輪Ⅱ（12），位于大臂內腔的另一端設置有從動帶輪Ⅱ（16），所述主動帶輪Ⅱ（12）與從動帶輪Ⅱ（16）之間設置有同步帶Ⅱ（13），所述從動帶輪Ⅱ（16）連接有小臂減速器（17），所述小臂減速器（17）的輸出端與小臂連接，使得第二關節電機（11）控制小臂（20）相對于大臂（10）擺動。

4.根據權利要求3所述的一種三自由度水平多關節上肢康復訓練機器人，其特征在于：位于主動帶輪Ⅱ（12）以及從動帶輪Ⅱ（16）之間的同步帶Ⅱ內設置有張緊輪Ⅱ（14），通過調節張緊輪（14）的位置調節同步帶Ⅱ（13）的張緊。