一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人制造技术

一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，呈模块化设计，包括支撑模块，肩关节模块，上臂模块，肘关节模块，前臂模块，腕关节模块，把手模块，按照顺序连接。支撑模块，包括机架组件，折弯组件，支撑组件。肩关节模块，包括肩关节内收/外展组件，肩关节旋内/旋外组件，肩关节屈曲/伸展组件；腕关节模块，包括腕关节屈曲/伸展组件，腕关节旋内/旋外组件，共计十个自由度。其中六个主动自由度满足康复训练需要，支撑模块设有两个被动的旋转自由度，增加机构柔顺性；上臂模块与前臂模块的无极调节机构增加了两个被动的移动自由度；将肩关节旋内/旋外组件旋转到矢状面另一侧，肘关节模块电机反向驱动可实现左右手的互换。块电机反向驱动可实现左右手的互换。块电机反向驱动可实现左右手的互换。

【技术实现步骤摘要】
一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人


[0001]本技术涉及辅助医疗康复机器人，具体而言，属于一种上肢康复训练的外骨骼康复机器人。

技术介绍

[0002]随着人口老龄化的加重，目前有1500万人患上脑卒中。脑卒中是促使老年人残疾的主要原因，由于中断血液流进大脑，会损害大脑细胞，严重情况可致死。而脑卒中的幸存者，大多数有着不同程度的功能缺失，可能是偏瘫或者全瘫，对日常生活产生了很多不便。根据康复医疗理论及实践表明，脑卒中是可以通过康复训练进行恢复的，传统上的康复训练存在着许多问题，然而目前主要却是靠康复医生与患者进行一对一辅助训练。这种治疗方式不仅效率低，成本高，且缺乏客观的评价和准确的量化。因此，脑卒中患者对康复器械需求日益增大。基于人体解剖学，人体上肢是由肩部，上臂，肘部，前臂，腕部组成，拥有7个自由度，这些自由度称为上肢的主动自由度。同时上肢运动过程中，也会带动其余关节的辅助运动，涉及更多的自由度，这些称为被动自由度。
[0003]目前国内外企业与高校都在研发上肢康复机器人，取得许多成果。在中国专利技术专利说明书CN110859731A公开了“六自由度外骨骼式上肢康复机器人”，该专利设计六个自由度，通过电机控制，该机器人能够实现肩关节屈曲/伸展、外展/内收，大臂旋内/旋外，肘关节屈曲/伸展，前臂旋内/旋外，腕关节屈曲/伸展六个自由度的运动。这里大臂旋内/旋外与前臂旋内/旋外均采用齿轮传动，这样设计增大电机需要的负载，降低传动效率，可以通过改变这两个关节的空间分布，简化结构，更高效的完成这两关节训练。
[0004]在中国专利技术专利说明书CN111345970A公开了“一种七自由度上肢外骨骼康复机器人”，涉及有七个主动自由度以及三个被动自由度，七个主动自由度分别为肩关节三个主动自由度，肘关节两个自由度，腕关节两个自由度；三个被动自由度分别为，调节肩关节位置的自由度，调节上臂伸缩长度的自由度以及调节腕关节轴心手柄位置的自由度。七个主动自由度虽然满足了上肢康复训练的要求，但是增加的三个被动自由度，均为尺寸调节机构，对于实际训练中肩锁关节，胸锁关节等这些旋转类型的辅助关节上的自由度没有体现，同时这套机构不利于左右手的互换。

技术实现思路

[0005]针对现有的康复训练机器人存在的问题，本技术提供了一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，通过六个主动自由度、两个被动旋转自由度和两个被动移动自由度，能够实现机构的普适性与柔顺性，同时设计的结构无需重新拆卸安装就能够对侧互换。
[0006]一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人包括支撑模块，肩关节模块，上臂模块，肘关节模块，前臂模块，腕关节模块，把手模块，按照顺序相连；所述支撑模块包括机架组件，折弯组件，支撑组件；所述肩关节模块包括肩关节内收/外展组件，肩关节旋
内/旋外组件，肩关节屈曲/伸展组件；所述腕关节模块包括腕关节屈曲/伸展组件，腕关节旋内/旋外组件。
[0007]进一步地，所述机架组件包括脚轮，方管，底板，立柱，及悬臂梁，所述脚轮固定连接在方管下部，所述方管固定连接在底板下侧四周，所述立柱固定连接在底板上侧，所述悬臂梁固定连接在立柱上侧。
[0008]进一步地，所述折弯组件包括上支撑块部分，第一折弯板，下支撑块部分，所述第一折弯板上端与上支撑块部分固定连接，下端与下支撑块部分固定连接，所述上支撑块部分包括支撑轴，支撑块，第一轴承，第二轴承，挡块；所述支撑轴上侧与悬臂梁固定连接，所述支撑轴放置于支撑块的内孔中，通过第一轴承，第二轴承绕支撑轴转动，支撑轴下端与挡块固定连接，所述下支撑块部分包括限位块，第三轴承，第四轴承，挡块，在所述限位块内侧放置第三轴承，第四轴承，后侧连接挡块。
[0009]进一步地，所述支撑组件包括旋转轴，限位挡块，连接板，所述旋转轴内部安放限位挡块，旋转轴外侧与连接板固定。
[0010]进一步地，所述肩关节内收/外展组件包括电机，法兰盘，减速机，联轴器，输出转轴，连接板，连接轴及护罩，所述法兰盘后侧连接电机，前侧连接减速机，减速机固定在连接板上，联轴器后侧连接减速机，前侧连接输出转轴，连接板内侧与输出转轴固定连接，上端与连接轴相连，通过连接轴与肩关节旋内/旋外组件相连，护罩放置于减速机与连接板之间。
[0011]进一步地，所述肩关节旋内/旋外组件包括电机，法兰盘，减速机，联轴器，输出转轴，交叉滚子轴承，及第二折弯板，所述法兰盘上侧连接电机，下侧连接减速机，所述联轴器上侧与减速机相连，下侧与输出转轴相连，第二折弯板中放置交叉滚子轴承。
[0012]进一步地，所述肩关节屈曲/伸展组件包括电机，法兰盘，减速机，联轴器，输出转轴，交叉滚子轴承，第三折弯板，及护罩所述法兰盘外侧连接电机，内侧连接减速机，联轴器外侧与减速机相连，内侧与输出转轴相连，第三折弯板中放置交叉滚子轴承，护罩放置于第三折弯板与减速机之间。
[0013]进一步地，所述上臂模块包括肩部连接件，上臂尺寸调节组件，过渡连接件及轴承，所述上臂尺寸调节组件上方与肩部连接件相连，上臂尺寸调节组件下方与过渡连接件相连，轴承安置于过渡连接件内部，所述上臂尺寸调节组件包括外侧空心圆管，内侧空心圆管，外侧伸缩杆，内侧伸缩杆，第一按压块，第二按压块，所述外侧空心圆管，内侧空心圆管与上侧肩部连接件固定连接，所述外侧空心圆管，内侧空心圆管与外侧伸缩杆，内侧伸缩杆滑动连接，第一按压块，第二按压块分别铣有尺寸与他们一致的槽，并在中间钻有两个孔，外侧伸缩杆，内侧伸缩杆与过渡连接件固定连接。
[0014]进一步地，所述肘关节模块包括电机，法兰盘，减速机，联轴器，输出转轴，及护罩所述法兰盘外侧连接电机，内侧连接减速机，联轴器外侧与减速机相连，内侧与输出转轴相连。输出转轴的另一端连接前臂模块，护罩通过减速机与过渡连接件固定连接。
[0015]进一步地，所述前臂模块包括肘部连接件，前臂尺寸调节组件，腕部连接件，所述前臂尺寸调节组件上方与肘部连接件相连，前臂尺寸调节组件下方与腕部连接件相连，所述前臂尺寸调节组件包括外侧空心圆管，内侧空心圆管，外侧伸缩杆，内侧伸缩杆，第一按压块，第二按压块，所述外侧空心圆管，内侧空心圆管与上侧肘部连接件固定，外侧伸缩杆，
内侧伸缩杆与腕部连接件固定连接，外侧空心圆管，内侧空心圆管与外侧伸缩杆，内侧伸缩杆滑动连接，第一按压块，第二按压块分别铣与他们尺寸一致的槽，并在中间钻有通孔。
[0016]进一步地，所述腕关节屈曲/伸展组件包括电机，第一电机固定板，所述第一电机固定板一端固定在腕部连接件，另一端连接电机。
[0017]进一步地，所述腕关节旋内/旋外组件包括连接块，支撑板，第二电机固定板，电机，所述连接块外侧与电机相连，内侧与支撑板相连，第二电机固定板一端连接支撑板，另一端与电机连接。
[0018]进一步地，所述把手模块包括连接块，固定板，外侧立杆，内侧立杆，及手柄，所述连接块下侧与电机相连，上侧与固定板相连，固定板两端分别固定外侧立杆，内侧立杆，把手内侧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：包括支撑模块(1000)，肩关节模块(2000)，上臂模块(3000)，肘关节模块(4000)，前臂模块(5000)，腕关节模块(6000)，把手模块(7000)，按照顺序相连；所述支撑模块(1000)包括机架组件(1100)，折弯组件(1200)，支撑组件(1300)；所述肩关节模块(2000)包括肩关节内收/外展组件(2100)，肩关节旋内/旋外组件(2200)，肩关节屈曲/伸展组件(2300)；所述腕关节模块(6000)包括腕关节屈曲/伸展组件(6100)，腕关节旋内/旋外组件(6200)。2.根据权利要求1所述的一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述机架组件(1100)包括脚轮(1101)，方管(1102)，底板(1103)，立柱(1104)，及悬臂梁(1105)，所述脚轮(1101)固定连接在方管(1102)下部，所述方管(1102)固定连接在底板(1103)下侧四周，所述立柱(1104)固定连接在底板(1103)上侧，所述悬臂梁(1105)固定连接在立柱(1104)上侧，所述折弯组件(1200)包括上支撑块部分(1210)，第一折弯板(1220)，下支撑块部分(1230)，所述第一折弯板上端(1220)与上支撑块部分(1210)固定连接，下端与下支撑块部分(1230)固定连接，所述上支撑块部分(1210)包括支撑轴(1211)，支撑块(1212)，第一轴承(1213)，第二轴承(1214)，挡块(1215)；所述支撑轴(1211)上侧与悬臂梁(1105)固定连接，所述支撑轴(1211)放置于支撑块(1212)的内孔中，通过第一轴承(1213)，第二轴承(1214)绕支撑轴(1211)转动，支撑轴(1211)下端与挡块(1215)固定连接，所述下支撑块部分(1230)包括限位块(1231)，第三轴承(1232)，第四轴承(1233)，挡块(1234)，在所述限位块(1231)内侧放置第三轴承(1232)，第四轴承(1233)，后侧连接挡块(1234)，所述支撑组件(1300)包括旋转轴(1301)，限位挡块(1302)，连接板(1303)，所述旋转轴(1301)内部安放限位挡块(1302)，旋转轴(1301)外侧与连接板(1303)固定。3.根据权利要求1所述的一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述肩关节内收/外展组件(2100)包括电机(2101)，法兰盘(2102)，减速机(2103)，联轴器(2104)，输出转轴(2105)，连接板(2106)，连接轴(2107)及护罩(2108)，所述法兰盘(2102)后侧连接电机(2101)，前侧连接减速机(2103)，减速机(2103)固定在连接板(1303)上，联轴器(2104)后侧连接减速机(2103)，前侧连接输出转轴(2105)，连接板(2106)内侧与输出转轴(2105)固定连接，上端与连接轴(2107)相连，通过连接轴(2107)与肩关节旋内/旋外组件(2200)相连，护罩(2108)放置于减速机(2103)与连接板(2106)之间。4.根据权利要求1所述的一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述肩关节旋内/旋外组件(2200)包括电机(2201)，法兰盘(2202)，减速机(2203)，联轴器(2204)，输出转轴(2205)，交叉滚子轴承(2206)，及第二折弯板(2207)，所述法兰盘(2202)上侧连接电机(2201)，下侧连接减速机(2203)，所述联轴器(2204)上侧与减速机(2203)相连，下侧与输出转轴(2205)相连，第二折弯板(2207)中放置交叉滚子轴承(2206)。5.根据权利要求1所述的一种十自由度且左右手互换的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述肩关节屈曲/伸展组件(2300)包括电机(2301)，法兰盘(2302)，减速机(2303)，联轴器(2304)，输出转轴(2305)，交叉滚子轴承(2306)，第三折弯板(2307)，及护罩(2308)所述法兰盘(2302)外侧连接电机(2301)，内...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛国强，张卫锋，王晖，李敬涵，吴志强，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：新型
国别省市：