【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗康复器械领域，尤其涉及一种关节组件及旋转中心自对齐模块。
技术介绍
1、人体外骨骼是一种与身体配合，用于增强人体行动能力、减轻负重的装置。人体外骨骼通常由金属或碳纤维等材料制成，广泛应用于医疗、军事等领域。本申请针对的主要是应用于医疗领域的康复机器人，用于帮助行动不便的群体克服行动困难、恢复身体机能，特别适用于下肢运动功能障碍患者，尤其是脑卒中偏瘫患者的辅助康复训练。
2、随着人口老年化的到来，我国目前60岁以上的老年人口约有2亿多，占比约17.3％，预计到2035年，老年人口将增至4.1亿，占比约28.4％。同时伴随生活水平的提高，心脑血管疾病的患者越来越多，许多老人面临着脑卒中等疾病导致的运动功能障碍困扰。为了提高患者的生活品质，除常规的治疗手段外，肢体功能的康复训练也越来越普及。
3、传统的康复训练主要基于人工手段，由专业的治疗师对运动功能障碍患者进行一对一的治疗。但目前我国的专业治疗师非常紧缺，且专业水平总体偏低，无法满足康复领域日益增长的需求。
4、当前也有部分单位采用康复机器人来辅助治疗师进行康复训练，通过人体外骨骼辅助承载，并提供运动的部分驱动力，可以起到降低患者身体负荷，辅助患者行走的作用，不仅降低了康复训练的成本，还能有效提升康复训练的效果。
5、目前可直立行走的下肢外骨骼康复辅助机器人主要采用多级连杆直接串联的结构。例如，授权公告号为cn 218220558u的中国技术专利公开了一种下肢外骨骼辅助康复机器人，包括髋关节组件、大腿组件、膝关节电机
6、但上述下肢外骨骼辅助康复机器人的缺点在于大腿组件以及小腿组件的长度经调节后在运动中无法更改，无法适应人体在运动过程中关节旋转中心的变化。而患者穿戴上人体外骨骼后，人的关节旋转中心位置与机器人驱动旋转中心位置难免存在一定的配合误差，同时在穿戴后运动过程中人体关节旋转中心存在一定的位移，这也会导致人体关节与外骨骼之间产生配合误差。上述配合误差的存在会对外骨骼的辅助效果、患者的舒适度等造成影响，不利于康复训练的进行。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种关节组件及旋转中心自对齐模块，具有关节中心位移自适应能力，可以有效提高人体外骨骼的辅助效果和患者的舒适度，保障康复训练的高效进行。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案如下：一种关节组件，包括第一固定件、第二固定件、自适应机构和重力补偿机构；所述的自适应机构包括至少两组自适应连杆，所述的自适应连杆包括第一杆件和第二杆件，所述的第一固定件、第一杆件、第二杆件和第二固定件依次分布并依次铰接；
3、所述的重力补偿机构包括至少一组补偿单元，所述的补偿单元包括设置在自适应连杆与第一固定件之间的阻尼件。
4、在使用时，首先将关节组件与人体关节对应，第一固定件通过外部配件与人体连接，第二固定件与配套的驱动组件连接。由于关节组件包括自适应连杆，具有一定的伸缩和变形能力，在与人体连接过程中，关节组件与人体关节的配合精度要求相对降低，即使存在部分配合偏差，也可以通过自适应连杆的变形能力进行自适应调节，提高使用的便利性。
5、重力补偿机构的设置可以通过阻尼件对自适应机构起到约束作用，保持自适应机构的姿态稳定。同时还可以将第二固定件以及整个驱动组件的重力通过阻尼件部分传递至第一固定件，降低人体关节以下肢体所承受的载荷。
6、作为优选，所述的阻尼件分为两组，两组阻尼件的设置方向不同。
7、两组阻尼件可以提供相对更大的力，提高重力补偿能力。同时方向不同的两组阻尼件提供两个不同方向的力，可以增强对关节组件的约束。通过合理设置两个阻尼件的劲度系数，可以使关节组件在任意位置均处于平衡状态，降低人体负荷。
8、作为优选，所述的阻尼件设置在第一固定件与第二杆件之间。
9、作为优选，所述的自适应连杆还包括第三杆件和第四杆件，所述的第三杆件与第四杆件铰接；所述的第三杆件与第二杆件铰接，所述的第四杆件与第一杆件铰接；
10、每组所述的补偿单元包括两个阻尼件，其中一个阻尼件设置在第一杆件与第一固定件之间，另一个阻尼件设置在第三杆件与第一固定件之间。
11、第一杆件、第二杆件、第三杆件和第四杆件以平行四边形形式连接，便于控制自适应连杆自身的状态、及各组自适应连杆之间的相对状态。
12、作为优选，相邻两组自适应连杆之间还设有中间杆，中间杆与两组自适应连杆的第二杆件分别铰接。
13、作为优选，所述的补偿单元与自适应连杆一一对应，适当增加补偿单元的数量，可以提高重力补偿能力。
14、作为优选，所述的补偿单元还包括引导件，所述的引导件包括关节移动副和导柱，所述的关节移动副与第一固定件旋转活动连接；所述的关节移动副上设有引导孔，所述的导柱插入引导孔并与关节移动副滑动设置，所述的导柱与对应的自适应连杆铰接；至少其中一个引导件对应设置有阻尼件，所述的阻尼件设置在对应的导柱与关节移动副之间。
15、当自适应连杆运动时，导柱同步相对于关节移动副滑动，关节移动副对应的相对于第一固定件旋转。弹性件的弹力会对导柱及自适应连杆的运动形成一定阻碍，导柱的滑动会带动弹性件的弹力变化，当弹性件的弹力与自适应连杆的运动驱动力平衡时，自适应连杆进入稳定状态。自适应连杆的运动驱动力包括驱动组件等自身的重力、以及关节组件与人体关节之间因旋转中心偏差而产生的交互力。
16、一种具有关节自适应能力的旋转中心自对齐模块，包括驱动组件和如上所述关节组件，
17、所述的驱动组件包括主动杆、从动杆、动力组件和第三固定件；所述的主动杆和从动杆均设置在第二固定件与第三固定件之间，并与第二固定件和第三固定件分别铰接；所述的动力组件用于驱动主动杆相对于第二固定件旋转；
18、还包括角度限位单元，所述的角度限位单元包括两个限位块，其中一个限位块设置在主动杆上，另一个限位块设置在第二固定件上。
19、在使用时，首先将旋转中心自对齐模块与人体连接，其中的关节组件与人体关节对应，第一固定件通过外部配件与人体连接，主动杆通过外部配件与人体连接。
20、在进行康复训练时，伴随人体的运动，驱动组件工作，主动杆旋转，为关节的活动提供辅助动力，减小人体的负荷。在人体运动过程中，关节的旋转中心发生变化时，关节组件旋转中心与人体关节旋转中间的偏差量变化，人体与旋转中心自对齐模块之间的交互力也对应发生变化，交互力驱动自适应机构变形调整，起到减小交互力、提高人体外骨骼的辅助效果和患者的舒适度的效果，以保障康复训练的高效进行。...
【技术保护点】
1.一种关节组件，其特征在于：包括第一固定件、第二固定件、自适应机构和重力补偿机构；所述的自适应机构包括至少两组自适应连杆，所述的自适应连杆包括第一杆件和第二杆件，所述的第一固定件、第一杆件、第二杆件和第二固定件依次分布并依次铰接；
2.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：所述的阻尼件分为两组，两组阻尼件的设置方向不同。
3.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：所述的阻尼件设置在第一固定件与第二杆件之间。
4.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：所述的自适应连杆还包括第三杆件和第四杆件，所述的第三杆件与第四杆件铰接；所述的第三杆件与第二杆件铰接，所述的第四杆件与第一杆件铰接；
5.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：相邻两组自适应连杆之间还设有中间杆，中间杆与两组自适应连杆的第二杆件分别铰接。
6.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：所述的补偿单元与自适应连杆一一对应。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的关节组件，其特征在于：所述的补偿单元还包括引导件，所述的引导件包括关节移动
8.一种旋转中心自对齐模块，其特征在于：包括驱动组件和如权利要求1-6中任一项所述的关节组件，
9.根据权利要求8所述的旋转中心自对齐模块，其特征在于：所述主动杆的上端设有绕线盘；
10.根据权利要求9所述的旋转中心自对齐模块，其特征在于：所述的动力组件还包括角度控制机构，所述的角度控制机构包括磁环和编码器，所述的磁环与绕线盘固定连接，所述的编码器与第二固定件固定连接。
...【技术特征摘要】
1.一种关节组件，其特征在于：包括第一固定件、第二固定件、自适应机构和重力补偿机构；所述的自适应机构包括至少两组自适应连杆，所述的自适应连杆包括第一杆件和第二杆件，所述的第一固定件、第一杆件、第二杆件和第二固定件依次分布并依次铰接；
2.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：所述的阻尼件分为两组，两组阻尼件的设置方向不同。
3.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：所述的阻尼件设置在第一固定件与第二杆件之间。
4.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：所述的自适应连杆还包括第三杆件和第四杆件，所述的第三杆件与第四杆件铰接；所述的第三杆件与第二杆件铰接，所述的第四杆件与第一杆件铰接；
5.根据权利要求1所述的关节组件，其特征在于：相邻两组自适应连杆之间还设有中间杆，中间杆与两组自适应连杆的第二杆件分别铰接。
6.根据权利要求1所述的关节组件，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡世波，项胜，张立海，鲍官军，都明宇，张科文，范冰飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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