一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種外骨骼式上肢康復訓練機器人，包括基座、機械肩胛帶組件、機械肩關節(jié)組件、機械肘關節(jié)組件、機械前臂組件、機械腕關節(jié)組件、機械手部組件及電機驅動組件；基座支撐整個外骨骼式上肢康復訓練機器人，機械肩胛帶組件與基座連接，機械肩關節(jié)組件與機械肩胛帶組件連接，機械肘關節(jié)組件與機械肩關節(jié)組件連接，機械前臂組件與機械肘關節(jié)組件連接，機械腕關節(jié)組件與機械前臂組件連接，機械手部組件與機械腕關節(jié)組件連接，電機驅動組件作為整個外骨骼式上肢康復訓練機器人的動力源。本實用新型可用于輔助人體上肢在三維空間內運動，進行康復訓練。
【專利說明】
一種外骨骼式上肢康復訓練機器人
技術領域
[0001]本實用新型涉及機器人技術、人體生物力學、康復醫(yī)學及康復工程領域，尤其涉及一種外骨骼式上肢康復訓練機器人。
【背景技術】
[0002]外骨骼式機器人是一種能夠穿戴于人體，輔助或擴展人體運動能力的機電裝置。外骨骼式機器人的應用范圍是非常廣泛的，包括遠程操控、人體機能增強、人體機能補償以及肢體康復訓練。目前在全球范圍內，已經(jīng)研制出了數(shù)款用于腦卒中患者肢體康復訓練的機器人。使用機器人進行腦卒中的肢體康復訓練，有望縮短患者恢復的時間、提升恢復的效果并降低總的治療花費。
[0003]在外骨骼式機康復訓練器人的設計中，機械關節(jié)運動軸與人體關節(jié)運動軸的匹配性是非常重要的。失配時，外骨骼式康復訓練機器人就會在患者關節(jié)連接處產(chǎn)生非預期的作用力。這不僅會造成關節(jié)疼痛，對患者造成損傷，也會限制患者肢體的運動空間，降低康復訓練的效果。所以為了避免上述不利結果，外骨骼康復訓練機器人的設計必須使得機械關節(jié)運動軸與人體關節(jié)運動軸盡可能的相匹配。然而，目前的外骨骼式上肢康復機器人在這方面仍有較大缺陷。
[0004]以肩部的運動為例，早期的外骨骼式康復訓練機器人使用球窩關節(jié)來提供肩部的三個自由度運動，但這是因為當時人們僅僅認為肩部僅由盂肱關節(jié)組成。然而，肩部是由肩關節(jié)(盂肱關節(jié))以及肩胛帶組成的復合體。肩胛帶包含胸鎖關節(jié)、肩鎖關節(jié)以及肩胛胸壁關節(jié)(非通常關節(jié))。盂肱關節(jié)的旋轉中心會隨著肩胛帶的運動沿著肱骨的方向有滑移，所以外骨骼式康復訓練機器人的運動學結構必須考慮肩胛帶的運動。這三個關節(jié)的運動正是造成盂肱關節(jié)中心(CGH)滑移的原因。這三個關節(jié)共同組成了運動鏈，所以任意單個關節(jié)都無法獨立運動。在肩關節(jié)復合體的運動中，盂肱關節(jié)是一個具有三自由度的球窩關節(jié)，肩胛帶則提供了兩個自由度的運動，但主要是在冠狀面的上提/下降，在水平面的前伸/后縮兩個運動。
[0005]腦卒中患者由于神經(jīng)損傷，無法自主產(chǎn)生肩胛帶的運動。所以機器人輔助患者實現(xiàn)肩胛帶的運動是十分關鍵的。在康復訓練過程中，患者由于肩胛帶運動十分困難，所以會移動軀干來進行補償，這將降低康復訓練的效果。所以在臨床中，常常需要限制患者用軀干來補償肩胛帶的運動，并誘導患者提高肩胛帶運動的頻率，這對肩部運動功能的康復是十分關鍵的。
[0006]然而現(xiàn)有的外骨骼式上肢康復訓練機器人在肩關節(jié)的運動實現(xiàn)上并沒有考慮肩胛帶的運動，這使得人機關節(jié)軸失配，此時若將軀干固定后再進行訓練，易對用戶造成損傷。
【實用新型內容】
[0007]本實用新型的目的:提供一種外骨骼式上肢康復訓練機器人，可用于輔助人體上肢在三維空間內運動，進行康復訓練。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案是:
[0009]—種外骨骼式上肢康復訓練機器人，包括基座、機械肩胛帶組件、機械肩關節(jié)組件、機械肘關節(jié)組件、機械前臂組件、機械腕關節(jié)組件、機械手部組件及電機驅動組件;所述的基座支撐整個外骨骼式上肢康復訓練機器人，所述的機械肩胛帶組件與所述的基座連接，所述的機械肩關節(jié)組件與所述的機械肩胛帶組件連接，所述的機械肘關節(jié)組件與所述的機械肩關節(jié)組件連接，所述的機械前臂組件與所述的機械肘關節(jié)組件連接，所述的機械腕關節(jié)組件與所述的機械前臂組件連接，所述的機械手部組件與所述的機械腕關節(jié)組件連接，所述的電機驅動組件作為整個外骨骼式上肢康復訓練機器人的動力源。
[0010]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的基座包括移動組件、升降組件及支架，所述的移動組件通過腳輪整體移動所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，并在移動后進行鎖定，使所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人保持固定;所述的升降組件通過電動升降臺調節(jié)所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人的高度。
[0011]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的機械肩胛帶組件包括有第一關節(jié)組件及第二關節(jié)組件，并通過所述的第一關節(jié)組件與所述的基座連接;所述的第一關節(jié)組件通過所述的第一關節(jié)移動軸在豎直平面內升降，所述的第二關節(jié)組件與所述的第一關節(jié)組件連接，所述的第二關節(jié)組件通過第二關節(jié)旋轉軸在水平面內伸縮;所述的第一關節(jié)組件包括肩寬調節(jié)桿、第一關節(jié)導軌及第一關節(jié)滑塊，所述的肩寬調節(jié)桿與所述的支架連接組成肩寬調節(jié)移動副，并可在所述的支架內的滑槽中移動，所述的第一關節(jié)導軌固定于所述的肩寬調節(jié)桿上，并與所述的第一關節(jié)滑塊組成第一關節(jié)移動副，所述的第一關節(jié)移動副上設有第一關節(jié)移動軸，且所述的肩寬調節(jié)移動副的軸線與第一關節(jié)移動副的軸線之間的夾角為80°-90°;所述的第二關節(jié)組件包括固定端連桿、前擺動桿、運動端連桿及后擺動桿，形成了一組平行四邊形機構，所述的固定端連桿固定于所述的第一關節(jié)滑塊上。
[0012]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的機械肩關節(jié)組件包括第三關節(jié)組件、第四關節(jié)組件及第五關節(jié)組件，并通過所述的第三關節(jié)組件與所述的第二關節(jié)組件連接，所述的第三關節(jié)組件上設有第三關節(jié)旋轉軸;所述的第三關節(jié)旋轉軸的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并與所述的第二關節(jié)旋轉軸的軸線互相平行;所述的第四關節(jié)組件與所述的第三關節(jié)組件連接，所述的第四關節(jié)組件上設有第四關節(jié)旋轉軸，所述的第四關節(jié)旋轉軸的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并與所述的第三關節(jié)旋轉軸的軸線成90°的夾角;所述的第五關節(jié)組件與所述的第四關節(jié)組件連接，所述的第五關節(jié)組件通過旋轉運動偏移機構旋轉，所述的第五關節(jié)組件上設有第五關節(jié)旋轉軸，所述的第五關節(jié)旋轉軸的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并在活動范圍內保持與人體肩關節(jié)內旋/外旋的軸線重合。
[0013]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的旋轉運動偏移機構包括第一旋轉臂、第二旋轉臂、第一 Y型連桿、第二 Y型連桿、固定臂、旋轉臂、固定套位置調節(jié)件及肢體固定套，所述的固定臂的一端與所述的第四關節(jié)組件連接，所述的固定臂分別與所述的第一旋轉臂連接形成第一旋轉軸，并與所述的第二旋轉臂連接形成第二旋轉軸;所述的第一旋轉臂分別與所述的第一 Y型連桿連接形成第三旋轉軸，并與所述的第二 Y型連桿連接形成第四旋轉軸;所述的第二旋轉臂分別與所述的第一 Y型連桿連接形成第五旋轉軸，并與所述的第二 Y型連桿連接形成第六旋轉軸;所述的旋轉臂分別與所述的第一 Y型連桿連接形成第七旋轉軸，并與所述的第二 Y型連桿連接形成第八旋轉軸;所述的第一旋轉軸、第二旋轉軸、第四旋轉軸及第六旋轉軸共同組成了第一平行四邊形的四條轉軸，所述的第一平行四邊形的四條轉軸與所述的第一旋轉臂及第二旋轉臂所在的平面相交;所述的第三旋轉軸、第四旋轉軸、第七旋轉軸及第八旋轉軸共同組成了第二平行四邊形的四條轉軸，所述的第二平行四邊形的四條轉軸與所述的第一旋轉臂及第二旋轉臂所在的平面相交;所述的固定套位置調節(jié)件調節(jié)所述的肢體固定套距離所述的第五關節(jié)旋轉軸的間距，并保持所述的第五關節(jié)旋轉軸與人體上臂內外/旋軸線重合。
[0014]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的機械肘關節(jié)組件與所述的第五關節(jié)組件連接，所述的機械肘關節(jié)組件上設有第六關節(jié)旋轉軸，所述的第六關節(jié)旋轉軸的軸線垂直于所述的第五關節(jié)旋轉軸的軸線，并通過人體肘關節(jié)的旋轉中心;所述的機械肘關節(jié)組件通過所述的電機驅動組件作為執(zhí)行器輸出動力，并控制所述的機械肘關節(jié)組件繞所述的第六關節(jié)旋轉軸旋轉。
[0015]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的機械前臂組件上設有第七關節(jié)旋轉軸，所述的第七關節(jié)旋轉軸的軸線與人體前臂旋前/旋后的軸線在活動范圍內重合。
[0016]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的機械腕關節(jié)組件上設有第八關節(jié)旋轉軸，所述的第八關節(jié)旋轉軸的軸線在運動范圍內與人體腕關節(jié)屈/伸運動的軸線重合，通過旋轉電機連接減速機構驅動所述的機械腕關節(jié)組件繞所述的第八關節(jié)旋轉軸旋轉。
[0017]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的機械手部組件包括機械手部連接組件及機械手部，所述的機械手部連接組件將所述的機械手部連接并固定于所述的機械腕關節(jié)組件上。
[0018]上述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其中，所述的第三關節(jié)組件、第四關節(jié)組件及機械肘關節(jié)組件都使用所述的電機驅動組件作為驅動關節(jié)運動動力源;所述的電機驅動組件包括安裝在機架上的驅動電機、減速組件、扭矩傳感器組件及傳動組件;所述的減速組件通過標準接口與驅動電機對接，所述的減速組件由齒輪減速器及絞盤減速組件組成，所述的絞盤減速組件包括輸入連接件、輸入軸、多根繩索、絞盤輸出軸、輸出絞盤及繩索收緊件，所述的輸入軸一端通過所述的輸入連接件與所述的齒輪減速器的標準輸出接口連接，使所述的輸入軸與所述的齒輪減速器的輸出軸/孔同步轉動，所述的輸出絞盤固定在所述的絞盤輸出軸上且同步轉動;所述的輸入軸上設有螺旋凹槽，所述的輸出絞盤上設有圓弧面;所述的輸入軸與所述的輸出絞盤通過所述的多根繩索傳輸動力，所述的多根繩索的中間部分繞在所述的輸入軸的螺旋凹槽中，所述的多根繩索的一端繞所述的輸出絞盤的一段圓弧面后固定在所述的輸出絞盤上，所述的多根繩索的另一端繞所述的輸出絞盤的一段弧面后，通過所述的繩索收緊件固定在所述的輸出絞盤上;所述的扭矩傳感組件包括傳感器外圈、彈簧限位塊、彈簧端子、第一彈簧組、第二彈簧組及傳感器轉子，所述的傳感器外圈與所述的輸出絞盤軸固定連接，所述的扭矩傳感組件中包含三個均布在所述的傳感器外圈內部的彈簧限位塊，并與所述的傳感器外圈固定連接，所述的傳感器轉子在輸出絞盤軸上轉動;所述的第一彈簧組及第二彈簧組中的彈簧參數(shù)相同且均布在所述的傳感器轉子與三個彈簧限位塊之間的間隔中，每個彈簧通過兩個所述的彈簧端子固定在所述的彈簧限位塊與所述的傳感器轉子之間；所述的傳動組件包括輸入轉盤、收緊調節(jié)組件、第一鮑登線、第二鮑登線、第一導向輪組件、第二導向輪組件、輸出轉盤、第一鮑登線管固定件及第二鮑登線管定件，所述的輸入轉盤與所述的傳感器轉子固定連接，所述的輸出轉盤連接于對應被驅動關節(jié)組件，所述的輸入轉盤的圓周面上設有兩條平行的圓弧形凹槽，所述的輸出轉盤的圓周面上設有兩條平行的圓弧形凹槽;所述的收緊調節(jié)組件包括第一收緊調節(jié)柱、第一前鎖緊螺母、第一后鎖緊螺母、第二收緊調節(jié)柱、第二前鎖緊螺母、第二后鎖緊螺母、同步收緊調節(jié)柱、同步收緊調節(jié)板及兩根導向桿，所述的第一收緊調節(jié)柱螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板上，所述的第一前鎖緊螺母與所述的第一后鎖緊螺母螺紋連接在所述的第一收緊調節(jié)柱上，并分別在兩端頂住所述的同步收緊調節(jié)板;所述的第二收緊調節(jié)柱螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板上，所述的第二前鎖緊螺母與所述的第二后鎖緊螺母螺紋連接在所述的第二收緊調節(jié)柱上，并分別在兩端頂住所述的同步收緊調節(jié)板;所述的兩根導向桿固定在所述的機架上，所述的同步收緊調節(jié)板在所述的兩根導向桿上滑動，所述的同步收緊調節(jié)柱螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板上且一端頂在所述的機架上;所述的第一鮑登線由鋼絲繩及鮑登線管組成，所述的第一收緊調節(jié)柱及第一鮑登線管固定件中均設有階梯孔，所述的鮑登線管的一端插入所述的第一收緊調節(jié)柱上的階梯孔，所述的鮑登線管的另一端插入所述的第一鮑登線管固定件上的階梯孔;所述的鋼絲繩一端連接在所述的鋼絲繩固定件上，并通過圓弧形凹槽繞在所述的輸入轉盤上，經(jīng)由固定在所述的機架上的第一導向輪組件導向，進入所述的鮑登線管，然后通過所述的輸出轉盤上的圓弧形凹槽繞在所述的輸出轉盤上，并連接至所述的輸出轉盤的鋼絲繩固定件上;所述的第二鮑登線由鋼絲繩及鮑登線管組成，所述的第二收緊調節(jié)柱與所述的第二鮑登線管固定件中設有階梯孔，所述的鮑登線管的一端插入所述的第二收緊調節(jié)柱上的階梯孔，所述的鮑登線管的另一端插入所述的第二鮑登線管固定件上的階梯孔;所述的鋼絲繩一端連接在所述的鋼絲繩固定件上，并通過圓弧形凹槽繞在所述的輸入轉盤上，經(jīng)由固定在所述的機架上的第二導向輪組件導向，進入所述的鮑登線管，然后通過所述的輸出轉盤上的圓弧形凹槽繞在所述的輸出轉盤上，并連接至所述的輸出轉盤的鋼絲繩固定件上。
[0019]本實用新型通過增加康復訓練機器人在肩胛帶上提/下降，前伸/后縮的自由度，可以有效的解決人機關節(jié)軸失配的問題，從而允許在進行上肢康復訓練過程中固定使用者的軀干，限制其軀干的代償運動，提高康復訓練的效果，同時不會對使用者的上肢關節(jié)造成損傷;提供了肩關節(jié)三個自由度的設計，并保持肩關節(jié)組件的運動中心與人體盂肱關節(jié)的運動中心重合，進一步降低了人機關節(jié)軸失配的程度，同時，旋轉運動偏移機構實現(xiàn)了肩關節(jié)的內/外旋，減小了傳統(tǒng)的以圓弧形導軌實現(xiàn)方式帶來的體積大、模塊化程度低的問題；根據(jù)不同的使用者手部情況，通過更換不同的機械手部，用于實現(xiàn)不同的訓練項目；利用繩索和絞盤完成動力傳輸，可以避免傳統(tǒng)齒輪減速機背隙較大、齒輪易磨損的問題，同時降低了制造的難度和成本;使用多根繩索連接絞盤減速組件的輸入軸與輸出絞盤，將負載分攤至各繩索上，有效增強絞盤減速組件的性能，延長其使用壽命，同時設計了收緊組件可以使繩索保持張緊，從而進一步減小絞盤減速組件的背隙。利用鮑登線完成了電機動力的遠程傳輸，使得重量較大的電機驅動組件可以不安裝在關節(jié)處，降低了康復機器人機械臂的慣量，有系利于統(tǒng)控制的優(yōu)化及系統(tǒng)功率的優(yōu)化;利用輸入轉盤及輸出轉盤上的圓弧形凹槽將兩個方向轉動的鋼絲繩錯開，并進一步通過導向輪組件將鋼絲繩更充分地繞在轉盤上，有效增大了將用于機器人關節(jié)傳動時的運動范圍；設計有鮑登線的收緊調節(jié)裝置，可以單獨或同步的調節(jié)兩根鮑登線張緊程度，從而調節(jié)輸出轉動盤與輸入轉盤同步轉動的性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的基座的結構示意圖。
[0022]圖3是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的機械肩胛帶組件的結構示意圖。
[0023]圖4是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的機械肩關節(jié)組件的結構示意圖。
[0024]圖5是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的機械肩關節(jié)組件的旋轉結構示意圖。
[0025]圖6是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的機械肩關節(jié)組件旋轉后的狀態(tài)圖。
[0026]圖7是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的機械肘關節(jié)組件、機械前臂組件、機械腕關節(jié)組件及機械手部組件的連接示意圖。
[0027]圖8是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的電機驅動組件的結構示意圖。
[0028]圖9是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的減速組件的結構示意圖。
[0029]圖10是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的扭矩傳感器組件的結構示意圖。
[0030]圖11是本實用新型一種外骨骼式上肢康復訓練機器人的傳動組件的安裝圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
[0032]請參見附圖1所示，一種外骨骼式上肢康復訓練機器人，包括基座1000、機械肩胛帶組件2000、機械肩關節(jié)組件3000、機械肘關節(jié)組件4000、機械前臂組件5000、機械腕關節(jié)組件6000、機械手部組件7000及電機驅動組件8000;所述的基座1000支撐整個外骨骼式上肢康復訓練機器人，所述的機械肩胛帶組件2000與所述的基座1000連接，用于實現(xiàn)肩胛帶的上提/下降、前伸/后縮運動功能;所述的機械肩關節(jié)組件3000與所述的機械肩胛帶組件2000連接，用于實現(xiàn)肩關節(jié)的內收/外展、屈/伸、內旋/外旋運動功能;所述的機械肘關節(jié)組件4000與所述的機械肩關節(jié)組件3000連接，用于實現(xiàn)肘關節(jié)的屈/伸運動功能;所述的機械前臂組件5000與所述的機械肘關節(jié)組件4000連接，用于實現(xiàn)前臂的旋前/旋后運動功能;所述的機械腕關節(jié)組件6000與所述的機械前臂組件5000連接，用于實現(xiàn)腕關節(jié)屈/伸運動功能;所述的機械手部組件7000與所述的機械腕關節(jié)組件6000連接，用于實現(xiàn)用戶手部的康復訓練功能;所述的電機驅動組件8000作為整個外骨骼式上肢康復訓練機器人的動力源。
[0033]請參見附圖2所示，所述的基座1000包括移動組件1100、升降組件1200及支架1300，所述的移動組件1100通過腳輪1101整體移動所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，并在移動后進行鎖定，使所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人保持固定;所述的升降組件1200通過電動升降臺調節(jié)所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人的高度;移動組件1100方便用戶擺放、搬運康復訓練機器人，升降組件1200可調節(jié)高度以適應不同的人體身高。
[0034]請參見附圖3所示，所述的機械肩胛帶組件2000包括有第一關節(jié)組件2100及第二關節(jié)組件2200，并通過所述的第一關節(jié)組件2100與所述的基座1000連接;所述的第一關節(jié)組件2100通過所述的第一關節(jié)移動軸2000A在豎直平面內升降，用于實現(xiàn)帶動人體肩胛帶在垂直平面內上提/下降的運動功能。優(yōu)選地，所述的第一關節(jié)組件2100可以使用旋轉電機、滾珠絲杠、直線導軌來實現(xiàn)其所需的運動功能。所述的第二關節(jié)組件2200與所述的第一關節(jié)組件2100連接，所述的第二關節(jié)組件2200通過第二關節(jié)旋轉軸2000B在水平面內伸縮；用于實現(xiàn)帶動人體肩胛帶在水平面內前伸/后縮的運動功能。優(yōu)選地，所述的第二關節(jié)組件2200可以使用平行四邊形連桿機構提供第二關節(jié)旋轉軸2000B，并可以使用旋轉電機連接減速機構控制平行四邊形連桿機構中四個轉軸中的任意一個轉軸旋轉，從而實現(xiàn)第二關節(jié)組件2200所需的運動功能。所述的第一關節(jié)組件2100包括肩寬調節(jié)桿2101、第一關節(jié)導軌2102及第一關節(jié)滑塊2013，所述的肩寬調節(jié)桿2101與所述的支架1300連接組成肩寬調節(jié)移動副，并可在所述的支架1300內的滑槽中移動，從而適應人體肩寬。所述的第一關節(jié)導軌2102固定于所述的肩寬調節(jié)桿2101上，并與所述的第一關節(jié)滑塊2103組成第一關節(jié)移動副，所述的第一關節(jié)移動副上設有第一關節(jié)移動軸2000A。進一步地，且所述的肩寬調節(jié)移動副的軸線與第一關節(jié)移動副的軸線之間的夾角為80°-90°;進一步地，所述的第二關節(jié)組件2200包括固定端連桿2201、前擺動桿2202、運動端連桿2203及后擺動桿2204，形成了一組平行四邊形機構2000P，所述的固定端連桿2201固定于所述的第一關節(jié)滑塊2013上。在平行四邊形結構2000P中，當前擺動桿2202和后擺動桿2204相對于固定端連桿2201旋轉時，根據(jù)平行四邊形的固有機械原理，運動端連桿2203將在水平面內運動，并保持平行于固定端連桿2201。該運動用于驅動人體肩胛帶在水平面內前伸/后縮，可以通過調節(jié)前擺動桿2202與后擺動桿2204的長度適應人體肩寬。
[0035]請參見附圖4至附圖6所示，所述的機械肩關節(jié)組件3000包括第三關節(jié)組件3100、第四關節(jié)組件3200及第五關節(jié)組件3300，并通過所述的第三關節(jié)組件3300與所述的第二關節(jié)組件2200連接，所述的第三關節(jié)組件3300上設有第三關節(jié)旋轉軸3000A;所述的第三關節(jié)旋轉軸3000A的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并與所述的第二關節(jié)旋轉軸2000B的軸線互相平行;所述的第四關節(jié)組件3200與所述的第三關節(jié)組件3100連接，所述的第四關節(jié)組件3200上設有第四關節(jié)旋轉軸3000B，所述的第四關節(jié)旋轉軸3000B的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并可以與所述的第三關節(jié)旋轉軸3000A的軸線成90°的夾角；第三關節(jié)組件3100、第四關節(jié)組件3200均可以使用電機驅動組件8000作為執(zhí)行器輸出動力，并精確地控制第三關節(jié)組件3100繞第三關節(jié)旋轉軸3000A以及第四關節(jié)組件3200繞第四關節(jié)旋轉軸3000B的旋轉運動參數(shù)，包括速度、位移及力矩。所述的第五關節(jié)組件3300與所述的第四關節(jié)組件3200連接，所述的第五關節(jié)組件3300通過旋轉運動偏移機構旋轉，所述的第五關節(jié)組件3300上設有第五關節(jié)旋轉軸3000C，所述的第五關節(jié)旋轉軸3000C的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并在活動范圍內保持與人體肩關節(jié)內旋/外旋的軸線重合。第五關節(jié)組件3300可以使用圓弧形的導軌，將人體手臂包裹、固定在圓弧內，并通過驅動部件控制手臂在導軌上運動，模擬肩關節(jié)內旋/外旋的運動功能。但是這種方式將會使得第五關節(jié)組件3300體積較大，零部件較為分散，模塊化難度增大。優(yōu)選地，第五關節(jié)組件3300可以使用一種旋轉運動偏移機構來實現(xiàn)。旋轉運動偏移機構主要利用了平行四邊形中相對邊的旋轉運動同步原理，驅動平行四邊形中的一條邊旋轉，并將旋轉運動偏移至相對的一條邊。
[0036]所述的旋轉運動偏移機構包括第一旋轉臂3301、第二旋轉臂3302、第一Y型連桿3303、第二Y型連桿3304、固定臂3305、旋轉臂3306、固定套位置調節(jié)件3307及肢體固定套3308，所述的固定臂3305的一端與所述的第四關節(jié)組件3200連接，作為上臂內/外旋運動中固定不動的部件。所述的固定臂3305分別與所述的第一旋轉臂3301連接形成第一旋轉軸3300A，并與所述的第二旋轉臂3302連接形成第二旋轉軸3300B;所述的第一旋轉臂3301分別與所述的第一 Y型連桿3303連接形成第三旋轉軸3300C，并與所述的第二 Y型連桿3304連接形成第四旋轉軸3300D;所述的第二旋轉臂3302分別與所述的第一 Y型連桿3303連接形成第五旋轉軸3300E，并與所述的第二 Y型連桿3304連接形成第六旋轉軸3300F;所述的旋轉臂3306分別與所述的第一 Y型連桿3303連接形成第七旋轉軸3300G，并與所述的第二 Y型連桿3304連接形成第八旋轉軸3300H;所述的第一旋轉軸3300A、第二旋轉軸3300B、第四旋轉軸3300D及第六旋轉軸3300F共同組成了第一平行四邊形3001P的四條轉軸，所述的第一平行四邊形3001P的四條轉軸與所述的第一旋轉臂3301及第二旋轉臂3302所在的平面相交，交點分別為A、B、C、D;所述的第三旋轉軸3300C、第四旋轉軸3300D、第七旋轉軸3300G及第八旋轉軸3300H共同組成了第二平行四邊形3002P的四條轉軸，所述的第二平行四邊形3002P的四條轉軸與所述的第一旋轉臂3301及第二旋轉臂3302所在的平面相交，交點分別為C、D、G、H;所述的固定套位置調節(jié)件3307可以調節(jié)所述的肢體固定套3308距離所述的第五關節(jié)旋轉軸3000C的間距，使得旋轉運動適合不同粗細的上臂，并保持所述的第五關節(jié)旋轉軸3000C與人體上臂內外/旋軸線重合。
[0037]當所述的第一旋轉臂3301繞第一旋轉軸3300A旋轉時，在第一平行四邊形3001P中，邊CD將繞著第一旋轉軸3300A旋轉，根據(jù)平行四邊形的固有機械原理，邊EF也將繞著第二旋軸做同樣的旋轉。由于邊GH既是第二平四邊形3002P中邊⑶的對邊，也是第三平行四邊形3003P中邊EF的對邊，所以邊GH將繞一固定的轉軸旋轉，且該轉軸與第八旋轉軸3300H的距離等于邊AC的長度，也等于邊BE的長度，該長度是固定的。所以可將該轉軸作為第五關節(jié)旋轉軸3000C，作為驅動人體肩關節(jié)內旋/外旋運動的軸線。
[0038]請參見附圖7所示，所述的機械肘關節(jié)組件4000與所述的第五關節(jié)組件3300連接，所述的機械肘關節(jié)組件4000上設有第六關節(jié)旋轉軸4000A，用于實現(xiàn)人體肘關節(jié)屈/伸的運動功能。所述的第六關節(jié)旋轉軸4000A的軸線垂直于所述的第五關節(jié)旋轉軸3000C的軸線，并通過人體肘關節(jié)的旋轉中心;所述的機械肘關節(jié)組件4000可以通過所述的電機驅動組件8000作為執(zhí)行器輸出動力，并精確地控制所述的機械肘關節(jié)組件4000繞所述的第六關節(jié)旋轉軸4000A旋轉的運動參數(shù)，包括速度、位移及力矩。
[0039]所述的機械前臂組件5000上設有第七關節(jié)旋轉軸5000A，用于實現(xiàn)人體前臂旋前/旋后的運動功能。所述的第七關節(jié)旋轉軸5000A的軸線與人體前臂旋前/旋后的軸線在活動范圍內重合。優(yōu)選地，與第五關節(jié)組件3300實現(xiàn)原理相同，機械前臂組件5000同樣可以使用一組旋轉運動偏移機構實現(xiàn)，可以根據(jù)前臂的尺寸參數(shù)，調整所述的旋轉運動偏移機構的部件尺寸以適應前臂的粗細。
[0040]所述的機械腕關節(jié)組件6000上設有第八關節(jié)旋轉軸6000A，用于實現(xiàn)帶動人體腕關節(jié)屈/伸運動的功能。所述的第八關節(jié)旋轉軸6000A的軸線在運動范圍內與人體腕關節(jié)屈/伸運動的軸線重合。優(yōu)選地，可以通過旋轉電機連接減速機構驅動所述的機械腕關節(jié)組件6000繞所述的第八關節(jié)旋轉軸6000A旋轉。
[0041]所述的機械手部組件7000包括機械手部連接組件7100及機械手部7200，所述的機械手部連接組件7100將所述的機械手部7200連接并固定于所述的機械腕關節(jié)組件6000上。機械手部7200可以根據(jù)需求進行拆卸、調換。
[0042]請參見附圖8至附圖11所示，所述的電機驅動組件8000可以作為驅動關節(jié)運動的動力源。所述的第三關節(jié)組件3100、第四關節(jié)組件3200及機械肘關節(jié)組件4000都可以使用所述的電機驅動組件8000作為驅動關節(jié)運動動力源;所述的電機驅動組件8000包括安裝在機架8001上的驅動電機8100、減速組件8200、扭矩傳感器組件8300及傳動組件8400;驅動電機8100作為電機驅動組件的動力源，可以是交流電機、直流電機、步進電機中的一種。所述的減速組件8200通過標準接口與驅動電機8100對接，所述的減速組件8200由齒輪減速器8210及絞盤減速組件8220組成，完成對驅動電機8100減速增力的功能。齒輪減速器8210可以是行星減速器、諧波減速器、RV減速器中的一種。所述的絞盤減速組件8220是一種基于絞盤與繩索的減速結構。所述的絞盤減速組件8220包括輸入連接件8221、輸入軸8222、多根繩索8223、絞盤輸出軸8224、輸出絞盤8225及繩索收緊件8226，所述的輸入軸8222—端通過所述的輸入連接件8221與所述的齒輪減速器8210的標準輸出接口連接，使所述的輸入軸8222與所述的齒輪減速器8210的輸出軸/孔同步轉動，所述的輸出絞盤8225固定在所述的絞盤輸出軸8224上且同步轉動;所述的輸入軸8222上設有螺旋凹槽，所述的輸出絞盤8225上設有圓弧面;所述的輸入軸8222通過所述的多根繩索8223與所述的輸出絞盤8225傳輸動力，所述的絞盤輸出軸8224中間部分繞在所述的輸入軸8222的螺旋凹槽中，所述的多根繩索8223的一端繞所述的輸出絞盤8225的一段圓弧面后固定在所述的輸出絞盤8225上，所述的多根繩索8223的另一端繞所述的輸出絞盤8225的一段弧面后，通過所述的繩索收緊件8226固定在所述的輸出絞盤8225上;優(yōu)選地，繩索收緊件8226可以使用彈簧來實現(xiàn)。此時，若輸入軸8222轉動，輸出絞盤8225也將轉動。進一步地，由于輸入軸8222的旋轉半徑小于輸出絞盤8225的旋轉半徑，從而絞盤減速組件8220實現(xiàn)了減速增力的效果。絞盤減速組件8220可以使用多根絞盤輸出軸8224連接輸入軸8222與輸出絞盤8225，將負載分攤至各繩索上。所述的繩索收緊件8226可以使絞盤輸出軸8224保持張緊，從而減小絞盤減速組件8220的背隙。所述的扭矩傳感組件8300包括傳感器外圈8301、彈簧限位塊8302、彈簧端子8303、第一彈簧組8304、第二彈簧組8305及傳感器轉子8306。進一步地，所述的傳感器外圈8301與所述的輸出絞盤軸8224固定連接，所述的扭矩傳感組件8300中包含三個均布在所述的傳感器外圈8301內部的彈簧限位塊8302，并與所述的傳感器外圈8301固定連接，所述的傳感器轉子8305可以在輸出絞盤軸8224上轉動;所述的第一彈簧組8304及第二彈簧組8305中的彈簧參數(shù)相同且均布在所述的傳感器轉子8306與三個彈簧限位塊8302之間的間隔中，每個彈簧8304通過兩個所述的彈簧端子8303固定在所述的彈簧限位塊8302與所述的傳感器轉子8306之間；當傳感器外圈8301與傳感器轉子8306之間存在扭矩差τ時，第一彈簧組8304與第二彈簧組8305中的一組彈簧將同時壓縮，另外一組彈簧將同時伸長，傳感器轉子8306與傳感器外圈8301間會產(chǎn)生相對轉動，傳感器轉子8306與傳感器外圈8301之間的轉角與扭矩差τ有關，通過檢測兩者之間的轉角，即可計算得到扭矩差τ。所述的傳動組件8400使用鮑登線完成動力的遠程傳輸。所述的傳動組件8400包括輸入轉盤8410、收緊調節(jié)組件8420、第一鮑登線8430、第二鮑登線8440、第一導向輪組件8450、第二導向輪組件8460、輸出轉盤8470、第一鮑登線管固定件8480及第二鮑登線管定件8490，所述的輸入轉盤8410與所述的傳感器轉子8305固定連接，所述的輸出轉盤8470連接于對應被驅動關節(jié)組件。進一步地，所述的輸入轉盤8410的圓周面上設有兩條平行的圓弧形凹槽，所述的輸出轉盤8470的圓周面上設有兩條平行的圓弧形凹槽;所述的收緊調節(jié)組件8420包括第一收緊調節(jié)柱8421、第一前鎖緊螺母8422、第一后鎖緊螺母8423、第二收緊調節(jié)柱8424、第二前鎖緊螺母8425、第二后鎖緊螺母8426、同步收緊調節(jié)柱8427、同步收緊調節(jié)板8428及兩根導向桿8429，所述的第一收緊調節(jié)柱8421螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板8428上，所述的第一前鎖緊螺母8422與所述的第一后鎖緊螺母8423螺紋連接在所述的第一收緊調節(jié)柱8421上，并分別在兩端頂住所述的同步收緊調節(jié)板8428;所述的第二收緊調節(jié)柱8424螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板8428上，所述的第二前鎖緊螺母8425與所述的第二后鎖緊螺母8426螺紋連接在所述的第二收緊調節(jié)柱8424上，并分別在兩端頂住所述的同步收緊調節(jié)板8428;所述的兩根導向桿8429固定在所述的機架8001上，所述的同步收緊調節(jié)板8428可以在所述的兩根導向桿8429上滑動，所述的同步收緊調節(jié)柱8427螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板8429上且一端頂在所述的機架8001上;所述的第一鮑登線8440由鋼絲繩8441及鮑登線管8442組成。進一步地，所述的第一收緊調節(jié)柱8421及第一鮑登線管固定件8480中均設有階梯孔，所述的鮑登線管8442的一端插入所述的第一收緊調節(jié)柱8421上的階梯孔，所述的鮑登線管8442的另一端插入所述的第一鮑登線管固定件8480上的階梯孔，從而固定住鮑登線管8442，同時允許鋼絲繩8441自由通過;所述的鋼絲繩8441—端連接在所述的鋼絲繩固定件8411上，并通過圓弧形凹槽繞在所述的輸入轉盤8410上，經(jīng)由固定在所述的機架8001上的第一導向輪組件8450導向，進入所述的鮑登線管8442，然后通過所述的輸出轉盤8470上的圓弧形凹槽繞在所述的輸出轉盤8470上，并連接至所述的輸出轉盤8470的鋼絲繩固定件8471上；由于第一導向輪組件8450的導向作用，鋼絲繩8441的軸線可以與第一收緊調節(jié)柱8421的軸線重合。所述的第二鮑登線8450由鋼絲繩8451及鮑登線管8452組成。進一步地，所述的第二收緊調節(jié)柱8424與所述的第二鮑登線管固定件8490中設有階梯孔，所述的鮑登線管8452的一端插入所述的第二收緊調節(jié)柱8424上的階梯孔，所述的鮑登線管8452的另一端插入所述的第二鮑登線管固定件8490上的階梯孔;從而固定住鮑登線管8452，同時允許鋼絲繩8451自由通過。所述的鋼絲繩8451—端連接在所述的鋼絲繩固定件8412上，并通過圓弧形凹槽繞在所述的輸入轉盤8410上，經(jīng)由固定在所述的機架8001上的第二導向輪組件8460導向，進入所述的鮑登線管8452，然后通過所述的輸出轉盤8470上的圓弧形凹槽繞在所述的輸出轉盤8470上，并連接至所述的輸出轉盤8470的鋼絲繩固定件8472上。由于第二導向輪組件8460的導向作用，鋼絲繩8451的軸線可以與第二收緊調節(jié)柱8424的軸線重合。
[0043]當輸入轉盤8410轉動時，由于鮑登線管8442和鮑登線管8452的兩端分別都被頂緊，鋼絲繩8441和鋼絲繩8451在各自的鮑登線管中滑動，使得輸出轉動盤8460與輸入轉盤8410同步轉動。
[0044]通過調節(jié)第一收緊調節(jié)柱8421在同步收緊調節(jié)板8428上的旋入量與旋出量，可以調節(jié)鋼絲繩8441的張緊程度。通過調節(jié)第二收緊調節(jié)柱8424在同步收緊調節(jié)板8428上的旋入量與旋出量，可以調節(jié)鋼絲繩8451的張緊程度。通過調節(jié)同步收緊調節(jié)柱8427在同步收緊調節(jié)板8429上的旋入量與旋出量，可以同步調節(jié)鋼絲繩8441和鋼絲繩8451的張緊程度。通過調節(jié)鋼絲繩8441與鋼絲繩8451的張緊程度，可以調節(jié)輸出轉動盤8460與輸入轉盤8410同步轉動的性能。
[0045]在所述的電機驅動組件8000中，可以根據(jù)實際設計的需要，調換齒輪減速箱、絞盤減速組件、扭矩傳感器組件的連接順序。進一步地，根據(jù)實際設計的需要，可以僅使用齒輪減速箱、絞盤減速組件中的一種來完成減速增力的功能。
[0046]綜上所述，本實用新型通過增加康復訓練機器人在肩胛帶上提/下降，前伸/后縮的自由度，可以有效的解決人機關節(jié)軸失配的問題，從而允許在進行上肢康復訓練過程中固定使用者的軀干，前置其軀干的代償運動，提高康復訓練的效果，同時不會對使用者的上肢關節(jié)造成損傷;提供了肩關節(jié)三個自由度的設計，并保持肩關節(jié)組件的運動中心與人體盂肱關節(jié)的運動中心重合，進一步降低了人機關節(jié)軸失配的程度，同時，旋轉運動偏移機構實現(xiàn)了肩關節(jié)的內/外旋，減小了傳統(tǒng)的以圓弧形導軌實現(xiàn)方式帶來的體積大、模塊化程度低的問題;根據(jù)不同的使用者手部情況，通過更換不同的機械手部，用于實現(xiàn)不同的訓練項目；利用繩索和絞盤完成動力傳輸，可以避免傳統(tǒng)齒輪減速機背隙較大、齒輪易磨損的問題，同時降低了制造的難度和成本;使用多根繩索連接絞盤減速組件的輸入軸與輸出絞盤，將負載分攤至各繩索上，有效增強絞盤減速組件的性能，延長其使用壽命，同時設計了收緊組件可以使繩索保持張緊，從而進一步減小絞盤減速組件的背隙。利用鮑登線完成了電機動力的遠程傳輸，使得重量較大的電機驅動組件可以不安裝在關節(jié)處，降低了康復機器人機械臂的慣量，有利于系統(tǒng)控制的優(yōu)化及系統(tǒng)功率的優(yōu)化；同時利用輸入轉盤及輸出轉盤上的圓弧形凹槽將兩個方向轉動的鋼絲繩錯開，并進一步通過導向輪組件將鋼絲繩更充分地繞在轉盤上，有效增大了將用于機器人關節(jié)傳動時的運動范圍。設計有鮑登線的收緊調節(jié)裝置，可以單獨或同步的調節(jié)兩根鮑登線張緊程度，從而調節(jié)輸出轉動盤與輸入轉盤同步轉動的性能。
[0047]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內容所作的等效結構變換，或直接或間接運用附屬在其他相關產(chǎn)品的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:包括基座、機械肩胛帶組件、機械肩關節(jié)組件、機械肘關節(jié)組件、機械前臂組件、機械腕關節(jié)組件、機械手部組件及電機驅動組件;所述的基座支撐整個外骨骼式上肢康復訓練機器人，所述的機械肩胛帶組件與所述的基座連接，所述的機械肩關節(jié)組件與所述的機械肩胛帶組件連接，所述的機械肘關節(jié)組件與所述的機械肩關節(jié)組件連接，所述的機械前臂組件與所述的機械肘關節(jié)組件連接，所述的機械腕關節(jié)組件與所述的機械前臂組件連接，所述的機械手部組件與所述的機械腕關節(jié)組件連接，所述的電機驅動組件作為整個外骨骼式上肢康復訓練機器人的動力源。2.根據(jù)權利要求1所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的基座包括移動組件、升降組件及支架，所述的移動組件通過腳輪整體移動所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，并在移動后進行鎖定，使所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人保持固定;所述的升降組件通過電動升降臺調節(jié)所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人的高度。3.根據(jù)權利要求2所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的機械肩胛帶組件包括有第一關節(jié)組件及第二關節(jié)組件，并通過所述的第一關節(jié)組件與所述的基座連接;所述的第一關節(jié)組件通過所述的第一關節(jié)移動軸在豎直平面內升降，所述的第二關節(jié)組件與所述的第一關節(jié)組件連接，所述的第二關節(jié)組件通過第二關節(jié)旋轉軸在水平面內伸縮;所述的第一關節(jié)組件包括肩寬調節(jié)桿、第一關節(jié)導軌及第一關節(jié)滑塊，所述的肩寬調節(jié)桿與所述的支架連接組成肩寬調節(jié)移動副，并可在所述的支架內的滑槽中移動，所述的第一關節(jié)導軌固定于所述的肩寬調節(jié)桿上，并與所述的第一關節(jié)滑塊組成第一關節(jié)移動副，所述的第一關節(jié)移動副上設有第一關節(jié)移動軸，且所述的肩寬調節(jié)移動副的軸線與第一關節(jié)移動副的軸線之間的夾角為80°-90°;所述的第二關節(jié)組件包括固定端連桿、前擺動桿、運動端連桿及后擺動桿，形成了一組平行四邊形機構，所述的固定端連桿固定于所述的第一關節(jié)滑塊上。4.根據(jù)權利要求3所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的機械肩關節(jié)組件包括第三關節(jié)組件、第四關節(jié)組件及第五關節(jié)組件，并通過所述的第三關節(jié)組件與所述的第二關節(jié)組件連接，所述的第三關節(jié)組件上設有第三關節(jié)旋轉軸;所述的第三關節(jié)旋轉軸的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并與所述的第二關節(jié)旋轉軸的軸線互相平行;所述的第四關節(jié)組件與所述的第三關節(jié)組件連接，所述的第四關節(jié)組件上設有第四關節(jié)旋轉軸，所述的第四關節(jié)旋轉軸的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并與所述的第三關節(jié)旋轉軸的軸線成90°的夾角;所述的第五關節(jié)組件與所述的第四關節(jié)組件連接，所述的第五關節(jié)組件通過旋轉運動偏移機構旋轉，所述的第五關節(jié)組件上設有第五關節(jié)旋轉軸，所述的第五關節(jié)旋轉軸的軸線通過人體盂肱關節(jié)的運動中心，并在活動范圍內保持與人體肩關節(jié)內旋/外旋的軸線重合。5.根據(jù)權利要求4所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的旋轉運動偏移機構包括第一旋轉臂、第二旋轉臂、第一 Y型連桿、第二 Y型連桿、固定臂、旋轉臂、固定套位置調節(jié)件及肢體固定套，所述的固定臂的一端與所述的第四關節(jié)組件連接，所述的固定臂分別與所述的第一旋轉臂連接形成第一旋轉軸，并與所述的第二旋轉臂連接形成第二旋轉軸;所述的第一旋轉臂分別與所述的第一 Y型連桿連接形成第三旋轉軸，并與所述的第二 Y型連桿連接形成第四旋轉軸;所述的第二旋轉臂分別與所述的第一 Y型連桿連接形成第五旋轉軸，并與所述的第二 Y型連桿連接形成第六旋轉軸;所述的旋轉臂分別與所述的第一Y型連桿連接形成第七旋轉軸，并與所述的第二 Y型連桿連接形成第八旋轉軸;所述的第一旋轉軸、第二旋轉軸、第四旋轉軸及第六旋轉軸共同組成了第一平行四邊形的四條轉軸，所述的第一平行四邊形的四條轉軸與所述的第一旋轉臂及第二旋轉臂所在的平面相交;所述的第三旋轉軸、第四旋轉軸、第七旋轉軸及第八旋轉軸共同組成了第二平行四邊形的四條轉軸，所述的第二平行四邊形的四條轉軸與所述的第一旋轉臂及第二旋轉臂所在的平面相交;所述的固定套位置調節(jié)件調節(jié)所述的肢體固定套距離所述的第五關節(jié)旋轉軸的間距，并保持所述的第五關節(jié)旋轉軸與人體上臂內外/旋軸線重合。6.根據(jù)權利要求4所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的機械肘關節(jié)組件與所述的第五關節(jié)組件連接，所述的機械肘關節(jié)組件上設有第六關節(jié)旋轉軸，所述的第六關節(jié)旋轉軸的軸線垂直于所述的第五關節(jié)旋轉軸的軸線，并通過人體肘關節(jié)的旋轉中心;所述的機械肘關節(jié)組件通過所述的電機驅動組件作為執(zhí)行器輸出動力，并控制所述的機械肘關節(jié)組件繞所述的第六關節(jié)旋轉軸旋轉。7.根據(jù)權利要求1所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的機械前臂組件上設有第七關節(jié)旋轉軸，所述的第七關節(jié)旋轉軸的軸線與人體前臂旋前/旋后的軸線在活動范圍內重合。8.根據(jù)權利要求1所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的機械腕關節(jié)組件上設有第八關節(jié)旋轉軸，所述的第八關節(jié)旋轉軸的軸線在運動范圍內與人體腕關節(jié)屈/伸運動的軸線重合，通過旋轉電機連接減速機構驅動所述的機械腕關節(jié)組件繞所述的第八關節(jié)旋轉軸旋轉。9.根據(jù)權利要求1所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的機械手部組件包括機械手部連接組件及機械手部，所述的機械手部連接組件將所述的機械手部連接并固定于所述的機械腕關節(jié)組件上。10.根據(jù)權利要求4所述的外骨骼式上肢康復訓練機器人，其特征在于:所述的第三關節(jié)組件、第四關節(jié)組件及機械肘關節(jié)組件都使用所述的電機驅動組件作為驅動關節(jié)運動動力源;所述的電機驅動組件包括安裝在機架上的驅動電機、減速組件、扭矩傳感器組件及傳動組件;所述的減速組件通過標準接口與驅動電機對接，所述的減速組件由齒輪減速器及絞盤減速組件組成，所述的絞盤減速組件包括輸入連接件、輸入軸、多根繩索、絞盤輸出軸、輸出絞盤及繩索收緊件，所述的輸入軸一端通過所述的輸入連接件與所述的齒輪減速器的標準輸出接口連接，使所述的輸入軸與所述的齒輪減速器的輸出軸/孔同步轉動，所述的輸出絞盤固定在所述的絞盤輸出軸上且同步轉動;所述的輸入軸上設有螺旋凹槽，所述的輸出絞盤上設有圓弧面;所述的輸入軸通過所述的多根繩索與所述的輸出絞盤傳輸動力，所述的多根繩索中間部分繞在所述的輸入軸的螺旋凹槽中，所述的多根繩索的一端繞所述的輸出絞盤的一段圓弧面后固定在所述的輸出絞盤上，所述的多根繩索的另一端繞所述的輸出絞盤的一段弧面后，通過所述的繩索收緊件固定在所述的輸出絞盤上;所述的扭矩傳感組件包括傳感器外圈、彈簧限位塊、彈簧端子、第一彈簧組、第二彈簧組及傳感器轉子，所述的傳感器外圈與所述的輸出絞盤軸固定連接，所述的扭矩傳感組件中包含三個均布在所述的傳感器外圈內部的彈簧限位塊，并與所述的傳感器外圈固定連接，所述的傳感器轉子在輸出絞盤軸上轉動;所述的第一彈簧組及第二彈簧組中的彈簧參數(shù)相同且均布在所述的傳感器轉子與三個彈簧限位塊之間的間隔中，每個彈簧通過兩個所述的彈簧端子固定在所述的彈簧限位塊與所述的傳感器轉子之間;所述的傳動組件包括輸入轉盤、收緊調節(jié)組件、第一鮑登線、第二鮑登線、第一導向輪組件、第二導向輪組件、輸出轉盤、第一鮑登線管固定件及第二鮑登線管定件，所述的輸入轉盤與所述的傳感器轉子固定連接，所述的輸出轉盤連接于對應被驅動關節(jié)組件，所述的輸入轉盤的圓周面上設有兩條平行的圓弧形凹槽，所述的輸出轉盤的圓周面上設有兩條平行的圓弧形凹槽;所述的收緊調節(jié)組件包括第一收緊調節(jié)柱、第一前鎖緊螺母、第一后鎖緊螺母、第二收緊調節(jié)柱、第二前鎖緊螺母、第二后鎖緊螺母、同步收緊調節(jié)柱、同步收緊調節(jié)板及兩根導向桿，所述的第一收緊調節(jié)柱螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板上，所述的第一前鎖緊螺母與所述的第一后鎖緊螺母螺紋連接在所述的第一收緊調節(jié)柱上，并分別在兩端頂住所述的同步收緊調節(jié)板;所述的第二收緊調節(jié)柱螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板上，所述的第二前鎖緊螺母與所述的第二后鎖緊螺母螺紋連接在所述的第二收緊調節(jié)柱上，并分別在兩端頂住所述的同步收緊調節(jié)板;所述的兩根導向桿固定在所述的機架上，所述的同步收緊調節(jié)板在所述的兩根導向桿上滑動，所述的同步收緊調節(jié)柱螺紋連接在所述的同步收緊調節(jié)板上且一端頂在所述的機架上;所述的第一鮑登線由鋼絲繩及鮑登線管組成，所述的第一收緊調節(jié)柱及第一鮑登線管固定件中均設有階梯孔，所述的鮑登線管的一端插入所述的第一收緊調節(jié)柱上的階梯孔，所述的鮑登線管的另一端插入所述的第一鮑登線管固定件上的階梯孔;所述的鋼絲繩一端連接在所述的鋼絲繩固定件上，并通過圓弧形凹槽繞在所述的輸入轉盤上，經(jīng)由固定在所述的機架上的第一導向輪組件導向，進入所述的鮑登線管，然后通過所述的輸出轉盤上的圓弧形凹槽繞在所述的輸出轉盤上，并連接至所述的輸出轉盤的鋼絲繩固定件上;所述的第二鮑登線由鋼絲繩及鮑登線管組成，所述的第二收緊調節(jié)柱與所述的第二鮑登線管固定件中設有階梯孔，所述的鮑登線管的一端插入所述的第二收緊調節(jié)柱上的階梯孔，所述的鮑登線管的另一端插入所述的第二鮑登線管固定件上的階梯孔;所述的鋼絲繩一端連接在所述的鋼絲繩固定件上，并通過圓弧形凹槽繞在所述的輸入轉盤上，經(jīng)由固定在所述的機架上的第二導向輪組件導向，進入所述的鮑登線管，然后通過所述的輸出轉盤上的圓弧形凹槽繞在所述的輸出轉盤上，并連接至所述的輸出轉盤的鋼絲繩固定件上。
【文檔編號】A61H1/02GK205459700SQ201620213696
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月21日
【發(fā)明人】簡卓, 李繼才, 王道雨, 李彬彬, 盧美銘
【申請人】上海卓道醫(yī)療科技有限公司