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一种二自由度上肢外骨骼康复机构

阅读：358发布：2021-02-28

IPRDB可以提供一种二自由度上肢外骨骼康复机构专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开一种二自由度上肢外骨骼康复机构，包括大臂套筒、第一肘关节连接板、第二肘关节连接板、小臂内套筒、小臂外套筒、无刷直流电机、伺服电机、连杆、握杆、轴承、第一肘关节被动连接板、第二肘关节被动连接板。大臂套筒以及肘关节连接板是固定的，无刷直流电机安装在两个肘关节连接板之间，带动小臂绕肘关节在水平面内旋转。伺服电机安装在小臂内套筒上，小臂内外套筒之间为间隙配合，握杆与小臂外套筒通过卡槽连接，电机通过齿轮传动带动小臂外套筒旋转，从而带动小臂绕自身轴线旋转。本发明可以实现小臂绕自身轴线旋转和小臂在水平面的旋转，手臂套筒结构对手臂有比较好的支持力，可以使手臂处于完全放松状态进行康复，康复效果好。，下面是一种二自由度上肢外骨骼康复机构专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于：包括大臂套筒、第一肘关节连接板、第二肘关节连接板、小臂内套筒、小臂外套筒、驱动电机、伺服电机、连杆、握杆、第一肘关节被动连接板、第二肘关节被动连接板；

大臂套筒以及第一肘关节连接板均固定不动；

大臂套筒、第一肘关节连接板、驱动电机、第二肘关节连接板、小臂内套筒依次连接，大臂套筒、第二肘关节被动连接板、第一肘关节被动连接板、小臂内套筒、伺服电机依次连接，伺服电机、小臂外套筒、连杆、握杆依次连接；

驱动电机带动第二肘关节连接板旋转，进而带动与第二肘关节连接板连接的小臂绕肘关节在水平面内旋转；伺服电机安装在小臂内套筒上且伺服电机与小臂内套筒相互啮合，小臂内、外套筒之间为间隙配合；连杆与小臂外套筒通过卡槽滑动连接；伺服电机带动小臂外套筒以及连杆旋转，使得小臂绕自身轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于：小臂内套筒以及伺服电机与第二肘关节连接板之间无相对运动，第一肘关节连接板与第二肘关节连接板之间存在相对转动。

3.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于：连杆与小臂外套筒通过卡槽滑动连接指：小臂外套筒上的第三凸台与连杆的槽口配合，连杆的槽口的长度大于小臂外套筒上第三凸台的长度，第三凸台可在连杆槽口里往复滑动。

4.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于：大臂套筒一端设有第一支撑结构，小臂内套筒一端设有第二支撑结构。

5.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于：所述的大臂套筒外侧有两个相互对称的第一凸台，第一凸台上设有第一螺纹孔；所述第一肘关节连接板和第二肘关节连接板，一端具有完全贯穿的第二螺纹孔，另一端有凹槽以及第一螺纹孔组；所述驱动电机，其上、下面均设有第二螺纹孔组；所述小臂内套筒，一端具有两个相互对称的第二凸台、外延板，第二凸台上有第三螺纹孔，另一端具有环形凹槽；外延板上设有第三螺纹孔组；所述小臂外套筒，一端设有齿轮，另一端设有第三凸台；所述伺服电机，底面设有第四螺纹孔组；所述连杆，其一端具有方形槽口；所述第一肘关节被动连接板，一端具有圆形凹槽；所述第二肘关节被动连接板，一端具有圆形凸台。

6.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于，伺服电机通过齿轮传动带动小臂外套筒以及握杆转动，使小臂绕其自身轴线转动。

7.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于，第一、第二肘关节连接板是主动部分，两个肘关节连接板分别通过螺钉固定在无刷直流电机上、下表面上；第一、第二肘关节被动连接板是被动部分，并且两个肘关节被动连接板分别通过螺钉固定在大臂套筒和小臂内套筒上，第一肘关节被动连接板上的圆形凹槽与第二肘关节被动连接板上的圆形凸台之间间隙配合。

8.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于，握杆和小臂内套筒端面的距离根据人手臂的长度进行调节。

9.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于，大臂套筒、小臂内套筒上的第一、第二支撑结构分别与大臂套筒、小臂内套筒焊接连接，小臂内套筒上的外延板与小臂套筒焊接连接。

10.根据权利要求1所述的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于，伺服电机的齿轮与小臂外套筒的齿轮之间通过键配合连接。

说明书全文

一种二自由度上肢外骨骼康复机构

技术领域

[0001] 本发明涉及医疗机器人技术领域，具体涉及一种针对小臂二个自由度上肢外骨骼康复机构。

背景技术

[0002] 上肢康复机器人的主要作用是用来协助由于脑卒中而造成的肢体运动功能受到影响或中枢神经受到伤害而无法自如控制肢体运动的患者。就康复训练的方式上而言，上肢康复机器人可以分为外骨骼式和末端牵引式。相对于后者比，外骨骼式上肢康复机器人的发展更加成熟和智能，因为外骨骼式上肢康复机器人是根据人体工程学原理并结合仿生技术设计的，与人体的契合度高，穿戴舒适方便，而且，每个运动关节都有独立的驱动单元，可以给患者提供更加有效的康复训练。

[0003] 尽管外骨骼式上肢康复机器人发展相对成熟，但是，大多数外骨骼上肢康复机器人仍存在一些问题，例如：体积大、结构复杂、使用不方便、多为单关节康复设备、成本高，集成度不高等。所以研制一种结构简单、成本低廉、多关节康复设备的上肢外骨骼康复机构是很有意义的。

发明内容

[0004] 为了克服上述缺陷，本发明公开一种二自由度上肢外骨骼康复机构，可以实现小臂绕自身轴线旋转和小臂在水平面的旋转，主要针对小臂的康复训练，结构简单，手臂套筒结构对手臂有比较好的支持力，可以让手臂处于完全放松状态进行康复，康复效果好。

[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种二自由度上肢外骨骼康复机构，其特征在于：包括大臂套筒、第一肘关节连接板、第二肘关节连接板、小臂内套筒、小臂外套筒、驱动电机、伺服电机、连杆、握杆、第一肘关节被动连接板、第二肘关节被动连接板；
大臂套筒以及第一肘关节连接板均固定不动；
大臂套筒、第一肘关节连接板、驱动电机、第二肘关节连接板、小臂内套筒依次连接，大臂套筒、第二肘关节被动连接板、第一肘关节被动连接板、小臂内套筒、伺服电机依次连接，伺服电机、小臂外套筒、连杆、握杆依次连接；
驱动电机带动第二肘关节连接板旋转，进而带动与第二肘关节连接板连接的小臂绕肘关节在水平面内旋转；伺服电机安装在小臂内套筒上且伺服电机与小臂内套筒相互啮合，小臂内、外套筒之间为间隙配合；连杆与小臂外套筒通过卡槽滑动连接；伺服电机带动小臂外套筒以及连杆旋转，使得小臂绕自身轴线旋转。

[0006] 进一步的，小臂内套筒以及伺服电机与第二肘关节连接板之间无相对运动，第一肘关节连接板与第二肘关节连接板之间存在相对转动。

[0007] 进一步的，连杆与小臂外套筒通过卡槽滑动连接指：小臂外套筒上的第三凸台与连杆的槽口配合，连杆的槽口的长度大于小臂外套筒上第三凸台的长度，第三凸台可在连杆槽口里往复滑动。

[0008] 进一步的，大臂套筒一端设有第一支撑结构，小臂内套筒一端设有第二支撑结构。

[0009] 进一步的，所述的大臂套筒外侧有两个相互对称的第一凸台，第一凸台上设有第一螺纹孔；所述第一肘关节连接板和第二肘关节连接板，一端具有完全贯穿的第二螺纹孔，另一端有凹槽以及第一螺纹孔组；所述驱动电机，其上、下面均设有第二螺纹孔组；所述小臂内套筒，一端具有两个相互对称的第二凸台、外延板，第二凸台上有第三螺纹孔，另一端具有环形凹槽；外延板上设有第三螺纹孔组；所述小臂外套筒，一端设有齿轮，另一端设有第三凸台；所述伺服电机，底面设有第四螺纹孔组；所述连杆，其一端具有方形槽口；所述第一肘关节被动连接板，一端具有圆形凹槽；所述第二肘关节被动连接板，一端具有圆形凸台。

[0010] 进一步的，伺服电机通过齿轮传动带动小臂外套筒以及握杆转动，使小臂绕其自身轴线转动。

[0011] 进一步的，第一、第二肘关节连接板是主动部分，两个肘关节连接板分别通过螺钉固定在无刷直流电机上、下表面上；第一、第二肘关节被动连接板是被动部分，并且两个肘关节被动连接板分别通过螺钉固定在大臂套筒和小臂内套筒上，第一肘关节被动连接板上的圆形凹槽与第二肘关节被动连接板上的圆形凸台之间间隙配合。

[0012] 进一步的，握杆和小臂内套筒端面的距离根据人手臂的长度进行调节。

[0013] 进一步的，大臂套筒、小臂内套筒上的第一、第二支撑结构分别与大臂套筒、小臂内套筒焊接连接，小臂内套筒上的外延板与小臂套筒焊接连接。

[0014] 进一步的，伺服电机的齿轮与小臂外套筒的齿轮之间通过键配合连接。

[0015] 相对于现有技术，本发明的有益效果为：大臂套筒与其连接的第一肘关节连接板是固定不动的，无刷直流电机（即驱动电机）作为驱动原件，带动第二肘关节连接板以及与第二肘关节连接板连接的小臂部分在水平面转动，实现小臂在水平面内小臂转动的康复训练。

[0016] 小臂内套筒以及与其连接的伺服电机相对于第二肘关节连接板是静止的，小臂外套筒与小臂内套筒之间是过盈配合，小臂外套筒上凸台与连杆的方形槽口配合，人的手握住握杆，伺服电机通过齿轮传动带动小臂外套筒以及握杆转动，从而实现小臂绕其自身轴线的转动。

[0017] 大臂套筒上的一端的支撑结构，增加结构刚度。大臂套筒和小臂内套筒上的支撑结构分别与大臂套筒和小臂内套筒以焊接连接，小臂内套筒上的外延板与小臂套筒焊接连接。人的手臂可以完全由套筒支撑，手臂可以处于放松状态，只需手掌握住握杆就可以进行小臂的二自由度康复训练。

[0018] 本发明的一种二自由度上肢外骨骼康复机构，可以实现小臂绕自身轴线旋转和小臂在水平面的旋转，主要针对小臂的康复训练，结构简单，手臂套筒结构对手臂有比较好的支持力，可以让手臂处于完全放松状态进行康复，康复效果好。

附图说明

[0019] 图1是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构整体示意图；图2是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的大臂套筒；
图3是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的第一肘关节连接板；
图4是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的第二肘关节连接板；
图5是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的无刷直流电机；
图6是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的小臂内套筒；
图7是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的小臂外套筒；
图8是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的伺服电机；
图9是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的连杆；
图10是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的第一肘关节被动连接板；
图11是本发明一种二自由度上肢外骨骼康复机构的第二肘关节被动连接板。

[0020]

具体实施方式

[0021] 下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明。

[0022] 如图1所示，本实施例提供了一种二自由度上肢外骨骼康复机构，包括大臂套筒1、第一肘关节连接板2、第二肘关节连接板3、无刷直流电机4、小臂内套筒5、小臂外套筒6、伺服电机7、连杆8、握杆9、第一肘关节被动连接板10、第二肘关节被动连接板11。

[0023] 大臂套筒1、第一肘关节连接板2、无刷直流电机4、第二肘关节连接板3、小臂内套筒5依次连接，伺服电机7、小臂外套筒6、连杆8、握杆9依次连接，大臂套筒1、第二肘关节被动连接板11、第一肘关节被动连接板10、小臂内套筒5、伺服电机7依次连接，伺服电机7安装于小臂内套筒5的外延板上。所述连杆8的数量为2个，小臂外套筒6上的两个第三凸台6.2分别与两个连杆的方形槽口8.1配合，握杆9连接于两个连杆的端部。

[0024] 所述的大臂套筒1是固定不动的，外侧有两个相互对称的第一凸台1.3，所述第一凸台上设置有第一螺纹孔1.1，大臂套筒一端具有第一支撑结构1.2，所述第一凸台靠近第一支撑结构，第一支撑结构连接于套筒端部且向外伸出，第一凸台位于大臂套筒端部的上、下筒面上。

[0025] 所述第一肘关节连接板2，一端具有完全贯穿的第二螺纹孔2.1，另一端有圆形凹槽2.2以及第一螺纹孔组2.3，其中第一螺纹孔组2.3位于圆形凹槽2.2内且贯穿圆形凹槽；所述第二肘关节连接板3，结构与第一肘关节连接板2相似。

[0026] 所述无刷直流电机4，其上、下表面都有第二螺纹孔组4.1。

[0027] 所述小臂内套筒5，一端具有第二支撑结构5.4、两个相互对称的第二凸台5.5、外延板5.6，凸台上有第三螺纹孔5.1，外延板上有第三螺纹孔组5.3，另一端具有环形凹槽5.2，所述第二凸台靠近第二支撑结构，第二支撑结构连接于小臂内套筒5一端的上表面且向外伸出，外延板5.6位于支撑结构外侧且垂直于小臂内套筒5的圆柱轴；环形凹槽5.2位于小臂内套筒5的另一端，靠近且不位于小臂内套筒5另一端的边缘。

[0028] 所述小臂外套筒6，一端具有齿轮结构6.1，另一端具有第三凸台6.2。所述伺服电机7底面具有第四螺纹孔组7.1；所述连杆一端具有方形槽口8.1。

[0029] 所述肘关节第一被动连接板10，一端设有第四螺纹孔10.2，另一端设有圆形凹槽10.1；所述肘关节第二被动连接板11，一端设有第五螺纹孔11.2，另一端设有圆形凸台
11.1。第一肘关节被动连接板10上的圆形凹槽10.1与第二肘关节被动连接板11上的圆形凸台11.1之间间隙配合。

[0030] 大臂套筒两个对称的第一凸台1.3上的第一螺纹孔1.1分别与第一肘关节连接板2的第二螺纹孔2.1和第二肘关节被动连接板11的第五螺纹孔11.2通过螺钉配合连接固定；第一肘关节连接板2上的第一螺纹孔组2.3与无刷直流电机4下表面的第二螺纹孔组4.1通过螺钉配合连接；无刷直流电机4上表面的第二螺纹孔组4.1与第二肘关节连接板3上的螺纹孔组通过螺钉配合连接；第二肘关节连接板3与第一肘关节被动连接板10分别与小臂内套筒5上对称凸台上的第三螺纹孔5.1通过螺钉配合连接；伺服电机7底面螺纹孔组7.1与小臂内套筒外延板上第三螺纹孔组5.2通过螺钉配合连接；伺服电机7的齿轮与齿轮6.1之间通过键配合连接；伺服电机7的齿轮与小臂外套筒之间为齿轮啮合；小臂内、外套筒之间是间隙配合；连杆一端方形槽口8.1与小臂外套筒上的第三凸台6.2配合连接。

[0031] 大臂套筒与其连接的第一肘关节连接板是固定不动的，无刷直流电机作为驱动原件，带动第二肘关节连接板3、与第二肘关节连接板3连接的小臂部分在水平面转动，实现小臂在水平面内小臂转动的康复训练。

[0032] 无刷直流电机带动第二肘关节连接板旋转，进而带动与第二肘关节连接板连接的小臂绕肘关节在水平面内旋转；伺服电机安装在小臂内套筒上且伺服电机与小臂内套筒相互啮合，小臂内、外套筒之间为间隙配合；连杆与小臂外套筒通过卡槽滑动连接；伺服电机带动小臂外套筒以及连杆旋转，使得小臂绕自身轴线旋转。

[0033] 小臂内套筒以及与其连接的伺服电机相对于第二肘关节连接板3是静止的，小臂外套筒与小臂内套筒之间是过盈配合，小臂外套筒上第三凸台6.2与连杆的方形槽口8.1配合，人的手握住握杆，伺服电机通过齿轮传动带动小臂外套筒以及握杆转动，从而实现小臂绕其自身轴线的转动。

[0034] 连杆上的方形槽口8.1的长度大于小臂外套筒上第三凸台6.2的长度，第三凸台可以在连杆槽口里往复滑动，握杆和小臂内套筒端面之间的距离可以根据人手臂的长度进行调节，适用于手臂长度不一样的人群使用。

[0035] 此发明主要针对于小臂康复训练，可以使人的手臂处于放松状态，进行二自由度的康复训练。

[0036] 应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所做的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

标题	发布/更新时间	阅读量
外骨骼服-专利编号CN106112996B	2020-05-11	511
外骨骼-专利编号CN107613936A	2020-05-11	641
外骨骼-专利编号CN103717356B	2020-05-11	234
外骨骼服-专利编号CN106112996A	2020-05-12	517
外骨骼-专利编号CN103717356A	2020-05-11	533
外骨骼服-专利编号CN106112997A	2020-05-12	999
外骨骼服-专利编号CN106112997B	2020-05-13	136
手外骨骼-专利编号CN104768714A	2020-05-12	427
动力外骨骼-专利编号CN106943276A	2020-05-13	1081
一种外骨骼-专利编号CN110253540A	2020-05-13	1018

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