• / 19
  • 下載費用:30 金幣  

巴列卡诺对维戈塞尔塔比分预测: 一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人.pdf

摘要
申請專利號:

维戈塞尔塔vs皇家社会 www.vmyqew.com.cn CN201510185858.4

申請日:

20150417

公開號:

CN104873360B

公開日:

20161109

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A61H1/02 主分類號: A61H1/02
申請人: 東南大學
發明人: 王興松,吳青聰
地址: 210096 江蘇省南京市四牌樓2號
優先權: CN201510185858A
專利代理機構: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 代理人: 柏尚春
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201510185858.4

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人,包括腕部外擺/內收關節、前屈/后伸關節、旋內/旋外關節、肘部前屈/后伸關節、肩部前屈/后伸關節、外擺/內收關節、旋內/旋外關節、以及套索驅動裝置;肩部、肘部以及腕部旋內/旋外關節分別通過套索與固定于支架上的電機相連接,驅動力矩通過套索傳遞到各關節;腕部外擺/內收關節和前屈/后伸關節采用電機直接驅動;電機內置編碼器,用于測量外骨骼整體姿態;腕部安裝有六維力傳感器,用于測量人機交互力;肩部和肘部安裝有平衡彈簧,能實現機構整體的重力平衡。本專利克服了關節質量和慣量過大的問題,實現輕量化設計,有效減小功耗,提升系統安全性能,并能實現多模式康復訓練。

權利要求書

1.一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人,其特征在于,該機器人包括依次連接的腕部外擺/內收關節(1)、腕部前屈/后伸關節(2)、腕部旋內/旋外關節(3)、肘部前屈/后伸關節(4)、肩部前屈/后伸關節(5)、肩部外擺/內收關節(6)、肩部旋內/旋外關節(7)、以及分別與所述腕部旋內/旋外關節(3)、肘部前屈/后伸關節(4)、肩部前屈/后伸關節(5)、肩部外擺/內收關節(6)和肩部旋內/旋外關節(7)連接的套索驅動裝置(8),所述肘部前屈/后伸關節(4)還與肩部旋內/旋外關節(7)連接;所述腕部外擺/內收關節(1)包括末端操作手柄(101)、六維力傳感器(102)、第一關節驅動輸出桿(103)、第一關節電機(104)和第一關節法蘭盤(105),所述末端操作手柄(101)通過螺栓與六維力傳感器(102)的頂端固定連接,所述六維力傳感器(102)的底端通過螺栓與第一關節驅動輸出桿(103)的外端固定連接,所述第一關節電機(104)通過螺栓與第一關節驅動輸出桿(103)的內端固定連接,第一關節電機(104)的轉軸通過鍵和軸端擋圈與第一關節法蘭盤(105)的內孔固定連接,使第一關節驅動輸出桿(103)和第一關節法蘭盤(105)構成第一轉動副(J1);所述腕部前屈/后伸關節(2)包括第二關節驅動輸出桿(201)、第二關節法蘭盤(202)、第二關節電機(203)、腕部第一調節桿(204)和腕部第二調節桿(205),所述第二關節驅動輸出桿(201)的一端通過螺栓與第一關節法蘭盤(105)的外緣固定連接,另一端通過螺栓與第二關節法蘭盤(202)的外緣固定連接,所述第二關節電機(203)通過螺栓與腕部第一調節桿(204)固定連接,第二關節電機(203)的轉軸通過鍵和軸端擋圈與第二關節法蘭盤(202)的內孔固定連接,使腕部第一調節桿(204)和第二關節法蘭盤(202)構成第二轉動副(J2);所述腕部第一調節桿(204)和腕部第二調節桿(205)分別設置有通槽,腕部第一調節桿(204)和腕部第二調節桿(205)的通槽水平對齊后穿過螺栓,構成一個移動副,然后用螺母旋緊固連;所述腕部旋內/旋外關節(3)包括第三關節驅動輸出環(301)、第三關節負載端鋼絲索固定件(302)、第三關節固定環(303)、第三關節套管固定件(304)、第三關節套管(305)和第三關節鋼絲索(306),所述第三關節驅動輸出環(301)的外側設置有環形溝槽,并通過螺栓與腕部第二調節桿(205)的末端固定連接,所述第三關節固定環(303)通過軸承與第三關節驅動輸出環(301)連接,并構成第三轉動副(J3),所述第三關節套管固定件(304)上設置有臺階孔,并通過螺栓與第三關節固定環(303)的外側固定連接,所述第三關節套管(305)的一端與第三關節套管固定件(304)上的臺階孔相固連,另一端與套索驅動裝置(8)相連接,所述第三關節負載端鋼絲索固定件(302)通過螺栓與第三關節驅動輸出環(301)固定連接,所述第三關節鋼絲索(306)的一端嵌入第三關節驅動輸出環(301)的環形溝槽,并與第三關節負載端鋼絲索固定件(302)固定連接,另一端穿過第三關節套管固定件(304)上的臺階孔和第三關節套管(305)的內孔后與套索驅動裝置(8)相連接;所述肘部前屈/后伸關節(4)包括前臂桿(401)、通過軸承和軸端擋圈連接在所述前臂桿(401)的第一輔助轉軸(402)、第一輔助連桿(403)、第二輔助轉軸(404)、第二輔助連桿(405)、第一平衡彈簧(406)、上臂綁帶(407)、上臂調節桿(408)、上臂桿(409)、通過軸承和軸端擋圈連接在所述上臂桿(409)的第三輔助轉軸(410)、肘部殼體(411)、第四關節套管固定件(412)、第四關節負載滾輪(413)、第四關節鋼絲索(414)、第四關節套管(415)、肘部轉軸(416)、第二平衡彈簧(417)和平衡調節螺栓(418),所述前臂桿(401)的一端通過螺栓同時與第三關節固定環(303)和第三關節套管固定件(304)固定連接,另一端與肘部轉軸(416)連接,所述肘部轉軸(416)通過軸承與肘部殼體(411)相連,并構成第四轉動副(J4),所述第一輔助連桿(403)的一端與第一輔助轉軸(402)連接,另一端通過軸承、軸端擋圈、第二輔助轉軸(404)與第二輔助連桿(405)的一端連接,第二輔助連桿(405)的另一端與第三輔助轉軸(410)連接,所述第二輔助連桿(405)與第二輔助轉軸(404)連接的一端同時與第一平衡彈簧(406)底端連接,所述第一平衡彈簧(406)的頂端與肩部旋內/旋外關節(7)相連接,所述上臂調節桿(408)和上臂桿(409)的一端分別設置有通槽,上臂調節桿(408)和上臂桿(409)的通槽水平對齊后穿過螺栓,構成一個移動副,然后用螺母旋緊固連,所述上臂桿(409)的另一端通過螺栓與肘部殼體(411)的上側固定連接,所述第四關節負載滾輪(413)的外側設置有環形溝槽,并通過鍵和軸端擋圈與肘部轉軸(416)固定連接于肘部殼體(411)的外側,所述第四關節套管固定件(412)上設置有臺階孔,并通過螺栓與肘部殼體(411)的背側固定連接,所述第四關節套管(415)的一端與第四關節套管固定件(412)上的臺階孔相固連,另一端與套索驅動裝置(8)相連接,所述第四關節鋼絲索(414)的一端嵌入第四關節負載滾輪(413)的環形溝槽,并與第四關節負載滾輪(413)固定連接,另一端穿過第四關節套管固定件(412)上的臺階孔和第四關節套管(415)的內孔后與套索驅動裝置(8)相連接;所述肩部前屈/后伸關節(5)包括第五關節負載滾輪(501)、第五關節套管固定件(502)、第五關節套管(503)、第五關節鋼絲索(504)、第五關節固定桿(505)和第五關節法蘭盤(506),所述第五關節負載滾輪(501)的外側設置有環形溝槽,并通過螺栓與上臂調節桿(408)的上端固定連接,所述第五關節法蘭盤(506)的外緣通過螺栓與第五關節固定桿(505)的一端固定連接,其內孔通過軸承與第五關節負載滾輪(501)相連,并構成第五轉動副(J5),所述第五關節套管固定件(502)上設置有臺階孔,并通過螺栓固定在第五關節固定桿(505)的外側,所述第五關節套管(503)的一端與第五關節套管固定件(502)上的臺階孔相固連,另一端與套索驅動裝置(8)相連接,所述第五關節鋼絲索(504)的一端嵌入第五關節負載滾輪(501)的環形溝槽,并與第五關節負載滾輪(501)固定連接,另一端穿過第五關節套管固定件(502)上的臺階孔和第五關節套管(503)的內孔后與套索驅動裝置(8)相連接;所述肩部外擺/內收關節(6)包括第六關節負載滾輪(601)、第六關節套管固定件(602)、第六關節套管(603)、第六關節鋼絲索(604)、第六關節法蘭盤(605)、第六關節固定桿(606)和第六關節調節桿(607),所述第六關節負載滾輪(601)的外側設置有環形溝槽,并通過螺栓與第五關節固定桿(505)的另一端固定連接,所述第六關節法蘭盤(605)的外緣通過螺栓與第六關節固定桿(606)的下端固定連接,其內孔通過軸承與第六關節負載滾輪(601)相連,并構成第六轉動副(J6),所述第六關節套管固定件(602)上設置有臺階孔,并固定設置在第六關節固定桿(606)的內側,所述第六關節套管(603)的一端與第六關節套管固定件(602)上的臺階孔相固連,另一端與套索驅動裝置(8)相連接,所述第六關節鋼絲索(604)的一端嵌入第六關節負載滾輪(601)的環形溝槽,并與第六關節負載滾輪(601)固定連接,另一端穿過第六關節套管固定件(602)上的臺階孔和第六關節套管(603)的內孔后與套索驅動裝置(8)相連接,所述第六關節固定桿(606)的上端和第六關節調節桿(607)的下端分別設置有通槽,第六關節固定桿(606)和第六關節調節桿(607)的通槽水平對齊后穿過螺栓,構成一個移動副,然后用螺母旋緊固連;所述肩部旋內/旋外關節(7)包括第七關節負載滾輪(701)、第七關節法蘭盤(702)、第七關節固定桿(703)、第七關節套管固定件(704)、第七關節套管(705)和第七關節鋼絲索(706),所述第七關節負載滾輪(701)的外側設置有環形溝槽,并通過螺栓與第六關節調節桿(607)的上端固定連接,第七關節負載滾輪(701)的底部設置有帶通孔的凸臺,并與第一平衡彈簧(406)的頂端相連,所述第七關節法蘭盤(702)的外緣通過螺栓與第七關節固定桿(703)固定連接,其內孔通過軸承與第七關節負載滾輪(701)相連,并構成第七轉動副(J7),所述第七關節套管固定件(704)上設置有臺階孔,并固定設置在第七關節固定桿(703)的底側,所述第七關節套管(705)的一端與第七關節套管固定件(704)上的臺階孔相固連,另一端與套索驅動裝置(8)相連接,所述第七關節鋼絲索(706)的一端嵌入第七關節負載滾輪(701)的環形溝槽,并與第七關節負載滾輪(701)固定連接,另一端穿過第七關節套管固定件(704)上的臺階孔和第七關節套管(705)的內孔后與套索驅動裝置(8)相連接;所述套索驅動裝置(8)包括固定支架(86)和設置在所述固定支架(86)上的第三關節驅動單元(81)、第四關節驅動單元(82)、第五關節驅動單元(83)、第六關節驅動單元(84)、第七關節驅動單元(85),所述第三關節驅動單元(81)與第三關節套管(305)和第三關節鋼絲索(306)相連,所述第四關節驅動單元(82)與第四關節套管(415)和第四關節鋼絲索(414)相連,所述第五關節驅動單元(83)與第五關節套管(503)和第五關節鋼絲索(504)相連,所述第六關節驅動單元(84)與第六關節套管(603)和第六關節鋼絲索(604)相連,所述第七關節驅動單元(85)與第七關節套管(705)和第七關節鋼絲索(706)相連,所述固定支架(86)的頂部與第七關節固定桿(703)固定連接;所述第三關節驅動單元(81)包括第三關節電機(811)、第三關節驅動滾輪(812)、第三關節驅動端鋼絲索固定件(813)、第三關節預緊擋板(814)、第三關節電機固定板(815)和預緊螺栓(816),所述第三關節電機(811)固定安裝在第三關節電機固定板(815)上,第三關節電機(811)的轉軸穿過第三關節電機固定板(815)中部的安裝孔后與第三關節驅動滾輪(812)固定連接,所述第三關節驅動滾輪(812)的外側設置有環形溝槽,所述第三關節驅動端鋼絲索固定件(813)固定安裝在第三關節驅動滾輪(812)側面,所述第三關節預緊擋板(814)和第三關節電機固定板(815)分別設置有多個平行對齊的通槽,并用螺母旋緊固連,將兩者連接,穿過第三關節預緊擋板(814)外側面的預緊螺栓(816)的底端抵壓在第三關節電機固定板(815)的側面,并能調節旋進深度,第三關節預緊擋板(814)上設置有臺階孔,第三關節套管(305)的一端與第三關節預緊擋板(814)上的臺階孔相固連,第三關節鋼絲索(306)的一端依次穿過第三關節套管(305)的內孔和第三關節預緊擋板(814)上的臺階孔,并嵌入第三關節驅動滾輪(812)的環形溝槽,然后與第三關節驅動端鋼絲索固定件(813)固定連接。2.按照權利要求1所述的一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人,其特征在于,所述腕部外擺/內收關節(1)的第一轉動副(J1)延長線、腕部前屈/后伸關節(2)的第二轉動副(J2)延長線以及腕部旋內/旋外關節(3)的第三轉動副(J3)延長線相交于人體腕關節放置點(W)。3.按照權利要求1所述的一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人,其特征在于,所述腕部旋內/旋外關節(3)的第三轉動副(J3)延長線、肘部前屈/后伸關節(4)的第四轉動副(J4)延長線相交于人體肘關節放置點(E)。4.按照權利要求1所述的一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人,其特征在于,所述肩部前屈/后伸關節(5)的第五轉動副(J5)延長線、肩部外擺/內收關節(6)的第六轉動副(J6)延長線以及肩部旋內/旋外關節(7)的第七轉動副(J7)延長線相交于人體肩關節放置點(S)。5.按照權利要求1所述的一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人,其特征在于,所述第一輔助連桿(403)和上臂桿(409)保持平行,所述第二輔助連桿(405)和前臂桿(401)保持平行。6.按照權利要求1所述的一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人,其特征在于,所述第三關節驅動單元(81)、第四關節驅動單元(82)、第五關節驅動單元(83)、第六關節驅動單元(84)和第七關節驅動單元(85)具有相同的結構。

關 鍵 詞:
一種 基于 套索 驅動 上肢 康復 骨骼 機器人
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
關于本文
本文標題:一種基于套索驅動的上肢康復外骨骼機器人.pdf
鏈接地址://www.vmyqew.com.cn/p-6853127.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 www.vmyqew.com.cn網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開