[发明专利]一种外骨骼康复机器臂旋转关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于外骨骼康复机器臂的旋转关节，包括大臂旋转以及前臂旋转关节，属于医疗康复训练器械技术领域。

背景技术

近些年来，偏瘫等疾病引起的运动功能障碍患者越来越多，医师一对一的人工康复的已经不能满足广大患者的要求，因而用于协作医师进行训练的康复机器人得到了迅猛的发展，特别是与人体结构类似的外骨骼康复机器人。

人体手臂的旋转运动是一项重要的运动形式，包括大臂旋转和前臂旋转两部分。然而，由于外骨骼机器人自身穿戴式的特点，其内部的空间不应该被占用，因此导致外骨骼机器人的旋转轴为一个假想的虚轴；此外，在日常生活中的大多数动作中，人体手臂与人体躯干保持接触，因而外骨骼机械手臂的结构只能设计在手臂外侧。

以上种种原因导致了外骨骼康复机器臂的旋转关节不仅其力学结构难以保证，而且机器人旋转关节与人体手臂旋转关节的同轴性设计也是一大难题。

鉴于上述情况，有必要在本领域开发一种新型的旋转关节结构。

发明内容

本发明针对现有外骨骼康复机器臂的旋转关节技术存在的问题，提供一种力学性能优良且人机旋转关节同轴的外骨骼康复机器臂旋转关节。

为解决上述技术问题，本发明的外骨骼康复机器臂旋转关节，采用以下技术方案：

该旋转关节，包括手臂固定架、驱动机构和导轨转动机构；驱动机构固定连接在手臂固定架上，导轨转动机构与驱动机构的动力输出端连接；所述导轨转动机构包括转动固定板、导轮固定底板、半圆导轨、导轮和机器人旋转板，转动固定板连接在驱动机构上，导轮固定底板连接在转动固定板上，半圆导轨的里圈设置有连接在导轮固定底板上的导轮，半圆导轨的外圈通过齿轮传动与驱动机构的动力输出端连接。

所述手臂固定架包括机器人手臂板和人体手臂固定板，机器人手臂板和人体手臂固定板通过调节螺栓上下连接在一起。

所述驱动机构，包括电机、电机输入法兰、谐波减速器和电机输出法兰，电机通过电机架固定连接在手臂固定架上，电机输入法兰连接在电机前端，谐波减速器固定连接在电机输入法兰上，电机谐波减速器的输出端设置有电机输出法兰，电机输出法兰上安装有输出齿轮。

驱动机构通过齿轮传动带动半圆导轨的转动，半圆导轨再带动机器人旋转板运动，从而实现了电机带动机器人旋转板运动。

本发明基于人机工程学原理与机器人外骨骼式结构，通过导轮及齿轮啮合实现了导轨的三点固定；利用齿轮传动的方式完成了旋转关节机构的设计，实现了人机旋转关节的同轴运动。与传统外骨骼式康复机器人中的旋转关节相比，本发明具有如下特点：

①采用三点固定方式有效地实现了导轨固定，通过齿轮传动方式完成关节的旋转运动；

②外骨骼结构全部处于手臂外侧，不会对手臂姿态产生干扰。

附图说明

图1为本发明外骨骼康复机器臂旋转关节的结构示意图。

图2为本发明中手臂固定机构的结构示意图。

图3为本发明中驱动电机机构的结构示意图。

图4为图3中去掉电机输出法兰(208)后的结构示意图。

图5为本发明中导轨齿轮旋转机构的结构示意图。

图中：1、手臂固定机构，2、驱动机构，3、导轨齿轮旋转机构；

101、机器人手臂板，102、人体手臂固定板，103、第一人体手臂固定板螺栓，104、第二人体手臂固定板螺栓，105、第三人体手臂固定板螺栓，106、第四人体手臂固定板螺栓，107、第一人体手臂固定板螺母，108、第一机器人手臂板内螺母，109、第一机器人手臂板外螺母，110、第二人体手臂固定板螺母，111、第二机器人手臂板内螺母，112、第二机器人手臂板外螺母，113、第三人体手臂固定板螺母，114、第三机器人手臂板内螺母，115、第三机器人手臂板外螺母，116、第四人体手臂固定板螺母，117、第四机器人手臂板内螺母，118、第四机器人手臂板外螺母；

201、旋转电机，202、第一旋转电机固定架，203、第二旋转电机固定架，204、电机输入法兰，205、电机谐波减速器，206、谐波减速器端盖，207谐波减速器固定圈，208、电机输出法兰；

301、输出齿轮，302、转动固定板，303、导轮固定底板，304、半圆导轨，305、第一导轮，306第二导轮，307、机器人旋转板。

具体实施方式