[发明专利]一种康复机器人手臂重力平衡装置

权利要求书

1.一种康复机器人手臂的重力平衡装置，其特征在于，包括：肩关节连接件(4)、大臂连接件(6)和重力平衡组件(5)；

肩关节连接件(4)和大臂连接件(6)按照人体仿生学结构可枢转地连接，以模拟人体大臂绕肩关节的旋转运动；

重力平衡组件(5)包括第一拉力单元、第二拉力单元和锁定机构；

第一拉力单元包括导向轮A(22)，以及首尾顺次固连的钢丝绳A(31)、弹簧A(33)、钢丝绳B(29)、导向轮X(15、36)、钢丝绳C(16)、弹簧B(19)、钢丝绳D(20)、弹簧C(21)和钢丝绳E(18)；钢丝绳B(29)和钢丝绳C(16)分别连接导向轮X(15、36)径向两端；

第二拉力单元包括导向轮A'(24)，以及首尾顺次固连、且与第一拉力单元各部件顺次对应、规格相同、对称分布的钢丝绳A'(32)、弹簧A'(34)、钢丝绳B'(35)、导向轮X'(37、28)、钢丝绳C'(27)、弹簧B'(26)、钢丝绳D'(23)、弹簧C'(25)和钢丝绳E'(17)；钢丝绳B'(35)和钢丝绳C'(27)分别连接导向轮X'(37、28)径向两端；

钢丝绳A(31)和钢丝绳A'(32)的首端固定在肩关节连接件(4)上；钢丝绳E(18)末端和钢丝绳E'(17)末端固定在大臂连接件(6)上，且对称分布于大臂连接件(6)的旋转轴线两侧；导向轮A(22)和导向轮A'(24)均为定滑轮，钢丝绳D(20)绕过导向轮A(22)后与弹簧B(19)和弹簧C(21)连接；钢丝绳D'(23)绕过导向轮A'(24)后与弹簧B'(26)和弹簧C'(25)连接；导向轮A、A'、X、X'均设于肩关节连接件(4)上；

锁定机构用于在机器人手臂左右位置切换时独立锁定导向轮X(15、36)和导向轮X'(37、28)其中之一。

2.如权利要求1所述的一种康复机器人手臂的重力平衡装置，其特征在于，第一拉力单元还包括导向轮B(10)，第二拉力单元还包括导向轮B'(11)；导向轮B(10)和导向轮B'(11)均固定于大臂连接件(6)上，钢丝绳E(18)末端和钢丝绳E'(17)末端分别固连导向轮B(10)和导向轮B'(11)。

3.如权利要求1或2所述的一种康复机器人手臂的重力平衡装置，其特征在于，弹簧A、A'刚度相同，设为K₁，弹簧B、C、C'、B'刚度相同，设为K₂，K₁远小于K₂。

4.如权利要求1或2所述的一种康复机器人手臂的重力平衡装置，其特征在于，导向轮X(15、36)包括导向轮C(15)、导向轮D(36)，导向轮C(15)、导向轮D(36)对称分布于肩关节连接件(4)正反两侧且共用转轴从而同步转动；钢丝绳A(31)、弹簧A(33)、钢丝绳B(29)位于导向轮D(36)同侧，钢丝绳C(16)、弹簧B(19)、钢丝绳D(20)、弹簧C(21)和钢丝绳E(18)位于导向轮C(15)同侧；钢丝绳B(29)与导向轮D(36)连接，钢丝绳C(16)与导向轮C(15)连接；

导向轮X'(37、28)包括导向轮C'(37)、导向轮D'(28)，导向轮C'(37)、导向轮D'(28)对称分布于肩关节连接件(4)正反两侧且共用转轴从而同步转动；钢丝绳A'(32)、弹簧A'(34)、钢丝绳B'(35)位于导向轮C'(37)同侧，钢丝绳C'(27)、弹簧B'(26)、钢丝绳D'(23)、弹簧C'(25)和钢丝绳E'(17)位于导向轮D'(28)同侧；钢丝绳B'(35)与导向轮C'(37)连接，钢丝绳C'(27)与导向轮D'(28)连接。

5.如权利要求4所述的一种康复机器人手臂的重力平衡装置，其特征在于，弹簧A、A'刚度相同，设为K₁，弹簧B、C、C'、B'刚度相同，设为K₂，K₁远小于K₂。