[实用新型]含有柔顺关节可穿戴颈部辅助康复机构

说明书

本实用新型公开了含有柔顺关节可穿戴颈部辅助康复机构，连杆与驱动杆是通过柔顺关节连接起来的一体杆。当伺服电机驱动驱动杆转动时，柔顺关节替代转动副，利用自身的柔性变形来进行运动和力的传递，使连杆转动，进而使动平台实现三自由度的转动，驱动杆末端与减速器、伺服电机、机架相连接组成了机器人的驱动部分。弹性头套和动平台可很好地将患者头部固定，机架和肩带可很好地将机构固定于患者双肩。由于用柔顺关节替代传统的转动副，减少了机构的重量，同时它大大减少了机构中的间隙、摩擦、磨损及润滑等复杂问题，从而可以提高机构精度、增加可靠性、减少冲击和振动等，可用作三转动颈部辅助康复机器人的执行机构。

技术领域

本实用新型是一种刚柔耦合机构，涉及机构学应用技术领域，尤其涉及了一种含有柔顺关节的可穿戴颈部辅助康复机器人执行机构。

背景技术

随着社会的发展和人们工作性质的改变，越来越多的人加入到颈椎病队列中。颈椎病一般采用非手术疗法，其中借助于辅助机构的运动训练法被证实有很好的效果。另外，颈部受伤患者的术后康复也需要进行颈部运动训练，然而目前受过训练的专业医师严重缺乏，并且康复训练对于医师来说劳动强度太大。

综上，设计一种颈部辅助康复机构可有效地解决了这一问题，患者可在颈部矫形器的辅助下完成自我训练。医师也可以通过将颈部辅助康复机构用在机器人身上来模拟、练习颈部康复动作。但目前市场上的颈部矫形器具有一定的局限性，如不具备辅助头部转动的功能、穿戴不舒适，执行机构刚性有冲击等。因此，基于球面3R并联机构研制一种新型含有柔顺关节可穿戴颈部辅助康复机构可以用于辅助颈部受伤患者、颈椎病的康复训练和医师的模拟练习，将会有很好的应用前景。

实用新型内容

基于以上背景，本实用新型提供了含有柔顺关节可穿戴颈部辅助康复机构，该机构具有结构简单，运动平稳，缓和冲击，装配简单的特点，为国内企业及研究机构提供专利信息和技术支持。

为实现上述目的，本实用新型基于3-RRS SPM特点，采用的技术方案为含有柔顺关节可穿戴颈部辅助康复机构，该康复机构是一种使用柔性铰链替换传统转动副得到刚柔耦合机构。该康复机构由运动平台1、固定平台7及三个分支机构构成，三个分支机构之间沿120°布置并以球心O为中心。每条支链由连杆2和驱动杆4组成，连杆2一端通过通过一个球面副与运动平台1连接，连杆2另一端通过一个转动副与驱动杆4的一端连接，驱动杆4的另一端通过另一个转动副与固定平台7连接。连杆2和驱动杆4均为弧形杆件。

伺服电机6通过减速器5与驱动杆4靠近固定平台7的一端连接，头套8设置在运动平台1上，肩带9设置在固定平台7上。

连杆2和驱动杆4为柔性件，均采用柔性材料热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU或尼龙制成。

该康复机构的结构特点是其上的所有运动副指向同一个点O，该点即为运动中心，也是整个球面机构的球心；运动特点是机构的运动平台只绕球心做三自由度旋转运动，运动轨迹一直在球面上。基于人颈部的运动大致为前后曲伸、左右侧弯、轴向扭转三个转动自由度的运动特点，可采用3-RRS SPM机构作为颈部辅助康复机器人的执行机构。因为颈部是非常脆弱且运动缓慢的结构，尤其对于颈部患者而言。所以需要辅助康复机构的运动缓慢平稳且没有振动冲击。因此，本实用新型采用柔性铰链替换连接传统的刚性转动副的方法来使机构运动平稳且没有冲击。为了保证良好的驱动性能，定平台与各驱动杆之间仍然采用传统的转动副来连接；为了动平台的运动不直接受柔顺关节的变形影响而保持期望运动规律，动平台和各连杆之间也仍然采用传统球副来连接。采用柔性铰链替换连接主动杆和从动杆的刚性转动副，柔性铰链、驱动杆与连杆为一体，所有分支的转动副、柔性铰和球副轴线相交于一点，即球面运动的球心。