[发明专利]基于柔性差分驱动的坐位腰椎手法培训用机械模拟装置

权利要求书

1.基于柔性差分驱动的坐位腰椎手法培训用机械模拟装置，其特征在于：包括躯干、单自由度柔性旋转关节和柔性差分驱动腰椎运动模拟机构，所述躯干与所述单自由度柔性旋转关节的关节套连接，所述单自由度柔性旋转关节的输出连接件与所述柔性差分驱动腰椎运动模拟机构的输出连杆连接；所述输出连接件能够相对于所述关节套转动，所述输出连杆能够相对于彼此垂直的两条水平轴线转动；

所述单自由度柔性旋转关节包括外壳、所述关节套和所述输出连接件，所述关节套和所述输出连接件均套设在所述外壳上，所述关节套与所述输出连接件之间设有轴承，所述外壳与所述输出连接件之间设有轴承；所述外壳内部设有第一关节电机、第一谐波减速器和第一弹性单元，所述第一关节电机的第一电机轴与所述第一谐波减速器的波发生器连接，所述第一谐波减速器的柔轮与所述第一弹性单元的运动输入件连接，所述第一弹性单元的十字轮辐输出件通过旋转传动轴与所述输出连接件连接。

2.根据权利要求1所述的基于柔性差分驱动的坐位腰椎手法培训用机械模拟装置，其特征在于：所述柔性差分驱动腰椎运动模拟机构包括底座、驱动关节、第二弹性单元、差分驱动锥齿轮系和输出连杆，所述驱动关节为两个，分别设置在所述底座的两个支撑板上，所述差分驱动锥齿轮系设置在两个所述支撑板之间，所述差分驱动锥齿轮系的两个主动锥齿轮分别通过锥齿轮输入轴与所述第二弹性单元的十字轮辐输出件连接，所述第二弹性单元的运动输入件连接有传动轴，所述传动轴通过键连接有从动齿轮，所述关节输出轴通过键连接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合；所述输出连杆与所述差分驱动锥齿轮系的被动锥齿轮传动连接，两个所述主动锥齿轮均与所述被动锥齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的基于柔性差分驱动的坐位腰椎手法培训用机械模拟装置，其特征在于：所述驱动关节包括第二关节电机和第二谐波减速器，所述第二关节电机的第二电机轴与所述第二谐波减速器的波发生器连接，所述第二谐波减速器的柔轮与所述关节输出轴连接。

4.根据权利要求3所述的基于柔性差分驱动的坐位腰椎手法培训用机械模拟装置，其特征在于：所述第一弹性单元和所述第二弹性单元均包括所述运动输入件、扇形连接块、直线压缩弹簧和所述十字轮辐输出件，所述扇形连接块为四个均布于所述运动输入件的内部上，所述扇形连接块的两侧通过所述直线压缩弹簧与所述十字轮辐输出件连接；所述扇形连接块和所述十字轮辐输出件上均设有弹簧导向柱。

5.根据权利要求4所述的基于柔性差分驱动的坐位腰椎手法培训用机械模拟装置，其特征在于：所述第一电机轴为空心轴，所述第一谐波减速器的第一角位移测量轴贯穿所述第一电机轴，所述第一角位移测量轴的两端分别设有一第一光电码盘，所述第一光电码盘分别用于测量所述第一弹性单元的弹性变形量和所述第一谐波减速器的角位移量；所述第二关节电机的第二电机轴为空心轴，所述第二谐波减速器的第二角位移测量轴贯穿所述第二电机轴，所述第二角位移测量轴的末端设有一第二光电码盘，所述第二光电码盘用于测量所述第二谐波减速器的角位移；所述第二弹性单元的所述十字轮辐输出件的一侧还设有一第三光电码盘，所述第三光电码盘用于测量所述第二弹性单元的弹性变形量；所述躯干上设有控制器，所述第一电机、所述第二电机、所述第一光电码盘、所述第二光电码盘和所述第三光电码盘均与所述控制器电连接。

6.根据权利要求2所述的基于柔性差分驱动的坐位腰椎手法培训用机械模拟装置，其特征在于：所述第二弹性单元的所述运动输入件通过交叉滚子轴承与所述支撑板连接，所述交叉滚子轴承的内外圈分别卡接在与所述支撑板连接的挡圈内；所述第二弹性单元的所述运动输入件通过轴承与所述主动锥齿轮连接，所述锥齿轮输入轴与所述主动锥齿轮通过键连接，所述主动锥齿轮的端面抵在所述锥齿轮输入轴的轴肩一侧，所述轴肩的另一侧通过推力球轴承与所述第二弹性单元的所述运动输入件连接，所述锥齿轮输入轴的端部与所述第二弹性单元的所述十字轮辐输出件连接。