[发明专利]一种基于多维力反馈的上肢康复机器人系统

权利要求书

1.一种基于多维力反馈的上肢康复机器人系统，包括基座组件、上肢康复训练机械臂、多维力传感器子系统和控制系统，其特征在于：所述的基座上安装有能够调节高度的升降柱；所述的上肢康复训练机械臂包括肩关节组件、大臂长度调节组件、肘关节组件、腕关节组件和掌部组件；所述的肩关节组件包括悬臂横梁、水平旋转臂、竖直臂和减速电机，悬臂横梁一端连接升降柱，另一端通过竖直轴连接水平旋转臂的一端，通过减速电机驱动水平旋转臂，实现肩关节外展和内收；所述的竖直臂上端固连水平旋转臂的另一端，下端通过水平轴连接大臂长度调节组件；所述的大臂长度调节组件包括摇臂、导向轴、滚珠丝杠副和滑块，所述的摇臂通过水平轴连接肩关节组件，摇臂上安装有平行的导向轴和丝杠，滑块与滚珠丝杠副的螺母连接，通过滚珠丝杠副带动滑块在导向轴上运动，改变滑块与摇臂的距离；所述的肘关节组件包括大臂C型轨底座、小臂C型轨底座、大臂C型轨、小臂C型轨、大臂同步带、小臂同步带、大臂绑带、大臂六维力传感器；所述的腕关节组件包括滑块、小臂六维力传感器和小臂绑带，所述的大臂C型轨底座和小臂C型轨底座之间铰接，铰接轴垂直于大臂C型轨底座和小臂C型轨底座的圆弧轴线构成的平面；所述的大臂C型轨连接大臂长度调节组件的滑块，所述的大臂同步带在电机驱动下带动大臂C型轨底座转动，大臂绑带通过大臂六维力传感器安装在大臂C型轨底座上，患者大臂通过大臂绑带束紧；患者小臂通过小臂绑带束紧，小臂绑带通过小臂六维力传感器安装在小臂C型轨底座上，小臂同步带在电机的驱动下带动小臂C型轨底座旋转；所述的六维力传感器将通过绑带反馈的大臂和小臂作用力传递给控制系统，控制系统解算出控制信号，实现对上述各个电机的精准控制；所述的掌部组件包括摇臂和握力采集模块，摇臂在电机驱动下旋转，带动摇臂一端的握力采集模块，患者手握握力采集模块，握力采集模块将握力反馈给控制系统，控制系统解算出控制指令，控制电机驱动摇臂，带动患者腕部做掌屈-背曲训练。

2.根据权利要求1所述的基于多维力反馈的上肢康复机器人系统，其特征在于：所述的基座组件包括钢结构支架、电动升降柱、脚轮和拉手，所述的控制系统安装在钢结构支架中，并用防护罩保护；电动升降柱安装在钢结构支架上，通过减速电机驱动升降，满足不同坐姿高度人群的需要；钢结构支架下部安装有若干脚轮；钢结构支架一侧安装有拉手。

3.根据权利要求1所述的基于多维力反馈的上肢康复机器人系统，其特征在于：所述的脚轮包括基体、滚轮、支撑柱和拨叉，所述的基体固连基座组件，滚轮安装在基体上，支撑柱与基体铰接，在拨叉的带动下，支撑柱翻转；机器人需要搬运时为移动状态，支撑柱升起，滚轮万向滚动；机器人就位后用支撑柱将设备顶起，滚轮悬空。

4.根据权利要求1所述的基于多维力反馈的上肢康复机器人系统，其特征在于：所述的肩关节组件在水平轴和竖直轴旁分别安装有限位旋钮，限定摇臂和水平旋转臂的转动角度。

5.根据权利要求1所述的基于多维力反馈的上肢康复机器人系统，其特征在于：所述的大臂长度调节组件通过手轮驱动滚珠丝杠副，实现滑块的移动，改变大臂的长度。

6.根据权利要求1所述的基于多维力反馈的上肢康复机器人系统，其特征在于：所述的掌部组件在摇臂一端固连转动轴套，在转动轴套旁安装限位杆，转动轴套与减速电机输出轴通过键连接，摇臂在限位杆限制角度内旋转。