[实用新型]一种具有肌张力仿生功能的关节结构

说明书

本实用新型提供了一种具有肌张力仿生功能的关节结构，包括大臂、小臂，所述大臂和小臂通过关节铰接固定，所述关节包括过小臂沿周向固定配合的第二绳轮，所述大臂上设置有驱动第二绳轮转动的驱动机构，驱动机构上设置有第一绳轮，第一绳轮和第二绳轮上分别与两根钢丝绳的两端固定连接，两根钢丝绳构成环绕第一绳轮和第二绳轮的结构，钢丝绳对第一绳轮和第二绳轮的牵引力方向分别处于第一绳轮和第二绳轮所在的平面内。本实用新型提供的一种具有肌张力仿生功能的关节结构的优点在于：通过两根钢丝绳和两个绳轮的配合实现了肌张力的仿生模拟，符合人体解剖学、人体仿生学和人体运动学的要求，满足康复医学中需要机器人表现人体肌张力的需求。

技术领域

本实用新型涉及机器人仿生技术领域，尤其涉及一种具有肌张力仿生功能的关节结构。

背景技术

作为机器人领域，仿生人体上下肢中的各关节是研究的重点和难点。在这一领域，目前，各关节的仿生只是实现一般的运动功能、结构外在特征及智能仿生，在运动功能上可以实现类似真实人体上下肢的各个自由度以及活动范围。

然而，真实人体中各个关节的活动是与肌腱群有很大关联，其屈伸活动是由肌腱群来驱动的，这种驱动力在医学上叫肌力；在驱动过程中，肌腱群同时也表现出张力特征，这种特征在医学上叫肌张力，但是，在此领域却很少具有模拟肌张力这种特征，这种特征对于近年来康复医学具有很好的参考价值，特别是处于痉挛，偏瘫等情况的病患者。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够模拟出肌张力的仿生关节结构。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种具有肌张力仿生功能的关节结构，其特征在于：包括大臂、小臂，所述大臂和小臂通过关节铰接固定，所述关节包括过小臂沿周向固定配合的第二绳轮，所述大臂上设置有驱动第二绳轮转动的驱动机构，所述驱动机构上设置有第一绳轮，所述第一绳轮和第二绳轮上分别与两根钢丝绳的两端固定连接，两根钢丝绳构成环绕第一绳轮和第二绳轮的结构，所述钢丝绳对第一绳轮和第二绳轮的牵引力方向分别处于第一绳轮和第二绳轮所在的平面内。

本申请通过驱动机构驱动第一绳轮转动，进而使一根钢丝绳牵引第二绳轮转动实现大臂和小臂的相对转动，一根钢丝绳实现肌力的效果；同时另一根钢丝绳为第二绳轮的转动提供阻力，实现肌张力的效果，由此实现肌张力仿生的功能；可以通过对肌力和肌张力的测量获取相应的研究数据，满足临床实验、康复医疗等领域对肌张力仿生的需求。

优选地，所述驱动机构包括电机、与电机的输出端同轴配合的减速机，所述减速机的输出端与第一绳轮同轴固接。

优选地，所述驱动机构还包括固定减速机的安装座，所述安装座包括用于固定驱动机构的固定板和与固定板垂直的安装板，所述减速机固定于固定板上，减速机的输出端穿过固定板连接第一绳轮。

优选地，所述固定板朝向第二绳轮的一端垂直设置有第一张紧板，所述第一张紧板上固定有两个与第一绳轮共面的张紧螺杆，两个钢丝绳分别穿过两个张紧螺杆与第一绳轮固定连接。

优选地，所述关节包括设置于大臂下端的转轴，所述转轴上套设有连接块和第二绳轮，所述连接块与小臂的上端固定配合，所述转轴表面至少与第二绳轮和连接块配合的位置设置有凸键，所述转轴两端分别与大臂两侧沿周向自由配合。

优选地，所述大臂包括两个相对设置的大臂挡板，所述转轴两端分别与两侧的大臂挡板配合，所述小臂包括两个相对设置且与大臂挡板平行的小臂挡板，所述连接块的两端分别与两侧的小臂挡板固定连接。

优选地，所述大臂上还设置有处于第一绳轮和第二绳轮之间的第二张紧板，第二张紧板两侧分别与两侧的大臂挡板固定连接，所述第二张紧板上设置有两个与第二绳轮处于同一平面的张紧螺杆，两个钢丝绳分别穿过第二张紧板上的张紧螺杆与第二绳轮固定连接。

优选地，所述关节还包括固定在大臂挡板上与转轴同轴配合的角度传感器。