[发明专利]一种重力平衡仿生上肢康复机器人

说明书

本发明公开了一种重力平衡仿生上肢康复机器人，该装置包括安装支架，上臂组件，前臂组件，手部组件，弹簧装置。所述安装支架主要由底座，固定基座，升降架和旋转臂组成；所述上臂组件包括：上臂和肩部驱动电机；所述前臂组件包括：前臂，肘部驱动电机，弹性移动型单元和前臂固定环；所述手部组件包括：手柄和腕部驱动电机；所述弹簧装置包括：弹簧，转向装置和绳。前臂经弹性移动型单元连接仿生人体上肢前臂生物形态，提高人机交互运动时适应性与协同性。弹簧装置可实现该装置重力平衡，减轻该装置重力对人体上肢康复运动影响，降低驱动成本，保证安全性。

技术领域:

本发明涉及康复医疗器械领域，具体涉及一种重力平衡仿生上肢康复机器人。

技术背景:

中国人口基数庞大，脑卒中和外伤造成的偏瘫患者数量众多，目前，理疗康复是最有效的治疗方法，但康复过程需要理疗师手动辅助患者实现康复动作，这对理疗师的劳动强度要求太高，因此，康复机器人成为康复理疗领域的首选。通过康复机器人的助力作用，可以在一定程度上辅助或者替代医生开展持续有效的康复训练，对于恢复患者肢体运动功能具有重要作用。上肢康复机器人是一种可以穿戴，以人为主，机器为辅的人机一体化机械装置，具有复杂的人机结合技术，适应性、舒适性和安全性是人机交互系统中最重要因素。因此，通过分析上肢运动特点，根据上肢生物形态，从仿生学角度设计上肢康复机器人结构，使上肢康复机器人具有良好的适应性、舒适性和安全性。此外，由于上肢康复机器人自重较大，关节电机大部分能量消耗于克服上肢康复机器人自身重力，控制难度较大，上肢康复机器人动态性能较差。因此，重力平衡装置可以使整个系统维持静态全部或者部分平衡，系统以很小的驱动运行，极大程度上降低了驱动成本并保证了安全性。

基于上述背景，迫切需要一种重力平衡仿生上肢康复机器人，以实现仿生上肢康复机器人自身重力平衡。

发明内容:

本发明的目的是为了设计更贴合人体上肢生物形态的仿生上肢康复机器人，并减轻了上肢康复机器人自身重力对人体上肢康复运动的影响，降低了驱动成本，保证了安全性。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现：

一种重力平衡仿生上肢康复机器人，包括：安装支架，上臂组件，前臂组件，手部组件，一级弹簧装置，二级弹簧装置。

所述安装支架主要由底座，固定基座，升降架和旋转臂组成。所述固定基座安装在底座上，所述升降架连接固定基座，所述旋转臂连接升降架。

所述上臂组件包括：上臂和肩部驱动电机。所述上臂与旋转臂之间由肩部屈/伸关节相连，所述肩部驱动电机安装在肩关节的转动轴线上。

所述前臂组件包括：一级前臂，二级前臂，肘部驱动电机，一级弹性移动型单元，二级弹性移动型单元，一级前臂固定环和二级前臂固定环，所述一级前臂与上臂之间由肘部屈/伸关节相连，所述肘部驱动电机安装在肘关节的转动轴线上，所述二级前臂由一级弹性移动型单元及二级弹性移动型单元并联连接一级前臂，所述一级前臂固定环安装在一级弹性移动型单元上，所述二级前臂固定环安装在二级弹性移动型单元上。

所述手部组件包括：手柄和腕部驱动电机。所述手柄与二级前臂之间由腕部屈/伸关节相连，所述腕部驱动电机安装在腕关节的转动轴线上。

优选的是，所述一级弹簧装置包括：一级弹簧，一级转向装置一，一级转向装置二和一级绳，所述一级弹簧安装在固定基座上端，所述一级转向装置一及一级转向装置二固定在旋转臂上方，所述一级绳一端固定在一级弹簧上，一端通过一级转向装置一及一级转向装置二固定在一级前臂上。

优选的是，所述二级弹簧装置包括：二级弹簧，二级转向装置和二级绳，所述二级弹簧安装在二级弹性移动型单元下方，所述二级转向装置固定在一级前臂上端，所述二级绳一端固定在二级弹簧上，一端通过二级转向装置固定在上臂上端。