[发明专利]基于套索驱动的可穿戴式柔性上肢康复机器人

摘要

本发明公开了一种基于套索驱动的可穿戴式柔性上肢康复机器人，属于机器人领域。它包括穿戴于人体手部的柔性手部模块、穿戴于人体前臂的柔性前臂模块、穿戴于人体上臂的柔性上臂模块、以及套索驱动模块；套索驱动模块通过套索分别与柔性手部模块、柔性前臂模块、以及柔性上臂模块相连接，并传递驱动力；柔性手部模块、柔性前臂模块、以及柔性上臂模块分别装有惯性传感器，用于实时测量人体上肢姿态；套索驱动模块安装有弹簧和力传感器，用于增加系统柔顺性，并实时测量驱动力；本专利提供了一种采用柔性材料做成的可穿戴式康复机器人，能完成左手或右手的肘关节和腕关节的康复训练，实现了轻量化设计，提升了训练过程的舒适性和安全性。

主权项

1.一种基于套索驱动的可穿戴式柔性上肢康复机器人，其特征在于，该机器人包括依次连接的柔性手部模块（1）、柔性前臂模块（2）、柔性上臂模块（3）、以及套索驱动模块（4），所述套索驱动模块（4）还分别与柔性手部模块（1）和柔性前臂模块（2）连接；所述套索驱动模块（4）包括第一腕部驱动单元（41）、第二腕部驱动单元（45）、第三腕部驱动单元（42）、第四腕部驱动单元（46）、第一肘部驱动单元（43）以及第二肘部驱动单元（44）；所述6个驱动单元结构完全相同，具体结构如下：包括驱动电机（4101）、底座（4102）、丝杠（4109）、第一光轴（4103）、第二光轴（4111）、第一压缩弹簧（4107）、第二压缩弹簧（4112）、滑块（4104）、预紧螺栓（4105）、移动台（4106）、力传感器（4108）以及联轴器（4110）；所述丝杠（4109）安装在底座（4102）中部，第一光轴（4103）和第二光轴（4111）安装于丝杠（4109）两侧，所述驱动电机（4101）固定安装在底座（4102）的第一端，电机转轴通过联轴器（4110）与丝杠（4109）固定连接，所述移动台（4106）中间开有螺纹孔，并与丝杠（4109）相互旋合，移动台（4106）和滑块（4104）两侧开有光孔，并与第一光轴（4103）、第二光轴（4111）相配合的，所述第一压缩弹簧（4107）穿过第一光轴（4103）后安装在滑块（4104）和移动台（4106）之间，第二压缩弹簧（4112）穿过第二光轴（4111）后安装在滑块（4104）和移动台（4106）之间；所述力传感器（4108）的一端与滑块（4104）固定连接，另一端与预紧螺栓（4105）相互旋合；所述柔性上臂模块（3）包括柔性上臂环（31）、第一上臂套管固定件（35）、第一上臂套管（36）、第二上臂套管固定件（33）、第二上臂套管（32）以及上臂惯性传感器（34）；所述第一上臂套管固定件（35）和第二上臂套管固定件（33）分别固定安装在柔性上臂环（31）的左侧和右侧；所述第一上臂套管（36）的一端与第一上臂套管固定件（35）连接，另一端与上述第一肘部驱动单元（43）中底座（4102）的第二端相连；所述第二上臂套管（32）的一端与第二上臂套管固定件（33）连接，另一端与上述第二肘部驱动单元（44）中底座（4102）的第二端相连；所述上臂惯性传感器（34）固定安装在柔性上臂环（31）的前侧；所述柔性前臂模块（2）包括柔性前臂环（25）、第一前臂钢丝索固定件（28）、第一前臂钢丝索（29）、第二前臂钢丝索固定件（22）、第二前臂钢丝索（24）、第一前臂套管固定件（214）、第一前臂套管（213）、第二前臂套管固定件（27）、第二前臂套管（26）、第三前臂套管固定件（211）、第三前臂套管（210）、第四前臂套管固定件（21）、第四前臂套管（23）以及前臂惯性传感器（212）；所述第一前臂套管固定件（214）、第二前臂套管固定件（27）、第三前臂套管固定件（211）和第四前臂套管固定件（21）分别固定安装在柔性前臂环（25）的前侧、后侧、左侧和右侧；所述第一前臂套管（213）的一端与第一前臂套管固定件（214）连接，另一端与上述第一腕部驱动单元（41）中底座的第二端相连；所述第二前臂套管（26）的一端与第二前臂套管固定件（27）连接，另一端与上述第二腕部驱动单元（45）中底座的第二端相连；所述第三前臂套管（210）的一端与第三前臂套管固定件（211）连接，另一端与上述第三腕部驱动单元（42）中底座的第二端相连；所述第四前臂套管（23）的一端与第四前臂套管固定件（21）连接，另一端与上述第四腕部驱动单元（46）中底座的第二端相连；所述第一前臂钢丝索固定件（28）和第二前臂钢丝索固定件（22）分别固定安装在柔性前臂环（25）的左侧和右侧；所述第一前臂钢丝索（29）的一端与第一前臂钢丝索固定件（28）连接，另一端穿过柔性上臂模块（3）中的第一上臂套管（36）后与第一肘部驱动单元（43）中的预紧螺栓（4105）连接；所述第二前臂钢丝索（24）的一端与第二前臂钢丝索固定件（22）连接，另一端穿过柔性上臂模块（3）中的第二上臂套管（32）后与第二肘部驱动单元（44）中的预紧螺栓连接 ；所述前臂惯性传感器（212）固定安装在柔性前臂环（25）的前侧；所述柔性手部模块（1）包括柔性手套（11）、第一手部钢丝索固定件（18）、第一手部钢丝索（15）、第二手部钢丝索固定件（110）、第二手部钢丝索（14）、第三手部钢丝索固定件（17）、第三手部钢丝索（16）、第四手部钢丝索固定件（12）、第四手部钢丝索（13）以及手部惯性传感器（19）；所述第一手部钢丝索固定件（18）、第二手部钢丝索固定件（110）、第三手部钢丝索固定件（17）和第四手部钢丝索固定件（12）分别固定安装在柔性手套（11）的前侧、后侧、左侧和右侧；所述第一手部钢丝索（15）的一端与第一手部钢丝索固定件（18）连接，另一端穿过柔性前臂模块（2）中的第一前臂套管（213）后，与第一腕部驱动单元（41）的预紧螺栓连接；所述第二手部钢丝索（14）的一端与第二手部钢丝索固定件（110）连接，另一端穿过柔性前臂模块（2）中的第二前臂套管（26）后，与第二腕部驱动单元（45）的预紧螺栓连接；所述第三手部钢丝索（16）的一端与第三手部钢丝索固定件（17）连接，另一端穿过柔性前臂模块（2）中的第三前臂套管（210）后，与第三腕部驱动单元（ 42）的预紧螺栓连接；所述第四手部钢丝索（13）的一端与第四手部钢丝索固定件（12）连接，另一端穿过柔性前臂模块（2）中的第四前臂套管（23 ）后，与第四腕部驱动单元（46）的预紧螺栓连接；所述手部惯性传感器（19）固定安装在柔性手套（11）的前侧。