[发明专利]一种五自由度外骨骼式上肢康复机器人

摘要

本发明公开了一种五自由度外骨骼式上肢康复机器人，包括上肩关节旋转组件、上臂旋转组件、肘关节屈伸组件、前臂旋转组件、腕关节屈伸组件、手臂整体旋转组件和手臂整体高度调节箱；上肩关节旋转组件与上臂旋转组件连接；上臂旋转组件与肘关节屈伸组件连接；肘关节屈伸组件与前臂旋转组件连接；前臂旋转组件与腕关节屈伸组件连接；手臂整体旋转组件与上肩关节旋转组件连接；手臂整体旋转组件固定在手臂整体高度调节箱上。该机器人能够实现肩关节的旋转、上臂的内旋外旋、肘关节的屈伸、前臂的内旋外旋和腕关节的屈伸五个自由度的运动以及手臂竖直方向高度调整一个自由度的运动，提高康复运动的科学性、灵活性、有效性。

主权项

1.一种五自由度外骨骼式上肢康复机器人，其特征在于该康复机器人包括上肩关节旋转组件、上臂旋转组件、肘关节屈伸组件、前臂旋转组件、腕关节屈伸组件、手臂整体旋转组件和手臂整体高度调节箱；所述上肩关节旋转组件与上臂旋转组件连接；所述上臂旋转组件与肘关节屈伸组件连接；所述肘关节屈伸组件与前臂旋转组件连接；所述前臂旋转组件与腕关节屈伸组件连接；所述手臂整体旋转组件与上肩关节旋转组件连接；所述手臂整体旋转组件固定在手臂整体高度调节箱上；所述手臂整体高度调节箱包括高度调节箱支撑板、高度调节箱法兰盘、滑块、导轨、液压缸、箱体、脚蹬和电机；所述箱体内部安装有液压缸和脚蹬；所述导轨安装在箱体的内壁上；所述高度调节箱支撑板和滑块连接，滑块与导轨配合；所述高度调节箱支撑板通过高度调节箱法兰盘与液压缸连接；所述手臂整体旋转组件包括旋转轴、第一手臂整体旋转限位器、第二手臂整体旋转限位器、手臂整体旋转组件从动轮、手臂整体旋转组件支撑板、带底座轴承、连接键、手臂整体旋转组件角度位移编码器、手臂整体旋转组件角度位移编码器底座、手臂整体旋转组件角度位移编码器支架、手臂整体旋转组件主动轮、手臂整体旋转组件电机支架和手臂整体旋转组件电机；所述手臂整体旋转组件支撑板固定于高度调节箱支撑板上；所述第二手臂整体旋转限位器、手臂整体旋转组件角度位移编码器底座、手臂整体旋转组件电机支架和手臂整体旋转组件电机分别固定在手臂整体旋转组件支撑板上；手臂整体旋转组件电机的输出轴安装有手臂整体旋转组件主动轮，手臂整体旋转组件主动轮与手臂整体旋转组件角度位移编码器支架连接，手臂整体旋转组件主动轮与手臂整体旋转组件从动轮啮合；所述手臂整体旋转组件角度位移编码器分别与手臂整体旋转组件角度位移编码器底座和手臂整体旋转组件角度位移编码器支架连接；所述带底座轴承与高度调节箱支撑板连接；所述旋转轴与带底座轴承连接；所述旋转轴与第二法兰盘连接；所述第一手臂整体旋转限位器固定在旋转轴上；所述手臂整体旋转组件从动轮与旋转轴连接；所述上肩关节旋转组件包括第一法兰盘、上肩关节旋转轴、第一带座轴承、上肩关节顺时针旋转限位器、上肩关节逆时针旋转限位器、上肩关节主动轮、上肩关节从动轮、上肩关节电机支架、上肩关节电机、上肩关节支撑板、第二带座轴承、上肩关节角度位移编码器底座、上肩关节角度位移编码器和第二法兰盘；所述上肩关节顺时针旋转限位器和上肩关节逆时针旋转限位器的结构相同，均包括限位器底座和限位器挡板，限位器底座与限位器挡板接触，达到旋转限位的效果；所述第二法兰盘与旋转轴连接；所述上肩关节支撑板安装在第二法兰盘上；所述第一带座轴承、限位器底座、上肩关节角度位移编码器底座、上肩关节电机支架与上肩关节电机分别固定在上肩关节支撑板上；所述上肩关节电机的输出轴安装有上肩关节主动轮；所述上肩关节旋转轴与第一带座轴承连接；所述第一法兰盘与上肩关节旋转轴连接；所述限位器挡板与上肩关节旋转轴连接；所述上肩关节从动轮与上肩关节旋转轴连接；所述第二带座轴承与上肩关节旋转轴连接；所述上肩关节角度位移编码器安装在上肩关节角度位移编码器底座上，并与上肩关节旋转轴连接；所述上臂旋转组件包括上臂旋转第一连接件、上臂旋转滚珠、上臂旋转第二连接件、上臂旋转第三连接件、上臂旋转限位器、上臂旋转从动轮、上臂板、上臂电机、上臂电机支架、上臂角度位移编码器底座、上臂旋转主动轮、上臂角度位移编码器连接件、上臂角度位移编码器和上臂连接板；所述上臂板与第一法兰盘连接；所述上臂电机支架与上臂板连接，上臂电机固定在上臂电机支架上；所述上臂电机的输出轴与上臂旋转主动轮连接；所述上臂角度位移编码器底座与上臂电机支架连接；所述上臂角度位移编码器的测量端与上臂电机的输出轴通过上臂角度位移编码器连接件连接，上臂角度位移编码器的固定端固定在上臂角度位移编码器底座上；所述上臂旋转第二连接件与上臂板连接；所述上臂旋转第一连接件上安装有上臂旋转第二连接件和两个上臂旋转第三连接件，上臂旋转第二连接件位于两个上臂旋转第三连接件之间；所述上臂旋转第二连接件上具有两个凸台，凸台内分别安放有一排上臂旋转滚珠；上臂旋转滚珠与上臂旋转第一连接件接触，上臂旋转滚珠可在上臂旋转第二连接件内槽里滚动，进而使得上臂旋转第二连接件与上臂旋转第一连接件发生相对运动；两个上臂旋转第三连接件的楔形面分别与上臂旋转第二连接件两个凸台内的上臂旋转滚珠接触配合；所述上臂旋转从动轮固定在上臂旋转第一连接件上；上臂旋转限位器固定在上臂旋转从动轮上；所述上臂旋转从动轮与上臂旋转主动轮啮合；上臂旋转第一连接件的末端与上臂连接板连接；所述肘关节屈伸组件包括肘关节绳索固定件、肘关节第一屈伸限位器、肘关节角度位移编码器、肘关节角度位移编码器底座、肘关节旋转第一连接件、肘关节屈伸限位杆、肘关节第一驱动绳索、肘关节第二驱动绳索、肘关节旋转从动轮、肘关节旋转轴、肘关节前臂板和肘关节滑轨板；两个肘关节旋转第一连接件的一端与上臂连接板连接；所述肘关节旋转轴通过轴承与两个肘关节旋转第一连接件连接；所述肘关节旋转轴穿有肘关节前臂板和肘关节旋转从动轮，肘关节旋转从动轮与肘关节旋转轴连接；所述肘关节前臂板的一端与肘关节旋转从动轮连接；所述肘关节前臂板与肘关节滑轨板连接；所述肘关节第一驱动绳索的一端和肘关节第二驱动绳索的一端分别固定在肘关节旋转从动轮的两个轮上，并排安装；所述肘关节绳索固定件固定在上臂连接板上；肘关节第一驱动绳索的另一端和肘关节第二驱动绳索的另一端分别穿过肘关节绳索固定件与手臂整体高度调节箱中的电机连接；所述肘关节角度位移编码器底座固定在上臂连接板上；所述肘关节角度位移编码器的测量端与肘关节旋转轴连接，肘关节角度位移编码器的固定端固定在肘关节角度位移编码器底座上；所述肘关节第一屈伸限位器固定在上臂连接板上，肘关节屈伸限位杆与肘关节第一屈伸限位器连接；所述前臂旋转组件包括前臂旋转第一连接件、前臂旋转第二连接件、前臂旋转滚珠、前臂旋转第三连接件、前臂旋转限位器、前臂旋转从动轮、前臂连接板、前臂电机、前臂电机支架、前臂旋转主动轮、前臂角度位移编码器连接件、前臂角度位移编码器底座和前臂角度位移编码器；所述前臂电机支架与肘关节滑轨板连接，前臂电机固定在前臂电机支架上；所述前臂电机的输出轴与前臂旋转主动轮连接；所述前臂角度位移编码器底座与前臂电机支架连接；所述前臂角度位移编码器的测量端与前臂电机的输出轴通过前臂角度位移编码器连接件连接，前臂角度位移编码器的固定端固定在前臂角度位移编码器底座上；所述前臂旋转第三连接件与肘关节滑轨板连接；所述前臂旋转第一连接件上安装有前臂旋转第三连接件和两个前臂旋转第二连接件，前臂旋转第三连接件位于两个前臂旋转第二连接件之间；所述前臂旋转第三连接件上具有两个凸台，凸台内分别安放有一排前臂旋转滚珠；前臂旋转滚珠与前臂旋转第一连接件接触，前臂旋转滚珠可在前臂旋转第三连接件内槽里滚动，进而使得前臂旋转第三连接件与前臂旋转第一连接件发生相对运动；两个前臂旋转第二连接件的楔形面分别与前臂旋转第三连接件两个凸台内的前臂旋转滚珠接触配合；所述前臂旋转从动轮固定在前臂旋转第一连接件上；所述前臂旋转从动轮与前臂旋转主动轮啮合；前臂旋转限位器固定在前臂旋转从动轮上；所述前臂连接板与前臂旋转第一连接件连接；所述腕关节屈伸组件包括腕关节屈伸第一限位器、腕关节角度位移编码器底座、手柄、腕关节角度位移编码器、腕关节屈伸第二限位器、腕关节绳索固定件、腕关节第一驱动绳索、腕关节轴承、腕关节第二驱动绳索、腕关节旋转轴、腕关节旋转从动轮和腕关节限位杆；所述腕关节旋转轴通过两个腕关节轴承与前臂连接板连接；所述腕关节旋转轴与腕关节旋转从动轮连接；所述手柄穿在腕关节旋转轴上紧固在腕关节旋转从动轮上；所述腕关节第一驱动绳索的一端和腕关节第二驱动绳索的一端分别固定在腕关节旋转从动轮的两个轮上，并排安装；所述腕关节绳索固定件固定在前臂连接板上；腕关节第一驱动绳索的另一端和腕关节第二驱动绳索的另一端分别穿过腕关节绳索固定件与手臂整体高度调节箱中的电机连接；腕关节屈伸第二限位器固定在前臂连接板；所述腕关节限位杆与腕关节屈伸第二限位器连接；所述腕关节角度位移编码器底座固定在前臂连接板上；所述腕关节角度位移编码器的测量端与腕关节旋转轴连接，腕关节角度位移编码器的固定端固定在腕关节角度位移编码器底座上；所述腕关节屈伸第一限位器固定在前臂连接板上。