CN108309696A - 一种康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,一根连接杆中部铰接在安装板上,一端与支撑立板铰接;至少一个拉簧安装在两个拉簧安装座之间,一个拉簧安装座铰接所述连接杆的另一端,另一个拉簧安装座与弹簧调节螺杆一端螺纹连接;弹簧调节螺杆的另一端通过拉簧安装轴中心通孔并进行轴向限位,拉簧安装轴与安装板铰接;另一根连接杆一端铰接在安装板上,一端与支撑立板铰接,两根连接杆与支撑立板和安装板构成平行四连杆结构。本发明能够在患者穿戴前快速收起来,不会影响患者穿戴安全服,当患者穿戴好安全服后,再快速放下,配合患者重心进行自平衡的***,不会对患者造成负重,不会令患者产生不舒适感。
Description
技术领域
本发明涉及康复医疗机器人技术领域,具体为一种康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***。
背景技术
随着我国人口老龄化日趋严重,残疾人总数大,需要进行康复医疗的患者逐年增多。采用外骨骼机器人在跑步机上进行肢体康复训练的方式可以对肢体残疾患者进行有效的康复训练。外骨骼机器人是一种典型的助力装置,外骨骼装置本身结构复杂而沉重,如果直接穿在患者身上,会成为患者的负担,不利于患者进行康复训练。因此需要一套康复机器人动态悬浮***,使得机构自身保持平衡不会因为自身重力对患者造成负担。
现有的外骨骼装置大多与立柱或地面刚性连接,运动过程中外骨骼机构重心保持不动。然而在康复训练中,人体在运动过程中重心高度不断变化,由于重心不匹配,患者会产生不舒适感。因此需要自平衡的动态悬浮***可以随人体重心运动。但是,由于跑步机空间有限,而现有的动态悬浮***体积较大,不利于患者康复训练前进行安全服的穿戴。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,在患者穿戴前,先将动态悬浮***快速收起来,不会影响患者穿戴安全服。当患者穿戴好安全服后,再将动态悬浮***快速放下来,配合患者重心进行自平衡的***,不会对患者造成负重,不会对患者产生不舒适感。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,包括连接杆、拉簧安装座、拉簧、弹簧调节螺杆、支撑立板和安装板。
两根连接杆中的一根中部铰接在安装板上,一端与支撑立板铰接;至少一个拉簧安装在两个拉簧安装座之间,一个拉簧安装座铰接所述连接杆的另一端,另一个拉簧安装座与弹簧调节螺杆一端螺纹连接;所述的弹簧调节螺杆的另一端通过拉簧安装轴中心通孔并进行轴向限位,所述的拉簧安装轴与安装板铰接;两根连接杆中的另一根一端铰接在安装板上,一端与支撑立板铰接;以上所述铰接的铰接轴相互平行,所述的两根连接杆与支撑立板和安装板构成平行四连杆结构。
所述的安装板上端固连一个固定杆,限制所述的连接杆向上转动时的转动角度。
所述连接拉簧的连接杆为Z字形结构,连接杆与安装板之间的铰接轴位于连接支撑立板的Z字形结构一侧,Z字形结构的另一侧在拉簧作用下带动连接杆转动,并最终被所述的固定杆限位。
所述的安装板为两块,通过若干固定轴平行固定;所述的连接杆铰接在两块安装板之间。
所述的连接杆通过圆锥滚子轴承与铰接轴构成滚动副;所述的铰接轴通过弹垫、平垫和六角螺母固连在安装板上。
所述的拉簧安装座分别与一个拉簧安装轴固连,连接杆和一个拉簧安装轴之间通过两个有挡边圆柱滚子轴承构成一对滚动副;另一个拉簧安装轴与安装板之间通过圆锥滚子轴承构成一对滚动副。
本发明的有益效果是:采用安装板、连接杆和支撑立板组成的平行四连杆结构以及拉簧、弹簧调节螺杆和拉簧安装座的组合设计。平行四连杆结构设计使得***在运动过程中支撑立板始终保持竖直,并且由于连接杆采用Z字形特殊结构,使得机构在水平位置和竖直位置均有力臂,其中水平位置保持力平衡,竖直位置不会失稳而落下,有效的防止连接杆采用直线结构平衡不稳定问题,患者穿戴前,动态悬浮***能被快速收起,不影响患者穿戴安全服;患者训练前,动态悬浮***能被快速放下;患者训练时,动态悬浮***配合患者重心进行自平衡的***,保证悬浮***与患者重心相匹配,不会为患者造成负重,不会对患者产生不舒适感。
本套***可根据需要连续调节拉簧的伸长量,调节预紧力,从而实现机构平衡力的线性连续调节,有效解决了由于加工制造导致的重量和刚度误差,造成无法实现力平衡的问题。
附图说明
图1为本发明的侧视立体图;
图2为本发明水平放置时的纵向剖视图;
图3为本发明水平放置时通过第一铰链点和第二铰链点的剖视仰视图;
图4为本发明水平放置时通过第三铰链点和第四铰链点的剖视俯视图;
图5为本发明通过第五铰链点的剖视图;
图6为本发明通过第六铰链点的剖视图;
图7为本发明竖直放置时的竖直方向剖视图
图8为本发明水平放置时的仰视图
图中,1-有挡边圆柱滚子轴承,2-圆锥滚子轴承,3-六角螺母,4-内六角螺钉,5-平垫A,6-弹垫A,7-孔用弹性挡圈,8-轴用弹性挡圈,9-弹垫B,10-平垫B,11-连接杆A,12-连接杆B,13-拉簧安装座A,14-轴A,15-轴B,16-拉簧安装轴A,17-拉簧安装座B,18-拉簧,19-拉簧安装轴B,20-弹簧调节螺杆,21-固定轴,22-连接板A,23- 支撑立板,24-安装板A,25-安装板B,26-垫圈B,27-垫圈C。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明包括但不仅限于下述实施例。
所述的康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***由有挡边圆柱滚子轴承1、圆锥滚子轴承2、六角螺母3、内六角螺钉4、平垫A 5、弹垫A 6、孔用弹性挡圈7、轴用弹性挡圈8、弹垫B 9、平垫B 10、连接杆A 11、连接杆B 12、拉簧安装座A 13、轴A 14、轴 B 15、拉簧安装轴A 16、拉簧安装座B 17、拉簧18、拉簧安装轴B 19、弹簧调节螺杆 20、固定轴21、连接板22、支撑立板23、安装板A 24、安装板B 25、垫圈B 26、垫圈C 27组成。
如图1,安装板A 24和安装板B在对应位置有固定安装孔,通过固定轴21定位并通过固定轴21两端的六角螺母3、弹垫B 9和平垫B 10进行固定,保持安装板A 24和安装板B25平行和固定牢靠。
如图1,两块连接板A 22与支撑立板23通过内六角螺钉4、平垫A 5、弹垫A 6固定连接,连接杆A 11一端与连接板22铰链连接,铰接点称为第一铰接点。连接杆A 11另一端与安装板A 24和安装板B 25铰链连接,铰接点称为第二铰接点。连接杆B 12一端与连接板22铰链连接,铰接点称为第三铰接点。连接杆B 12另一端与安装板A 24和安装板B 25铰链连接,铰接点称为第四铰接点。其中第一铰接点到第二铰接点的距离与第三铰接点到第四铰接点的距离相等,第一铰接点到第三铰接点的距离与第二铰接点到第四铰接点的距离相等,因此安装板A 24和安装板B 25通过连接杆A 11、连接杆B 12、和两块连接板22组成平行四连杆结构。平行四连杆机构的特点为相对杆始终保持平行﹐且两连杆的角位移﹑角速度和角加速度也始终相等。当安装板A 24和安装板B 竖直固定时,两块连接板A 22与支撑立板23始终保持竖直。
如图3为通过第一铰接点和第二铰接点的剖视图。轴A 14与连接板22固定连接,连接杆B 12和轴A 14之间通过圆锥滚子轴承2和垫圈B 26构成一对滚动副,形成第一铰接点。同样轴B 15与安装板A 24和安装板B 25固定连接,连接杆B 12和轴B 15之间通过圆锥滚子轴承2和垫圈C 27构成一对滚动副,形成第二铰接点。
如图4为通过第三铰接点和第四铰接点的剖视图,轴A 14与连接板22固定连接,连接杆A 11和轴A 14之间通过圆锥滚子轴承2和垫圈B 26构成一对滚动副,形成第三铰接点。同样轴B 15与安装板A 24和安装板B 25固定连接,连接杆B 12和轴B 15之间通过圆锥滚子轴承2和垫圈C 27构成一对滚动副,形成第四铰接点。
如图5为通过第五铰接点的剖视图,拉簧安装座A 13与拉簧安装轴A 16固定连接,连接杆A 11和拉簧安装轴A 16之间通过两个有挡边圆柱滚子轴承1构成一对滚动副,形成第五铰接点,其中有挡边圆柱滚子轴承1两端通过孔用弹性挡圈7、轴用弹性挡圈8 进行轴向定位。
如图6为通过第六铰接点的剖视图,安装板A 24、安装板B 25和拉簧安装轴B 19之间通过两个圆锥滚子轴承2构成一对滚动副,形成第六铰接点。
拉簧安装轴B 19中心含有通孔,弹簧调节螺杆20含有螺纹的一端从通孔中间穿过,并且弹簧调节螺杆20和拉簧安装轴B 19通过另一端的圆柱凸台进行轴向限位,圆柱凸台的端部含有六方凸台,可利用棘轮扳手旋转弹簧调节螺杆20。拉簧安装座B 17中心含有螺纹孔,与弹簧调节螺杆20形成一对丝杆副。当旋转弹簧调节螺杆20时,拉簧安装座B 17可沿着轴向移动。
拉簧18一端与拉簧安装座A13上通孔相连,另一端与拉簧安装座B 17上通孔相连。通过棘轮扳手旋转弹簧调节螺杆20使拉簧安装座B 17沿着弹簧调节螺杆20轴向移动,可调节拉簧18的伸长量,从而调节预紧力,使得机构水平位置保持力平衡,从而实现线性连续平衡力调节,有效解决了由于加工制造原因,导致重量和刚度误差,造成无法实现力平衡的问题。
如图7由于连接杆B 12为Z字形结构,当机构处于竖直时,拉簧18对第四铰接点的产生的力矩使得连接杆B 12靠紧固定轴21,使机构不会失稳而落下。
因此通过安装板A 24和安装板B 25通过连接杆A 11、连接杆B 12、和两块连接板22组成平行四连杆结构,使得两块连接板A 22与支撑立板23始终保持竖直。通过连接杆B12为Z字形结构设计,使得水平位置和竖直位置拉簧18均对机构产生力矩。并且弹簧调节螺杆20和拉簧安装座B 17的组合设计,只需旋转弹簧调节螺杆20可方便的调节拉簧18拉力,使得水平位置保持力平衡,竖直位置又不会失稳。有效的防止连接杆采用直线结构竖直位置平衡不稳定问题。
Claims (6)
1.一种康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,包括连接杆、拉簧安装座、拉簧、弹簧调节螺杆、支撑立板和安装板,其特征在于:两根连接杆中的一根中部铰接在安装板上,一端与支撑立板铰接;至少一个拉簧安装在两个拉簧安装座之间,一个拉簧安装座铰接所述连接杆的另一端,另一个拉簧安装座与弹簧调节螺杆一端螺纹连接;所述的弹簧调节螺杆的另一端通过拉簧安装轴中心通孔并进行轴向限位,所述的拉簧安装轴与安装板铰接;两根连接杆中的另一根一端铰接在安装板上,一端与支撑立板铰接;以上所述铰接的铰接轴相互平行,所述的两根连接杆与支撑立板和安装板构成平行四连杆结构。
2.根据权利要求1所述的康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,其特征在于:所述的安装板上端固连一个固定杆,限制所述的连接杆向上转动时的转动角度。
3.根据权利要求2所述的康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,其特征在于:所述连接拉簧的连接杆为Z字形结构,连接杆与安装板之间的铰接轴位于连接支撑立板的Z字形结构一侧,Z字形结构的另一侧在拉簧作用下带动连接杆转动,并最终被所述的固定杆限位。
4.根据权利要求1所述的康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,其特征在于:所述的安装板为两块,通过若干固定轴平行固定;所述的连接杆铰接在两块安装板之间。
5.根据权利要求1所述的康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,其特征在于:所述的连接杆通过圆锥滚子轴承与铰接轴构成滚动副;所述的铰接轴通过弹垫、平垫和六角螺母固连在安装板上。
6.根据权利要求1所述的康复机器人四连杆弹簧式动态悬浮***,其特征在于:所述的拉簧安装座分别与一个拉簧安装轴固连,连接杆和一个拉簧安装轴之间通过两个有挡边圆柱滚子轴承构成一对滚动副;另一个拉簧安装轴与安装板之间通过圆锥滚子轴承构成一对滚动副。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
CB02 | Change of applicant information |
Address after: 710054 D503, 5 floor, Barry Plaza, 58 Yanta Road, Beilin District, Xi'an, Shaanxi Applicant after: AVIC CREATION ROBOT (XI'AN) Co.,Ltd. Address before: 523000 No. 17, No. 1, No. 14 industrial West Road, Songshan Lake high tech Industrial Development Zone, Dongguan, Guangdong, China. Applicant before: AVIC CHUANGSHI ROBOT (DONGGUAN) CO.,LTD. |
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CB02 | Change of applicant information | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |