CN108836755A - 一种康复机器人的髋关节驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种康复机器人的髋关节驱动装置,涉及康复机器人领域,包括机器人大腿、传动螺杆、驱动装置、髋部横杆;所述机器人大腿的顶端设有大腿第二连接端和大腿第三连接端,所述髋部横杆水平设置,所述大腿第二连接端与所述髋部横杆的前端通过旋转轴转动连接;所述传动螺杆的一端与所述髋部横杆的后端通过旋转轴转动连接,所述传动螺杆的另一端与所述大腿第三连接端通过旋转轴转动连接;所述驱动装置包括驱动电机和传动机构,所述驱动电机的输出轴通过所述传动机构连接所述螺杆。本发明的优点在于:通过驱动电机带动传动螺杆,可以快速简单地带动髋关节运动。
Description
技术领域
本发明涉及康复机器人领域,尤其涉及一种康复机器人的髋关节驱动装置。
背景技术
我国每年由脑卒中、脑外伤、人口老龄化等因素造成的下肢运动功能受损的患者不断增多,传统的人工康复治疗效率较低,治疗师劳动强度大,无法满足康复治疗的要求。康复机器人基于神经可塑性原理,通过大量重复和有针对性的步态训练,逐步恢复患者受损部位的功能,提升患者的康复进程,可用于由疾病或者意外伤害造成的运动受限的患者进行康复治疗。现有的康复机器人大多设备功能单一,其应用范围仅限于局部关节的康复,没有能够实现腿部各个关节康复的集成产品,并且现有产品的智能化和自动化程度不高,康复训练的成本较高,只有很少的患者能够得到充分的治疗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:现有的康复机器人缺少可以快速简单地带动髋关节运动的驱动装置。
本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的:一种康复机器人的髋关节驱动装置,包括机器人大腿(1)、传动螺杆(3)、驱动装置(4)、髋部横杆(7);
所述机器人大腿(1)的顶端设有大腿第二连接端(12)和大腿第三连接端(13),所述髋部横杆(7)水平设置,所述大腿第二连接端(12)与所述髋部横杆(7)的前端通过旋转轴转动连接;
所述传动螺杆(3)包括螺杆外套(31)和螺杆(32);所述螺杆外套(31)的一端与所述髋部横杆(7)的后端通过旋转轴转动连接,所述螺杆外套(31)内固定有螺母;所述螺杆(32)的一端从所述螺杆外套(31)的另一端穿入所述螺杆外套(31)内并与所述螺母螺纹连接,所述螺杆(32)的另一端与所述大腿第三连接端(13)通过旋转轴转动连接;
所述驱动装置(4)包括驱动电机(41)和传动机构(42),所述驱动电机(41)的输出轴通过所述传动机构(42)连接所述螺杆(32)。
作为优化的技术方案,所述大腿第二连接端(12)位于所述机器人大腿(1)的顶部正上方,所述大腿第三连接端(13)位于所述机器人大腿(1)的顶部后侧。便于带动康复机器人的髋关节运动。
作为优化的技术方案,所述驱动电机(41)连接控制***。实现自动化控制,操作简单。
作为优化的技术方案,所述传动机构(42)包括第一齿轮(421)、齿轮同步带(422)、第二齿轮(423),所述驱动电机(41)的输出轴与所述第一齿轮(421)连接,所述第一齿轮(421)通过所述齿轮同步带(422)连接所述第二齿轮(423),所述第二齿轮(423)连接所述螺杆(32)。
作为优化的技术方案,所述驱动装置(4)还包括电机支架(43),所述电机支架(43)与所述螺杆外套(31)固定连接,所述驱动电机(41)与所述电机支架(43)固定连接。
作为优化的技术方案,所述机器人大腿(1)包括动力装置(100)、大腿伸缩杆(200)、大腿外套(300);
所述大腿伸缩杆(200)包括第一支座(201)、第一竖直杆(203)、第一丝杆(204);
所述第一支座(201)上设有上下贯穿的第一通孔(2011);所述第一竖直杆(203)固定在所述第一支座(201)底端,所述第一竖直杆(203)上开设有前后贯通的第一长条形通槽(2031),所述第一竖直杆(203)底端设有上下贯穿的第二通孔(2032),所述第二通孔(2032)与所述第一长条形通槽(2031)贯通;所述第一丝杆(204)从上至下依次穿过第一通孔(2011)、第一长条形通槽(2031)和第二通孔(2032);
所述第一丝杆(204)位于所述第一支座(201)上方的部分连接所述动力装置(100);
所述大腿外套(300)包括大腿外套内壁(301)、第一连接件(302)、第一螺纹套筒(303);
所述大腿外套内壁(301)套在所述第一竖直杆(203)外,所述大腿外套内壁(301)上端固定所述第一连接件(302),所述第一螺纹套筒(303)通过所述第一连接件(302)与所述大腿外套内壁(301)连接,所述第一螺纹套筒(303)设置在所述第一长条形通槽(2031)内并与所述第一丝杆(204)螺纹连接;
所述大腿第二连接端(12)和大腿第三连接端(13)分别固定连接在所述大腿伸缩杆(200)的顶端。
作为优化的技术方案,所述第一竖直杆(203)侧面沿其长度方向设有第一刻度尺(2033)。方便观察机器人大腿的调节长度。
作为优化的技术方案,所述大腿伸缩杆(200)还包括第一支撑板(202),所述第一支撑板(202)固定连接在所述第一支座(201)的侧面,所述动力装置(100)固定连接在所述第一支撑板(202)上。
作为优化的技术方案,所述动力装置(100)包括电机(101)、主动带轮(102)、同步带(103)、被动带轮(104);所述电机(101)的输出轴与所述主动带轮(102)连接,所述主动带轮(102)通过所述同步带(103)连接所述被动带轮(104)。
作为优化的技术方案,所述电机(101)连接控制***。实现自动化控制,操作简单。
本发明的优点在于:通过驱动电机带动传动螺杆,可以快速简单地带动髋关节运动;通过电机带动丝杆,可以快速准确地调节大腿腿长;自动化程度高,操作简单,易于控制。
附图说明
图1是本发明实施例康复机器人的髋关节驱动装置的结构示意图。
图2是本发明实施例传动螺杆和驱动装置的结构示意图。
图3是本发明实施例大腿伸缩杆的结构示意图。
图4是本发明实施例大腿外套上端的局部剖面图。
图5是本发明实施例动力装置的剖面图。
具体实施方式
如图1-5所示,一种康复机器人的髋关节驱动装置,包括机器人大腿1、传动螺杆3、驱动装置4、髋部横杆7。
机器人大腿1包括动力装置100、大腿伸缩杆200、大腿外套300。
大腿伸缩杆200包括第一支座201、第一支撑板202、第一竖直杆203、第一丝杆204。
第一支座201上设有上下贯穿的第一通孔2011;第一竖直杆203固定在第一支座201底端,第一竖直杆203上开设有前后贯通的第一长条形通槽2031,第一竖直杆203底端设有上下贯穿的第二通孔2032,第二通孔2032与第一长条形通槽2031贯通;第一丝杆204从上至下依次穿过第一通孔2011、第一长条形通槽2031和第二通孔2032。
第一通孔2011与第二通孔2032中线均为同一轴线,且半径相同,防止第一丝杆204在转动时晃动偏位。
第一竖直杆203侧面沿其长度方向设有第一刻度尺2033。
第一支撑板202固定在第一支座201的侧面,动力装置100通过固定螺栓固定在第一支撑板202上,防止运作时松动,第一丝杆204位于第一支座201上方的部分连接动力装置100。
大腿外套300包括大腿外套内壁301、第一连接件302、第一螺纹套筒303。
大腿外套内壁301套在第一竖直杆203外,大腿外套内壁301上端固定第一连接件302,第一连接件302与第一竖直杆203轴线相互垂直,第一螺纹套筒303通过第一连接件302与大腿外套内壁301连接,第一螺纹套筒303设置在第一长条形通槽2031内并与第一丝杆204螺纹连接。
第一螺纹套筒303与第一连接件302、第一连接件302与大腿外套内壁301的连接方式均为焊接,使得大腿外套300上下移动时大腿外套内壁301不易与第一螺纹套筒303断裂。
动力装置100包括电机101、主动带轮102、同步带103、被动带轮104、电机盒105;电机101连接控制***;电机101的输出轴与主动带轮102连接,主动带轮102通过同步带103连接被动带轮104,同步带103为齿轮同步带;固定在第一支撑板202上的动力装置100的被动带轮104连接第一丝杆204,固定在第二支撑板402上的动力装置100的被动带轮104连接第二丝杆404;电机盒105通过固定螺栓与电机101固定连接。
机器人大腿1的顶端设有大腿第二连接端12和大腿第三连接端13,大腿第二连接端12和大腿第三连接端13分别固定连接在大腿伸缩杆200的顶端并与大腿伸缩杆200为一体结构,大腿第二连接端12位于机器人大腿1的顶部正上方,大腿第三连接端13位于机器人大腿1的顶部后侧。
髋部横杆7水平设置,髋部横杆7的长度方向沿机器人大腿1的前后运动方向,大腿第二连接端12与髋部横杆7的前端通过旋转轴转动连接。
传动螺杆3包括螺杆外套31和螺杆32;螺杆外套31的一端与髋部横杆7的后端通过旋转轴转动连接,螺杆外套31内固定有螺母;螺杆32的一端从螺杆外套31的另一端穿入螺杆外套31内并与螺母螺纹连接,螺杆32的另一端与大腿第三连接端13通过旋转轴转动连接。
驱动装置4包括驱动电机41、传动机构42、电机支架43,驱动电机41的输出轴通过传动机构42连接螺杆32,电机支架43通过固定螺栓固定在螺杆外套31上,驱动电机41通过固定螺栓固定在电机支架43上,防止运作时松动。
驱动电机41连接控制***。
传动机构42包括第一齿轮421、齿轮同步带422、第二齿轮423,驱动电机41的输出轴与第一齿轮421连接,第一齿轮421通过齿轮同步带422连接第二齿轮423,第二齿轮423连接螺杆32。
控制***控制驱动电机41正转带动第一齿轮421转动,并通过齿轮同步带422传递给第二齿轮423,使得螺杆32转动,通过螺杆32的转动使得螺杆32相对螺母向螺杆外套31外移动,从而使传动螺杆3伸长,带动机器人大腿1向前运动;同样控制***控制驱动电机41反转,可以使传动螺杆3缩短,带动机器人大腿1向后运动;通过驱动电机41的正转与反转的配合带动康复机器人的髋关节运动。
控制***控制电机101正转带动主动带轮102转动,并通过同步带103传递给被动带轮104,使得第一丝杆204转动,通过第一丝杆204的转动使得第一螺纹套筒303相对第一丝杆204往上移动,从而使大腿外套300往上移动;同样控制***控制电机101反转,可使大腿外套300往下移动;通过控制***的初始输入对大腿腿长进行控制,实现自动化和快速准确地调节大腿腿长。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:包括机器人大腿(1)、传动螺杆(3)、驱动装置(4)、髋部横杆(7);
所述机器人大腿(1)的顶端设有大腿第二连接端(12)和大腿第三连接端(13),所述髋部横杆(7)水平设置,所述大腿第二连接端(12)与所述髋部横杆(7)的前端通过旋转轴转动连接;
所述传动螺杆(3)包括螺杆外套(31)和螺杆(32);所述螺杆外套(31)的一端与所述髋部横杆(7)的后端通过旋转轴转动连接,所述螺杆外套(31)内固定有螺母;所述螺杆(32)的一端从所述螺杆外套(31)的另一端穿入所述螺杆外套(31)内并与所述螺母螺纹连接,所述螺杆(32)的另一端与所述大腿第三连接端(13)通过旋转轴转动连接;
所述驱动装置(4)包括驱动电机(41)和传动机构(42),所述驱动电机(41)的输出轴通过所述传动机构(42)连接所述螺杆(32)。
2.如权利要求1所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述大腿第二连接端(12)位于所述机器人大腿(1)的顶部正上方,所述大腿第三连接端(13)位于所述机器人大腿(1)的顶部后侧。
3.如权利要求1所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述驱动电机(41)连接控制***。
4.如权利要求1所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述传动机构(42)包括第一齿轮(421)、齿轮同步带(422)、第二齿轮(423),所述驱动电机(41)的输出轴与所述第一齿轮(421)连接,所述第一齿轮(421)通过所述齿轮同步带(422)连接所述第二齿轮(423),所述第二齿轮(423)连接所述螺杆(32)。
5.如权利要求1所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述驱动装置(4)还包括电机支架(43),所述电机支架(43)与所述螺杆外套(31)固定连接,所述驱动电机(41)与所述电机支架(43)固定连接。
6.如权利要求1所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述机器人大腿(1)包括动力装置(100)、大腿伸缩杆(200)、大腿外套(300);
所述大腿伸缩杆(200)包括第一支座(201)、第一竖直杆(203)、第一丝杆(204);
所述第一支座(201)上设有上下贯穿的第一通孔(2011);所述第一竖直杆(203)固定在所述第一支座(201)底端,所述第一竖直杆(203)上开设有前后贯通的第一长条形通槽(2031),所述第一竖直杆(203)底端设有上下贯穿的第二通孔(2032),所述第二通孔(2032)与所述第一长条形通槽(2031)贯通;所述第一丝杆(204)从上至下依次穿过第一通孔(2011)、第一长条形通槽(2031)和第二通孔(2032);
所述第一丝杆(204)位于所述第一支座(201)上方的部分连接所述动力装置(100);
所述大腿外套(300)包括大腿外套内壁(301)、第一连接件(302)、第一螺纹套筒(303);
所述大腿外套内壁(301)套在所述第一竖直杆(203)外,所述大腿外套内壁(301)上端固定所述第一连接件(302),所述第一螺纹套筒(303)通过所述第一连接件(302)与所述大腿外套内壁(301)连接,所述第一螺纹套筒(303)设置在所述第一长条形通槽(2031)内并与所述第一丝杆(204)螺纹连接;
所述大腿第二连接端(12)和大腿第三连接端(13)分别固定连接在所述大腿伸缩杆(200)的顶端。
7.如权利要求6所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述第一竖直杆(203)侧面沿其长度方向设有第一刻度尺(2033)。
8.如权利要求6所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述大腿伸缩杆(200)还包括第一支撑板(202),所述第一支撑板(202)固定连接在所述第一支座(201)的侧面,所述动力装置(100)固定连接在所述第一支撑板(202)上。
9.如权利要求6所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述动力装置(100)包括电机(101)、主动带轮(102)、同步带(103)、被动带轮(104);所述电机(101)的输出轴与所述主动带轮(102)连接,所述主动带轮(102)通过所述同步带(103)连接所述被动带轮(104)。
10.如权利要求9所述的康复机器人的髋关节驱动装置,其特征在于:所述电机(101)连接控制***。
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