CN208448060U - 一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其包括固定杆、滑动杆、无极调节机构。无极调节机构包括锥齿轮轴系和丝杠副传动轴系。锥齿轮轴系包括锥齿轮轴、啮合的两个锥齿轮。锥齿轮轴一端安装在凹槽内，另一端延伸出固定杆外并形成旋转操作部。其中一个锥齿轮与锥齿轮轴同轴固定且通过锥齿轮轴驱动旋转。丝杠副传动轴系包括丝杠轴、丝杠轴深沟球轴承、螺母。丝杠轴一端同轴固定另一个锥齿轮，另一端螺合螺母并经由螺母伸入滑动杆内。丝杠轴深沟球轴承与丝杠轴配套，且安装在凹槽的内侧壁与丝杠轴之间。锥齿轮轴的操作部的旋转力，借助两个锥齿轮的啮合，传动至丝杠轴上，最终驱动螺母带动滑动杆相对固定杆移动。

Description

一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置

技术领域

本实用新型涉及医疗领域中的一种康复设备，具体是一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置。

背景技术

近年来我国肢体残疾人数在呈现不断递增趋势，患者接受康复训练的需求和供给存在巨大缺口。随着老龄化趋势的增加，老年人高发病带来的康复需求使得康复医疗行业的需求空间持续增加，传统的人工或简单的医疗设备已经不能满足患者的康复需求，而康复机器人可以减少人员陪护，而且更有成效地帮助病患实现康复，这也使得人们对于四肢康复设备如上下肢康复机器人的需求增大。

康复机器人本体与外骨骼机器人在主体结构上有诸多类似之处，多数通过将人肢体通过一定结构与机械肢体相固定，实现被动或者主动训练。目前市面上也出现了诸多类似产品，调研发现，存在以下2点技术方案：某些专利文献或者产品中，1是机械肢体长度固定无法调节；2是在滑动杆上一侧开若干等距螺纹或者光孔，通过旋转手柄或者弹性插销形式进行对准后调节。

固定机械肢体只是依据不同人大致划分了不同长度的机械肢体存在缺点：固定机械肢体长度无法满足小范围内不同身高人的使用要求、以及增加了产品的附件。

等距离孔长度调节是在滑动杆上一侧开若干等距螺纹或者光孔，通过旋转手柄或者弹性插销形式进行对准后调节；存在缺点：需要双孔对准，锁紧等动作过程，降低了操作效率。若干等距孔解决了不同尺寸肢体的要求，但存在对准，锁紧等动作过程，降低了操作效率。涉及无极长度调节极少。

实用新型内容

本实用新型解决技术问题：本实用新型涉及一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，仅需选择调节手柄，快速高效调节机器人四肢长度，保证机器人各肢体关节轴心与使用者肢体轴心同心，极大满足使用者的舒适度。

本实用新型所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其包括：固定杆；一端嵌入在固定杆的凹槽内并能沿固定杆的长度方向移动的滑动杆；驱动滑动杆相对固定杆移动的无极调节机构；所述无极调节机构包括锥齿轮轴系和丝杠副传动轴系；锥齿轮轴系包括：锥齿轮轴，其一端安装在凹槽内，另一端延伸出固定杆外并形成旋转操作部；以及安装在凹槽内的两个锥齿轮，其中一个锥齿轮与锥齿轮轴同轴固定且通过锥齿轮轴驱动旋转，两个锥齿轮啮合；丝杠副传动轴系包括：丝杠轴，其一端同轴固定另一个锥齿轮；与丝杠轴配套的丝杠轴深沟球轴承，其安装在凹槽的内侧壁与丝杠轴之间；以及螺母，其固定在滑动杆上且与丝杠轴的另一端螺合，丝杠轴的另一端经由螺母伸入滑动杆内；其中，锥齿轮轴的操作部的旋转力，借助两个锥齿轮的啮合，传动至丝杠轴上，最终驱动螺母带动滑动杆相对固定杆移动。

作为上述方案的进一步改进，丝杠轴上与丝杠轴深沟球轴承配合的区段直径大于与螺母配合的区段直径，也大于与相应锥齿轮配合的区段直径。

作为上述方案的进一步改进，所述丝杠副传动轴系还包括限位帽，限位帽固定在丝杠轴经由螺母伸入滑动杆内的一端上。

作为上述方案的进一步改进，所述锥齿轮轴系还包括与锥齿轮轴配套的锥齿轮轴深沟球轴承，锥齿轮轴深沟球轴承共轴安装在锥齿轮轴上且位于固定杆的外侧壁内。

进一步地，所述锥齿轮轴系还包括盖板，盖板安装在锥齿轮轴深沟球轴承的端面上。

进一步地，所述锥齿轮轴系还包括挡帽，挡帽安装在固定杆的外侧壁上用于遮挡锥齿轮轴深沟球轴承。

作为上述方案的进一步改进，所述丝杠副传动轴系还包括用于安装丝杠轴深沟球轴承的轴承座，轴承座固定在凹槽的内侧壁上。

进一步地，所述丝杠副传动轴系还包括端盖，端盖固定在丝杠轴承座面向锥齿轮的端面上。

作为上述方案的进一步改进，滑动杆的外侧壁上固定至少一条导引滑动杆移动的导轨。

进一步地，导轨上开设有横截面呈T型的滑槽，凹槽内固定与滑槽配合的T型导轨镶条。

本实用新型的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，能快速高效调节机器人四肢长度，保证机器人各肢体关节轴心与使用者肢体轴心同心，极大满足使用者的舒适度。

附图说明

图1为本实用新型适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置的透视图。

图2为本实用新型适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置的主视图。

图3为图2的左视剖面图。

图4为图2中沿剖线A-A的剖视图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，本实用新型的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置主要包括固定杆2、滑动杆1、无极调节机构这三大部分。滑动杆1的一端嵌入在固定杆2的凹槽内并能沿固定杆2的长度方向移动，无极调节机构驱动滑动杆1相对固定杆2沿固定杆2的长度方向移动。

请结合图2、图3及图4，所述无极调节机构主要包括锥齿轮轴系和丝杠副传动轴系两大部分。

锥齿轮轴系包括锥齿轮轴5、两个锥齿轮8、挡帽6、盖板4、锥齿轮轴深沟球轴承7。锥齿轮轴5一端安装在凹槽内，另一端延伸出固定杆2外并形成旋转操作部。两个锥齿轮8安装在凹槽内，其中一个锥齿轮8与锥齿轮轴5同轴固定且通过锥齿轮轴5驱动旋转，两个锥齿轮8啮合。锥齿轮轴深沟球轴承7与锥齿轮轴5配套，用于减少锥齿轮轴5转动时的摩擦系数，锥齿轮轴深沟球轴承7共轴安装在锥齿轮轴5上且位于固定杆2的外侧壁内。盖板4安装在锥齿轮轴深沟球轴承7的端面上。挡帽6安装在固定杆2的外侧壁上用于遮挡锥齿轮轴深沟球轴承7。盖板4和挡帽6可以择一设置，也可以同时设置，还可以都不设置，并非锥齿轮轴系的必要部件。

丝杠副传动轴系包括丝杠轴12、螺母13、丝杠轴深沟球轴承11、限位帽14、轴承座10、端盖9。丝杠轴12的一端同轴固定另一个锥齿轮8，丝杠轴深沟球轴承11与丝杠轴12配套，且安装在凹槽的内侧壁与丝杠轴12之间。螺母13固定在滑动杆1上且与丝杠轴12的另一端螺合，丝杠轴12的另一端经由螺母13伸入滑动杆1内。限位帽14固定在丝杠轴12经由螺母13伸入滑动杆1内的一端上。轴承座10用于安装丝杠轴深沟球轴承11，轴承座10固定在凹槽的内侧壁上，端盖9固定在丝杠轴承座10面向锥齿轮8的端面上。

锥齿轮轴5的操作部的旋转力，借助两个锥齿轮8的啮合，传动至丝杠轴12上，最终驱动螺母13带动滑动杆1相对固定杆2移动。为了提高丝杠轴12的传动稳定性，丝杠轴12上与丝杠轴深沟球轴承11配合的区段直径大于与螺母13配合的区段直径，也大于与相应锥齿轮8配合的区段直径。

为了提高滑动杆1的运动性能，凹槽的侧壁上固定至少一条导引滑动杆1移动的导轨16，导轨16上开设有横截面呈T型的滑槽，滑动杆1的外侧壁上固定与滑槽配合的T型导轨镶条15。

本实用新型以固定杆2为支撑，滑动杆1嵌入在固定杆2中，并可沿着固定杆2长度方向移动。两杆中心线设置两个共平面传动轴系，包含锥齿轮轴系和与其相垂直的丝杠副传动轴系，旋转带有滚花手柄的锥齿轮轴5，使两个锥齿轮8啮合转动，从而90°换向使梯形丝杠轴12转动，驱使丝杠轴螺母13带动滑动杆1移动，实现两杆间关节开孔间距长度的调节。而两杆底部设置T型组合的导轨16和T型导轨镶条15，保证相对滑动平稳性及平行导向。

所述锥齿轮轴系：以锥齿轮轴5为基础，其上固定设置锥齿轮8，两侧分别设置锥齿轮轴侧边轴承盖板4，锥齿轮轴深沟球轴承7，与固定杆2相连，保证转动同轴度。

所述丝杠副传动轴系：主要由梯形丝杠轴12与丝杠轴螺母13组成，丝杠轴螺母13与滑动杆1固定，梯形丝杠轴12作为核心零件，其靠设置在固定杆2上的梯形丝杠轴承座10作为支撑，并设置一对丝杠轴深沟球轴承11及端盖9进行径向支撑和端面限位，保证转动过程径向平稳和轴向无窜动；并在梯形丝杠轴12另一侧设置丝杠限位帽14，对丝杆轴螺母13进行移动限位，保证丝杠轴螺母13在安全设定的行程内轴向移动。

导轨16和T型导轨镶条15的组合，如图3的左视剖面图示，两T型导轨镶条15设置在固定杆2底部对称两侧，T型导轨16安装在滑动杆1底部中心位置。当然导轨16和T型导轨镶条15也可以反向安装，如凹槽的侧壁上固定至少一条导引滑动杆1移动的导轨16，导轨16上开设有横截面呈T型的滑槽，滑动杆1的外侧壁上固定与滑槽配合的T型导轨镶条15。

固定杆2的一侧可设置关节铰链孔，用于机器人的肢体各关节的连接，上侧安装固定杆盖板3，主要是防尘、对滑动杆侧边限位作用，截面形状为U型，底部铣阶梯台阶，用于T行导轨副的安装。

滑动杆1的一侧也可设置关节铰链孔，用于机器人的肢体各关节的连接，双侧设置激光雕刻刻度，可以显示两杆关节孔中心距离，方便操作者调节。

本实用新型的操作过程为：操作者逆时针或者顺时针旋转锥齿轮轴5一侧的滚花手柄，通过锥齿轮啮合传动及丝杠副的传动驱动滑动杆2相对固定杆1前进或后退一段距离，观测滑动杆1上指示刻度，直至调节到合适位置，操作完毕。

相对现有机器人肢体长度调节技术，本实用新型具有四肢长度在尺寸范围内的任意位置无极调节、通过刻度指引实现精确快速定位调节、结构移植和拓展性强，适用于康复机器人、外骨骼机器人、类人机器人领域等机械肢体调节领域。

综上所述，本实用新型的关键技术或者延伸技术如下：

1.无极长度调整，代替原有插孔式间断调节结构，可实现调节范围内的任意长度定位；

2.适用范围延伸：权利特征包括此结构康复机器人、外骨骼机器人髋膝关节间下肢、膝裸关节间下肢小腿、肩肘关节间上肢大臂、肘腕关节间上肢小臂的长度无极调节；

3.采用锥齿轮副90°转向以及梯型丝杠副为主轴系形式，合理利用杆件内部空间，并将旋转滚花手柄输出在外侧，方便操作；若有电控需要，锥齿轮轴外侧可以连接电机，以实现电控自动调节；保护范围同时包括用其他诸如滚珠丝杠副代替本专利中的梯型丝杠副；

4.采用便于拆卸的双导轨镶条与导轨，构成T型矩形导轨导向，方便拆装，相比较于复杂的V型、燕尾导轨，减少结构加工难度；

5.固定杆及滑动杆两侧分别设置关节铰链孔，用于机器人的肢体各关节的拓展连接；侧面上可以开孔用于安装其他固定肢体的护具支架、连杆铰链等结构；

6.激光刻标，操作者可依据刻度显示手动调节到合适长度位置；后续可以按照光栅或者磁栅尺等长度测量传感器，可升级为长度实时数字输出显示。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其包括：

固定杆(2)；

一端嵌入在固定杆(2)的凹槽内并能沿固定杆(2)的长度方向移动的滑动杆(1)；以及

驱动滑动杆(1)相对固定杆(2)移动的无极调节机构；

其特征在于：所述无极调节机构包括：

锥齿轮轴系，其包括：

锥齿轮轴(5)，其一端安装在凹槽内，另一端延伸出固定杆(2)外并形成旋转操作部；以及

安装在凹槽内的两个锥齿轮(8)，其中一个锥齿轮(8)与锥齿轮轴(5)同轴固定且通过锥齿轮轴(5)驱动旋转，两个锥齿轮(8)啮合；以及丝杠副传动轴系，其包括：

丝杠轴(12)，其一端同轴固定另一个锥齿轮(8)；

与丝杠轴(12)配套的丝杠轴深沟球轴承(11)，其安装在凹槽的内侧壁与丝杠轴(12)之间；以及

螺母(13)，其固定在滑动杆(1)上且与丝杠轴(12)的另一端螺合，丝杠轴(12)的另一端经由螺母(13)伸入滑动杆(1)内；

其中，锥齿轮轴(5)的操作部的旋转力，借助两个锥齿轮(8)的啮合，传动至丝杠轴(12)上，最终驱动螺母(13)带动滑动杆(1)相对固定杆(2)移动。

2.如权利要求1所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：丝杠轴(12)上与丝杠轴深沟球轴承(11)配合的区段直径大于与螺母(13)配合的区段直径，也大于与相应锥齿轮(8)配合的区段直径。

3.如权利要求1所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：所述丝杠副传动轴系还包括限位帽(14)，限位帽(14)固定在丝杠轴(12)经由螺母(13)伸入滑动杆(1)内的一端上。

4.如权利要求1所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：所述锥齿轮轴系还包括与锥齿轮轴(5)配套的锥齿轮轴深沟球轴承(7)，锥齿轮轴深沟球轴承(7)共轴安装在锥齿轮轴(5)上且位于固定杆(2)的外侧壁内。

5.如权利要求4所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：所述锥齿轮轴系还包括盖板(4)，盖板(4)安装在锥齿轮轴深沟球轴承(7)的端面上。

6.如权利要求4所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：所述锥齿轮轴系还包括挡帽(6)，挡帽(6)安装在固定杆(2)的外侧壁上用于遮挡锥齿轮轴深沟球轴承(7)。

7.如权利要求1所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：所述丝杠副传动轴系还包括用于安装丝杠轴深沟球轴承(11)的轴承座(10)，轴承座(10)固定在凹槽的内侧壁上。

8.如权利要求7所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：所述丝杠副传动轴系还包括端盖(9)，端盖(9)固定在丝杠轴承座(10)面向锥齿轮(8)的端面上。

9.如权利要求1所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：滑动杆(1)的外侧壁上固定至少一条导引滑动杆(1)移动的导轨(16)。

10.如权利要求9所述的适用于康复机器人四肢长度的无极调节装置，其特征在于：导轨(16)上开设有横截面呈T型的滑槽，凹槽内固定与滑槽配合的T型导轨镶条(15)。