CN218979619U - 一种左右手交换机构及其上肢外骨骼康复机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种左右手交换机构及其上肢外骨骼康复机器人，属于医疗康复机械设备技术领域，包括顺次首尾转动连接的肘部支撑件、第一前臂连接件和第二前臂连接件；肘部支撑件与第一前臂连接件转动连接处设置有第一肘关节组件，第一肘关节组件用于驱动第一前臂连接件转动，此时，第一前臂连接件与第二前臂连接件重叠；第一前臂连接件与第二前臂连接件处设置有第二肘关节组件，第二肘关节组件用于驱动第二前臂连接件转动，此时，肘部支撑件与第一前臂连接件重叠。本实用新型在分别驱动第一前臂连接件和第二前臂连接件转动时能够实现左右手的交换，能够通过一套机构实现两种用途，满足不同患者对于左手或右手康复训练的需求。

Description

一种左右手交换机构及其上肢外骨骼康复机器人

技术领域

本实用新型涉及医疗康复机械设备技术领域，特别是涉及一种左右手交换机构及其上肢外骨骼康复机器人。

背景技术

随着中国城市化的发展、老龄化的加剧，脑卒中发病率呈现***性上升趋势。虽然现代医学有效地降低了脑卒中疾病的死亡率，但是仍然无法避免患者会出现不同程度的运动、认知、言语、吞咽等方面的功能障碍，这些后遗症严重影响患者的日常生活质量。尤其是日常生活中绝大部分复杂精细的活动都需要使用上肢完成，上肢活动能力受损将极大地降低患者的生活质量。

外骨骼康复机器人是将康复医学、人工智能、控制技术等融合起来的一种新型康复机械装置，在康复中使用外骨骼机器人装置能够对患者训练的关节进行精准的运动控制，将治疗效果量化，为医生治疗方案的调整提供可靠的训练数据，整体提高康复治疗效果。

目前，外骨骼机器人主要为手部或肘部单一关节类型，无法满足偏瘫患者复杂多变的康复需求。申请公布号为CN105662783A的中国专利公开了一种外骨骼式上肢康复训练机器人，包括基座、机械肩胛带组件、机械肩关节组件、机械肘关节组件、机械前臂组件、机械腕关节组件、机械手部组件及电机驱动组件；基座支撑整个外骨骼式上肢康复训练机器人，机械肩胛带组件与基座连接，机械肩关节组件与机械肩胛带组件连接，机械肘关节组件与机械肩关节组件连接，机械前臂组件与机械肘关节组件连接，机械腕关节组件与机械前臂组件连接，机械手部组件与机械腕关节组件连接，电机驱动组件作为整个外骨骼式上肢康复训练机器人的动力源。该方案前臂采用了二段四连杆机构实现了肘的旋内、旋外自由度，通过电机驱动实现了肘屈伸自由度，但是由于左右手肘关节屈伸动作相反，该方案只能单手适用，无法满足左右手互换。再如，授权公告号为CN101357097B的中国专利公开了一种五自由度外骨骼式上肢康复机器人，包括安装机器人的安装架，安装架设计有导轨，导轨上安装升降架，升降架上带有高度调节机构，可旋转安装臂通过旋转轴安装在升降架上，由横肩、上臂、前臂和手柄构成的康复机械臂本体安装在可旋转安装臂上，5个自由度关节，5个驱动电机分别安装在各个关节的转动轴线上，与驱动电机级联的四个力矩传感器分别安装在肩部、肘部及腕部，其中肩部两个、肘部一个、腕部屈伸处一个，力矩传感器作为传动装置及检测装置连接电机减速器与执行机构。该方案通过5个自由度关节，提供患者各关节的单关节运动与三维空间多关节复合运动，但该方案同样未公开如何左右手同时适用，如何实现左右手互换。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种左右手交换机构及其上肢外骨骼康复机器人，以解决上述现有技术存在的问题，通过将肘部支撑件、第一前臂连接件和第二前臂连接件顺次首尾转动连接，在分别驱动第一前臂连接件和第二前臂连接件转动时能够实现左右手的交换，从而能够通过一套机构实现两种用途，满足不同患者对于左手或右手康复训练的需求。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种左右手交换机构，包括肘部支撑件、第一前臂连接件和第二前臂连接件，所述肘部支撑件、所述第一前臂连接件和所述第二前臂连接件顺次首尾转动连接，所述肘部支撑件用于连接上臂组件，所述第二前臂连接件用于连接前臂组件；所述肘部支撑件与所述第一前臂连接件转动连接处设置有第一肘关节组件，所述第一肘关节组件用于驱动所述第一前臂连接件转动，此时，所述第一前臂连接件与所述第二前臂连接件重叠；所述第一前臂连接件与所述第二前臂连接件处设置有第二肘关节组件，所述第二肘关节组件用于驱动所述第二前臂连接件转动，此时，所述肘部支撑件与所述第一前臂连接件重叠。

优选地，所述第一肘关节组件包括固定在所述第一前臂连接件上的第一电机和固定在所述肘部支撑件上的第一转轴，所述第一电机与所述第一转轴驱动连接；所述第二肘关节组件包括固定在所述第一前臂连接件上的第二电机和固定在所述第二前臂连接件上的第二转轴，所述第二电机与所述第二转轴驱动连接。

优选地，所述第一电机的主轴连接有第一锥齿轮，所述第一转轴连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合连接；所述第二电机的主轴连接有第三锥齿轮，所述第二转轴连接有第四锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合连接。

优选地，所述第一电机与所述第二电机上下平行布置，且均与所述第一前臂连接件平行，所述肘部支撑件和所述第二前臂连接件的长度相等且为所述第一前臂连接件的一半。

本实用新型还提供一种上肢外骨骼康复机器人，包括顺次连接的肩关节组件、上臂组件、如前文记载的所述的左右手交换机构、前臂组件以及腕关节组件，所述左右手交换机构的肘部支撑件与所述上臂组件连接，所述左右手交换机构的第二前臂连接件与所述前臂组件连接，所述肩关节组件通过机械臂悬挂机构滑动连接在滑轨装置上。

优选地，所述肩关节组件包括竖向设置的肩关节外展内收电机，所述肩关节外展内收电机的主轴上安装有第一竖向支撑件，所述第一竖向支撑件上设置有肩关节上抬下压电机和第三转轴，所述第三转轴与所述上臂组件固定连接，所述肩关节上抬下压电机的主轴垂直于所述第三转轴，并通过锥齿轮驱动所述第三转轴转动。

优选地，所述上臂组件包括第二竖向支撑件和平行设置的上臂连杆，所述上臂连杆的一端均与所述第一竖向支撑件转动连接，所述上臂连杆的另一端均与所述第二竖向支撑件转动连接，其中一所述上臂连杆的一端与所述第三转轴固定连接，所述第二竖向支撑件与所述肘部支撑件固定连接。

优选地，所述前臂组件包括长度调节装置，所述长度调节装置包括与所述第二前臂连接件连接的滑轨、滑动连接在所述滑轨上的滑板以及锁紧所述滑板的锁紧结构，所述滑板连接有所述腕关节组件。

优选地，所述腕关节组件包括前臂连杆、转动设置在所述前臂连杆上的前臂传动件以及驱动所述前臂传动件转动的腕关节旋内旋外电机，所述前臂传动件上设置有手柄。

优选地，所述前臂传动件上设置有以其转动中心为圆心的弧形限位孔，所述前臂连杆上设置有限位杆，所述弧形限位孔套设在所述限位杆上。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本实用新型通过将肘部支撑件、第一前臂连接件和第二前臂连接件顺次首尾转动连接，在驱动第一前臂连接件转动时，保持第一前臂连接件和第二前臂连接件重叠，此时能够实现左(右)手的肘关节动作，在驱动第二前臂连接件动作时，保持肘部支撑件和第一前臂连接件重叠，此时能够实现右(左)手的肘关节动作，从而能够实现左右手的交换，通过一套机构实现两种用途，满足不同患者对于左手或右手康复训练的需求；

(2)本实用新型用于驱动第一肘关节转动的第一电机以及用于驱动第二肘关节转动的第二电机均设置在第一前臂连接件上，能够利用第一前臂连接件作为固定部，保持左右手交换时动作的稳定性，同时，肘部支撑件和第二前臂连接件的长度相等且为第一前臂连接件的一半，在进行第一肘关节(第二肘关节)动作时，能够保持其转动中心位于第一前臂连接件的端部，能够适应患者肘关节处上臂和前臂的实际位置关系，保证在符合人体结构的基础上进行康复训练；

(3)本实用新型通过平行设置的上臂连杆连接第一竖向支撑件和第二竖向支撑件，能够形成四连杆结构，保持第一竖向支撑件和第二竖向支撑件始终处于平行且竖向的位置状态，在进行上臂上抬下压动作时，能够保持左右手交换机构始终处于稳定的水平状态，满足各关节独立动作的需求，且双上臂连杆的结构能够提高上臂组件的承载能力，保证整体结构的稳定性；

(4)本实用新型在前臂传动件上设置有以其转动中心为圆心的弧形限位孔，在前臂连杆上设置有限位杆，利用弧形限位孔和限位杆能够限定前臂传动件的转动位置，使得腕关节处于可控的转动范围之内，保证患者康复锻炼时的安全性，避免对人体关节造成伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型左右手交换机构示意图；

图3为本实用新型左右手交换机构的另一角度示意图；

图4为本实用新型肩关节组件及上臂组件示意图；

图5为本实用新型肩关节驱动结构示意图；

图6为本实用新型前臂组件及腕关节组件示意图；

其中，1、滑轨装置；2、机械臂悬挂机构；3、肩关节组件；31、肩关节外展内收电机；311、第一刚轮法兰固定件；312、第一柔轮法兰传动件；313、深沟球轴承；32、第一竖向支撑件；33、肩关节上抬下压电机；331、第二刚轮法兰固定件；332、第二柔轮法兰传动件；333、第五锥齿轮；34、第三转轴；341、第六锥齿轮；35、第四转轴；4、上臂组件；41、第二竖向支撑件；42、上臂连杆；43、肩关节重力平衡装置；44、上臂固定部；5、左右手交换机构；51、肘部支撑件；52、第一前臂连接件；53、第二前臂连接件；54、第二转轴；541、第四锥齿轮；55、第二电机；551、第三锥齿轮；56、第一转轴；561、第二锥齿轮；571、第一锥齿轮；57、第一电机；6、前臂组件；61、前臂支撑件；62、长度调节装置；63、滑板；64、前臂固定部；7、腕关节组件；71、前臂连杆；711、限位杆；72、前臂传动件；721、弧形限位孔；73、腕关节旋内旋外电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种左右手交换机构及其上肢外骨骼康复机器人，以解决现有技术存在的问题，通过将肘部支撑件、第一前臂连接件和第二前臂连接件顺次首尾转动连接，在分别驱动第一前臂连接件和第二前臂连接件转动时能够实现左右手的交换，从而能够通过一套机构实现两种用途，满足不同患者对于左手或右手康复训练的需求。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1～6所示，本实用新型提供一种左右手交换机构5，用于连接在康复训练的机械手臂中，主要能够承托患者手臂实现肘部关节的动作。左右手交换机构5包括肘部支撑件51、第一前臂连接件52和第二前臂连接件53，肘部支撑件51、第一前臂连接件52和第二前臂连接件53均呈杆状且顺次首尾转动连接，形成可以在转动连接处相对转动的折线形结构，根据需要，第一前臂连接件52和第二前臂连接件53能够重叠，此时，二者与肘部支撑件51形成可变换角度的V型结构，该V型结构与左(右)手的上臂和前臂所形成的V型结构的开口方向相对。或者，肘部支撑件51与第一前臂连接件52重叠，此时，二者与第二前臂连接件53形成可变换角度的V型结构，该V型结构与右(左)手的上臂和前臂所形成的V型结构的开口方向相对。肘部支撑件51用于连接上臂组件4，第二前臂连接件53用于连接前臂组件6。肘部支撑件51与第一前臂连接件52转动连接处设置有第一肘关节组件，第一肘关节组件用于驱动第一前臂连接件52转动，对于驱动方式可以采用多种形式，例如，将电机的机身固定在肘部支撑件51上，而主轴固定在第一前臂连接件52上，实现利用电机驱动的相对转动，此时，第一前臂连接件52与第二前臂连接件53重叠。第一前臂连接件52与第二前臂连接件53处设置有第二肘关节组件，第二肘关节组件用于驱动第二前臂连接件53转动，对于驱动方式可以采用多种形式，例如，将电机的机身固定在第二前臂连接件53上，而主轴固定在第一前臂连接件52上，实现利用电机驱动的相对转动，此时，肘部支撑件51与第一前臂连接件52重叠。当然，第一肘关节组件和第二肘关节组件的形式不局限于前述的方式，还可以采用现有技术能够实现转动驱动的其他方式。需要说明的是，图1～3所示出的为一具体形式的左右手交换机构5，该形式下，第一肘关节组件形成左手驱动，第二肘关节组件形成右手驱动。本实用新型通过将肘部支撑件51、第一前臂连接件52和第二前臂连接件53顺次首尾转动连接，在驱动第一前臂连接件52转动时，保持第一前臂连接件52和第二前臂连接件53重叠，此时能够实现左(右)手的肘关节动作，在驱动第二前臂连接件53动作时，保持肘部支撑件51和第一前臂连接件52重叠，此时能够实现右(左)手的肘关节动作，从而能够实现左右手的交换，通过一套机构实现两种用途，满足不同患者对于左手或右手康复训练的需求。

如图2～3所示，第一肘关节组件可以包括固定在第一前臂连接件52上的第一电机57和固定在肘部支撑件51上的第一转轴56，第一电机57与第一转轴56驱动连接，通过第一电机57作为动力源能够驱动第一前臂连接件52相对于肘部支撑件51转动，第一电机57可以直接驱动第一转轴56转动，也可以通过齿轮啮合的方式传递动力。第二肘关节组件可以包括固定在第一前臂连接件52上的第二电机55和固定在第二前臂连接件53上的第二转轴54，第二电机55与第二转轴54驱动连接，通过第二电机55作为动力源能够驱动第二前臂连接件53相对于第一前臂连接件52转动，第二电机55可以直接驱动第二转轴54转动，也可以通过齿轮啮合的方式传递动力。

进一步的，如图3所示，第一电机57的主轴连接有第一锥齿轮571，第一转轴56连接有第二锥齿轮561，第一锥齿轮571与第二锥齿轮561啮合连接，实现第一电机57和第一转轴56的驱动连接。第二电机55的主轴连接有第三锥齿轮551，第二转轴54连接有第四锥齿轮541，第三锥齿轮551与第四锥齿轮541啮合连接，实现第二电机55和第二转轴54的驱动连接。

如图1～3所示，第一电机57与第二电机55上下平行布置，且均与第一前臂连接件52平行，具体可以将第一电机57和第二电机55安装在第一前臂连接件52的下方，主轴的朝向相反。另外，肘部支撑件51和第二前臂连接件53的长度相等且为第一前臂连接件52的一半，如此，在肘部支撑件51、第一前臂连接件52和第二前臂连接件53重叠后，左右手交换机构5及其所连接的上臂组件4和前臂组件6将处于同一直线上，这与人体上肢的构造对应。综上所述，本实用新型用于驱动第一肘关节转动的第一电机57以及用于驱动第二肘关节转动的第二电机55均设置在第一前臂连接件52上，能够利用第一前臂连接件52作为固定部，保持左右手交换时动作的稳定性，同时，肘部支撑件51和第二前臂连接件53的长度相等且为第一前臂连接件52的一半，在进行第一肘关节(第二肘关节)动作时，能够保持其转动中心位于第一前臂连接件52的端部，能够适应患者肘关节处上臂和前臂的实际位置关系，保证在符合人体上肢结构的基础上进行康复训练。

如图1～6所示，本实用新型还提供一种上肢外骨骼康复机器人，包括顺次连接的肩关节组件3、上臂组件4、如前文记载的左右手交换机构5、前臂组件6以及腕关节组件7，左右手交换机构5的肘部支撑件51与上臂组件4连接，左右手交换机构5的第二前臂连接件53与前臂组件6连接，肩关节组件3通过机械臂悬挂机构2滑动连接在滑轨装置1上。滑轨装置1设置在可升降的基座上，可以适应性的调整整体结构的支撑高度。从而形成完整的包括上肢各关节辅助锻炼结构的机器人结构，能够针对人体上肢的肩关节外展内收运动和上抬下压运动、肘关节的屈伸运动、腕关节的旋内旋外运动进行精准的单个关节、或复合关节的训练。通过机械臂悬挂机构2可以支撑机器人主要的结构重量，通过在滑轨装置1上滑动可以改变机器人的相对位置，更好的适应不同个体或同一个体所处的不同位置。

结合图4～5所示，肩关节组件3需要带动整个机械臂移动，承受较大的外部力和弯矩。其可以包括竖向设置的肩关节外展内收电机31，肩关节外展内收电机31的主轴朝下，且在主轴上安装有第一竖向支撑件32，通过该主轴的转动能够实现对第一竖向支撑件32的转动驱动。具体的，肩关节外展内收电机31可以采用直流无刷电机，与谐波减速器连接，谐波减速器主要包括波发生器、刚轮、柔轮组成，其工作方式主要采用波发生器主动、刚轮固定、柔轮输出的形式。肩关节外展内收电机31输出轴与谐波减速器的柔轮连接，且通过螺钉连接第一柔轮法兰传动件312，第一柔轮法兰传动件312与第一竖向支撑件32固定连接，带动第一竖向支撑件32完成肩关节的外展内收运动。与此同时，为了减少转动产生的轴向载荷，安装了深沟球轴承313，谐波减速器的刚轮与第一刚轮法兰固定件311连接固定。肩关节外展内收电机31通过第一刚轮法兰固定件311固定在于机械臂悬挂机构2相连的支撑结构上。第一竖向支撑件32上设置有肩关节上抬下压电机33和第三转轴34，第三转轴34与上臂组件4固定连接，肩关节上抬下压电机33的主轴垂直于第三转轴34，并通过锥齿轮驱动第三转轴34转动。因此，通过肩关节上抬下压电机33能够驱动上臂组件4上抬或下压，用于模拟上臂的上抬下压动作。肩关节上抬下压电机33也可以采用直流无刷电机，其谐波减速器的柔轮连接第二柔轮法兰传动件332，并与第五锥齿轮333通过键连接，第三转轴34设置有第六锥齿轮341，在第五锥齿轮333和第六锥齿轮341的啮合传动下，实现第三转轴34的转动，进而完成肩关节的上抬下压运动，刚轮连接第二刚轮法兰固定件331。在安装肩关节上抬下压电机33时，可以将其通过第二刚轮法兰固定件331固定在第一竖向支撑件32上。

上臂组件4可以包括第二竖向支撑件41和平行设置的上臂连杆42，上臂连杆42的一端均与第一竖向支撑件32转动连接。上臂连杆42的另一端均与第二竖向支撑件41转动连接，并且，其中一上臂连杆42的一端与第三转轴34固定连接，第二竖向支撑件41与肘部支撑件51固定连接。第一竖向支撑件32可以采用U型结构，第三转轴34转动设置在U型结构的两支臂上，另外还设置有用于支撑另一上臂连杆42转动的第四转轴35，U型结构的底面与肩关节外展内收电机31的第一柔轮法兰传动件312连接。本实用新型通过平行设置的上臂连杆42连接第一竖向支撑件32和第二竖向支撑件41，能够形成四连杆结构，从而能够保持第一竖向支撑件32和第二竖向支撑件41始终处于平行且竖向的位置状态，在进行上臂上抬下压动作时，能够保持左右手交换机构5始终处于稳定的水平状态，满足各关节独立动作的需求，且双上臂连杆42的结构能够提高上臂组件4的承载能力，进一步保证整体结构的稳定性。在上侧的上臂连杆42上可以设置有肩关节重力平衡装置43，利用肩关节重力平衡装置43可以实现重力平衡，患者在进行康复训练时，就不需要力量克服机构本身重力进行康复运动，需要说明的是，肩关节重力平衡装置43采用现有技术中的结构进行设置，例如，可以利用弹簧和线绳作为重力平衡装置消除大部分的重力矩，重力矩的计算可以选用人体上肢与机械臂产生最大重力矩的情况即上肢处于水平位置时进行计算，此处不再赘述。在下侧的上臂连杆42上可以设置有上臂固定部44，用于将患者的上臂通过绑带固定在上臂固定部44处。

如图6所示，前臂组件6包括长度调节装置62，长度调节装置62包括与第二前臂连接件53连接的滑轨(图中未示出)、滑动连接在滑轨上的滑板63以及锁紧滑板63的锁紧结构(图中未示出，可以采用螺栓)，滑轨可以设置在长度调节装置62的底面，并且，长度调节装置62通过前臂支撑件61与第二前臂连接件53连接，相应的还可以设置有肘关节重力平衡装置(与图中长度调节装置62同一位置设置，滑轨设置在其下部)，用于平衡前臂的重量，需要说明的是，肘关节重力平衡装置为采用现有技术的结构，例如，可以利用弹簧和线绳作为重力平衡装置消除大部分的重力矩，重力矩的计算可以选用人体上肢与机械臂产生最大重力矩的情况即上肢处于水平位置时进行计算，此处不再赘述。滑板63连接有腕关节组件7，并可以设置有前臂固定部64，用于将患者的前臂通过绑带固定在前臂固定部64处。通过调节滑板63在滑轨上的位置，可以调整前臂组件6的长度，即可以调节腕关节组件7相对于左右手交换机构5的距离，相较于传统外骨骼机器人，本实用新型所提出的长度调节装置62，能更大程度地提高上肢外骨骼康复机器人的适应性，可以满足不同体型患者的需求。

腕关节组件7可以包括前臂连杆71、转动设置在前臂连杆71上的前臂传动件72以及驱动前臂传动件72转动的腕关节旋内旋外电机73，为了使得结构更加轻便，可以采用腕关节旋内旋外电机73的电机轴直接连接的方式进行驱动，腕关节旋内旋外电机73通过前臂传动件72以及手柄带动患者进行腕关节旋内旋外运动。具体的，前臂连杆71可以设置长内凹的倒几字形结构，前臂传动件72转动设置在倒几字形结构的一侧支臂的内壁上，并且前臂传动件72顺着倒几字形结构的内凹面延伸，在内凹面的上方设置有安装在前臂传动件72上的手柄，在使用时，手握住手柄，当前臂传动件72转动时，能够带动手柄转动，进而实现腕关节的驱动。

进一步的，前臂传动件72上设置有以其转动中心为圆心的弧形限位孔721，前臂连杆71上设置有限位杆711，弧形限位孔721套设在限位杆711上，利用弧形限位孔721和限位杆711能够限定前臂传动件72的转动位置，使得腕关节处于可控的转动范围之内，保证患者康复锻炼时的安全性，避免对人体关节造成伤害。

本实用新型各关节的运动原理如下：

肩关节外展内收运动：肩关节外展内收电机31的输出轴与谐波减速器的柔轮同轴，通过螺钉与第一柔轮法兰传动件312连接传动，完成机械臂肩关节的外展内收运动。

肩关节上抬下压运动：肩关节上抬下压电机33的输出轴与谐波减速器的柔轮同轴，通过螺钉与第二柔轮法兰传动件332连接传动，与第五锥齿轮333通过键连接带动机械臂肩关节的上抬下压。

肘关节的屈伸运动：根据患肢切换左右手模式，右手模式时，第二电机55可通过第三锥齿轮551和第四锥齿轮541驱动第二前臂连接件53完成右手的肘关节屈伸运动；左手模式时，第一电机57可通过第一锥齿轮571和第二锥齿轮561驱动第一前臂连接件52完成左手的肘关节屈伸运动。

腕关节的旋内旋外运动：采用电机轴直接连接的方式进行驱动，腕关节旋内旋外电机73通过前臂传动件72以及手柄带动患者进行腕关节旋内旋外运动。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种左右手交换机构，其特征在于：包括肘部支撑件、第一前臂连接件和第二前臂连接件，所述肘部支撑件、所述第一前臂连接件和所述第二前臂连接件顺次首尾转动连接，所述肘部支撑件用于连接上臂组件，所述第二前臂连接件用于连接前臂组件；所述肘部支撑件与所述第一前臂连接件转动连接处设置有第一肘关节组件，所述第一肘关节组件用于驱动所述第一前臂连接件转动，此时，所述第一前臂连接件与所述第二前臂连接件重叠；所述第一前臂连接件与所述第二前臂连接件处设置有第二肘关节组件，所述第二肘关节组件用于驱动所述第二前臂连接件转动，此时，所述肘部支撑件与所述第一前臂连接件重叠。

2.根据权利要求1所述的左右手交换机构，其特征在于：所述第一肘关节组件包括固定在所述第一前臂连接件上的第一电机和固定在所述肘部支撑件上的第一转轴，所述第一电机与所述第一转轴驱动连接；所述第二肘关节组件包括固定在所述第一前臂连接件上的第二电机和固定在所述第二前臂连接件上的第二转轴，所述第二电机与所述第二转轴驱动连接。

3.根据权利要求2所述的左右手交换机构，其特征在于：所述第一电机的主轴连接有第一锥齿轮，所述第一转轴连接有第二锥齿轮，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮啮合连接；所述第二电机的主轴连接有第三锥齿轮，所述第二转轴连接有第四锥齿轮，所述第三锥齿轮与所述第四锥齿轮啮合连接。

4.根据权利要求3所述的左右手交换机构，其特征在于：所述第一电机与所述第二电机上下平行布置，且均与所述第一前臂连接件平行，所述肘部支撑件和所述第二前臂连接件的长度相等且为所述第一前臂连接件的一半。

5.一种上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：包括顺次连接的肩关节组件、上臂组件、如权利要求1-4任一项所述的左右手交换机构、前臂组件以及腕关节组件，所述左右手交换机构的肘部支撑件与所述上臂组件连接，所述左右手交换机构的第二前臂连接件与所述前臂组件连接，所述肩关节组件通过机械臂悬挂机构滑动连接在滑轨装置上。

6.根据权利要求5所述的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述肩关节组件包括竖向设置的肩关节外展内收电机，所述肩关节外展内收电机的主轴上安装有第一竖向支撑件，所述第一竖向支撑件上设置有肩关节上抬下压电机和第三转轴，所述第三转轴与所述上臂组件固定连接，所述肩关节上抬下压电机的主轴垂直于所述第三转轴，并通过锥齿轮驱动所述第三转轴转动。

7.根据权利要求6所述的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述上臂组件包括第二竖向支撑件和平行设置的上臂连杆，所述上臂连杆的一端均与所述第一竖向支撑件转动连接，所述上臂连杆的另一端均与所述第二竖向支撑件转动连接，其中一所述上臂连杆的一端与所述第三转轴固定连接，所述第二竖向支撑件与所述肘部支撑件固定连接。

8.根据权利要求7所述的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述前臂组件包括长度调节装置，所述长度调节装置包括与所述第二前臂连接件连接的滑轨、滑动连接在所述滑轨上的滑板以及锁紧所述滑板的锁紧结构，所述滑板连接有所述腕关节组件。

9.根据权利要求8所述的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述腕关节组件包括前臂连杆、转动设置在所述前臂连杆上的前臂传动件以及驱动所述前臂传动件转动的腕关节旋内旋外电机，所述前臂传动件上设置有手柄。

10.根据权利要求9所述的上肢外骨骼康复机器人，其特征在于：所述前臂传动件上设置有以其转动中心为圆心的弧形限位孔，所述前臂连杆上设置有限位杆，所述弧形限位孔套设在所述限位杆上。

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