CN106109166B - 一种间接驱动上肢康复机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间接驱动上肢康复机器人，该机器人包括上肩关节组件、平肩关节组件、立肩关节组件、肘关节组件、腕关节组件、机架和电机箱；所述机架与电机箱连接；所述上肩关节组件固定在机架上；所述平肩关节组件与上肩关节组件连接；所述立肩关节组件与平肩关节组件连接；所述肘关节组件与立肩关节组件连接；所述腕关节组件与肘关节组件连接。该机器人将传统上肢康复机器人关节的直接驱动方式改为间接驱动方式，机械臂更加轻便，控制更加容易，灵活性更高。患者肩关节能够实现平展、屈伸、展收运动，肘关节可以实现屈伸运动，腕关节可以实现屈伸运动，可以单个运动训练，也可以连贯训练运动。

Description

一种间接驱动上肢康复机器人

技术领域

本发明属于康复机器人领域，其中涉及一种间接驱动上肢康复机器人。

背景技术

现今，很多疾病都会产生偏瘫等后遗症，致使患者失去生活自理能力，而且由于专业护理人员匮乏，康复费用昂贵等原因，患者的康复治疗不能及时保证，所以康复机器人越来越广泛的应用于康复医院和病者的康复训练。对康复机器人的要求也越来越高，需满足所占空间少，操作简洁，能够实现上肢各部位的单独及组合动作，对不同康复程度病人进行不同模式的针对性训练等要求。

目前，市场上大部分的上肢康复机器人都是单独对上肢某一个关节的康复，不能实现上肢各关节共同进行康复训练的要求，且机器人驱动方式为电机直接驱动。直接驱动时电机位于机器人每个转动副上，会把电机的重量加到上肢康复机器人的机械臂上，造成由腕关节到肘关节再到肩关节所需电机的转矩会因电机的自重而加大，而大转矩的电机自重又大，进一步增加了机械臂的重量，导致上肢康复机器人过于笨重。将上肢康复机器人直接驱动改为间接驱动能够很好地解决此问题。间接驱动方式一般采用绳索驱动，现有的绳索驱动是把钢丝绳紧固在主动轮与从动轮上，主动轮与驱动电机连接，带动钢丝绳，钢丝绳带动从动轮，从动轮再带动关节完成运动。当关节运动时，也会影响到绳索从而产生关节的运动耦合问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种间接驱动上肢康复机器人。该机器人能够实现肩关节的平展、展收和屈伸以及肘关节、腕关节的屈伸五个自由度的运动，将康复机器人的直接驱动方式改为间接驱动，机械手臂更加轻便，控制更加容易，灵活性更高。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种间接驱动上肢康复机器人，其特征在于该机器人包括上肩关节组件、平肩关节组件、立肩关节组件、肘关节组件、腕关节组件、机架和电机箱；所述机架与电机箱连接；所述上肩关节组件固定在机架上；所述平肩关节组件与上肩关节组件连接；所述立肩关节组件与平肩关节组件连接；所述肘关节组件与立肩关节组件连接；所述腕关节组件与肘关节组件连接；

所述上肩关节组件包括上肩关节同步带轮、上肩关节同步带、上肩关节轴、上肩关节轴承连接座、上肩关节轴承、第一法兰盘、辅助支撑组件、上肩关节滑轨、上肩关节滑块固定钉、上肩关节滑块、第一导管杆、上肩关节弹簧、上肩关节弹簧预紧销、上肩T形板块、上肩关节钢丝绳、上肩关节钢丝绳线管和上肩关节角度位移传感器；所述辅助支撑组件固定在机架上，辅助支撑组件上端穿过机架与上肩关节轴承的内圈连接；上肩关节轴承的外圈固定在上肩关节轴承连接座内部；所述上肩关节轴承连接座下端与辅助支撑组件上端连接；所述上肩关节轴一端与上肩关节轴承连接座的上端配合，上肩关节轴中部安装有上肩关节同步带轮，上肩关节轴另一端与上肩关节角度位移传感器的轴心连接；所述上肩关节同步带轮与上肩关节同步带相互啮合；所述上肩关节角度位移传感器的外表面与上肩关节轴承盒固定连接；所述上肩关节轴承连接座通过第一法兰盘与第一导管杆连接；所述上肩关节滑轨固定在机架上；所述上肩关节滑块下表面通过上肩关节滑块固定钉与上肩关节滑轨连接；所述上肩T形板块安装在上肩关节滑块的上表面；所述上肩关节同步带的一端与上肩关节弹簧连接，另一端与上肩关节钢丝绳连接；上肩关节弹簧的另一端连接上肩关节弹簧预紧销的一端，上肩关节弹簧预紧销的另一端与上肩T形板块连接；上肩关节钢丝绳另一端穿过上肩关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；上肩关节钢丝绳线管的另一端穿过上肩T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述平肩关节组件包括平肩关节钢丝绳线管、平肩T形板块、第二法兰盘、平肩关节滑轨、平肩关节滑块、平肩关节滑块固定钉、平肩关节第一连接件、平肩关节同步带轮、平肩关节同步带、平肩关节第一端盖、平肩关节轴承、平肩关节轴承连接座、平肩关节轴、平肩关节第二端盖、平肩关节弹簧预紧销、平肩关节弹簧、平肩关节钢丝绳、平肩关节第二连接件、第三法兰盘和平肩关节角度位移传感器；所述第一导管杆另一端通过第二法兰盘与平肩关节第一连接件连接；所述平肩关节轴承连接座与平肩关节第一连接件连接；所述平肩关节轴承外圈固定在平肩关节轴承连接座内部；所述平肩关节第一端盖和平肩关节第二端盖固定在平肩关节轴承连接座的两个端面上；所述平肩关节轴中部与平肩关节轴承的内圈连接，一端穿过平肩关节第一端盖依次与平肩关节同步带轮和平肩关节角度位移传感器的轴心连接；所述平肩关节同步带轮与平肩关节同步带相互啮合；所述平肩关节轴的另一端穿过平肩关节第一端盖与平肩关节第二连接件连接，平肩关节第二连接件另一端连接第三法兰盘；所述平肩关节角度位移传感器的外表面与平肩关节第一端盖固定连接；所述平肩关节滑轨固定在平肩关节第一连接件上；所述平肩关节滑块下表面通过平肩关节滑块固定钉与平肩关节滑轨连接；所述平肩T形板块固定在平肩关节滑块上表面；所述平肩关节同步带的一端与平肩关节弹簧连接，另一端与平肩关节钢丝绳连接；平肩关节弹簧的另一端连接平肩关节弹簧预紧销的一端，平肩关节弹簧预紧销的另一端与平肩T形板块连接；平肩关节钢丝绳另一端穿过平肩关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；平肩关节钢丝绳线管的另一端穿过平肩T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述立肩关节组件包括立肩关节滑轨、立肩关节滑块、立肩关节滑块固定钉、立肩关节第一连接件、立肩关节钢丝绳线管、立肩T形板块、立肩关节弹簧预紧销、立肩关节弹簧、立肩关节钢丝绳、立肩关节同步带、立肩关节同步带轮、立肩关节轴、立肩关节第一端盖、立肩关节轴承、立肩关节轴承连接座、立肩关节第二端盖、立肩关节第二连接件、立肩关节第三连接件、立肩关节角度位移传感器；所述第三法兰盘与立肩关节第一连接件连接；所述立肩关节轴承连接座与立肩关节第一连接件连接；所述立肩关节轴承外圈固定在立肩关节轴承连接座内部；所述立肩关节第一端盖和立肩关节第二端盖固定在立肩关节轴承连接座的两个端面上；所述立肩关节轴中部与立肩关节轴承的内圈连接，一端穿过立肩关节第一端盖依次与立肩关节同步带轮和立肩关节角度位移传感器的轴心固定连接；所述立肩关节同步带轮与立肩关节同步带相互啮合；所述立肩关节轴的另一端穿过立肩关节第二端盖与立肩关节第二连接件连接，立肩关节第二连接件另一端与立肩关节第三连接件连接；所述立肩关节角度位移传感器的外表面与立肩关节第一端盖固定连接；所述立肩关节滑块固定在立肩关节第一连接件上；所述立肩关节滑块下表面通过立肩关节滑块固定钉与立肩关节滑轨连接；所述立肩T形板块固定在立肩关节滑块上表面；所述立肩关节同步带的一端与立肩关节弹簧连接，另一端与立肩关节钢丝绳连接；立肩关节弹簧的另一端连接立肩关节弹簧预紧销的一端，立肩关节弹簧预紧销的另一端与立肩T形板块连接；立肩关节钢丝绳另一端穿过立肩关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；立肩关节钢丝绳线管的另一端穿过立肩T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述肘关节组件包括肘关节第一连接件、上臂固定板、肘关节钢丝绳线管、肘关节T形板块、肘关节钢丝绳、肘关节弹簧预紧销、肘关节弹簧、肘关节同步带、肘关节滑块、肘关节滑轨、肘关节第二连接件、肘关节同步带轮、肘关节轴承、肘关节轴、肘关节轴承、肘关节第一端盖、肘关节轴承连接座、肘关节第二端盖、肘关节角度位移传感器和肘关节滑块固定钉；所述立肩关节第三连接件另一端与肘关节第一连接件连接；所述上臂固定板与肘关节第一连接件连接；所述肘关节第二连接件与上臂固定板连接；所述肘关节轴承连接座固定在肘关节第二连接件上；所述肘关节轴承外圈固定在肘关节轴承连接座内部；所述肘关节第一端盖和肘关节第二端盖固定在肘关节轴承连接座的两个端面上；所述肘关节轴中部与肘关节轴承的内圈连接，一端穿过肘关节第一端盖依次与肘关节同步带轮和肘关节角度位移传感器的轴心固定连接；所述肘关节同步带轮与肘关节同步带相互啮合；所述肘关节角度位移传感器的外表面与肘关节第一端盖固定连接；所述肘关节滑轨固定在肘关节第二连接件上；所述肘关节滑块下表面通过肘关节滑块固定钉与肘关节滑轨连接；所述肘关节T形板块固定在肘关节滑块上表面；所述肘关节同步带的一端与肘关节弹簧连接，另一端与肘关节钢丝绳连接；肘关节弹簧的另一端连接肘关节弹簧预紧销的一端，肘关节弹簧预紧销的另一端与肘关节T形板块连接；肘关节钢丝绳另一端穿过肘关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；肘关节钢丝绳线管的另一端穿过肘关节T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述腕关节组件包括腕关节第一连接件、腕关节矩形板、腕关节弹簧预紧销、腕关节弹簧、腕关节同步带、腕关节第二连接件、手掌固定板、腕关节钢丝绳线管、腕关节钢丝绳、腕关节同步带轮、腕关节轴、腕关节角度位移传感器和腕关节第三连接件；所述肘关节轴另一端穿过肘关节第二端盖与腕关节第一连接件连接；所述腕关节第一连接件的另一端安装有腕关节轴；所述腕关节轴的中部安装有腕关节同步带轮；所述腕关节轴的两轴端分别与腕关节第二连接件和腕关节第三连接件连接，腕关节第二连接件和腕关节第三连接件的另一端分别与手掌固定板连接；所述腕关节轴的末端与腕关节角度位移传感器的轴心固定连接；所述腕关节角度位移传感器的外表面与腕关节第一连接件固定连接；所述腕关节同步带轮与腕关节同步带相互啮合，腕关节同步带的一端与腕关节弹簧连接，另一端与腕关节钢丝绳连接；所述腕关节矩形板的侧面与腕关节第一连接件连接；所述腕关节弹簧的另一端与腕关节弹簧预紧销连接，腕关节弹簧预紧销的另一端与腕关节矩形板连接；腕关节钢丝绳另一端穿过腕关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；腕关节钢丝绳线管的另一端穿过腕关节矩形板的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述电机箱包括主动轮、电机、钢丝绳线管固定架和机箱板；所述电机固定在机箱板上，电机的输出端轴穿过机箱板的孔与主动轮连接；所述钢丝绳线管固定架固定在机箱板上；所述上肩关节钢丝绳、平肩关节钢丝绳、立肩关节钢丝绳、肘关节钢丝绳和腕关节钢丝绳的另一端分别与各自的主动轮连接；所述上肩关节钢丝绳线管、平肩关节钢丝绳线管、立肩关节钢丝绳线管、肘关节钢丝绳线管和腕关节钢丝绳线管的另一端分别安装在钢丝绳线管固定架上。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

1、本发明将传统上肢康复机器人关节的直接驱动方式改为间接驱动方式，机械臂更加轻便，控制更加容易，灵活性更高。

2、本发明全部采用间接驱动的方式，利用单套索传动系统，采用单根钢丝绳拉动同步带一端，同步带另一端连接弹簧，电机正转拉动钢丝绳，使得弹簧伸长。电机逆转，弹簧会恢复到原来位置。

3、间接驱动具有功率尺寸比高，柔性、随动性好，工作空间大等优势。间接驱动会减轻机身零件重量，所需驱动力变小，使关节电机选用会变小，使得机械臂更易于包装，避免机械臂重量集中于关节处，方便机器人的运输与调整位置等。

4、采用滑块、导轨和预紧销保证弹簧和钢丝绳处于绷紧状态，预紧销可以改变弹簧的伸长量。康复机器人训练时，根据不同人强度不同，可以进行调节，弹簧易换，单根钢丝绳驱动，结构简单，减少制作成本。

5、肩关节能够实现平展、屈伸、展收运动，肘关节可以实现屈伸运动，腕关节可以实现屈伸运动，各关节可以单独运动，也可以实现各关节的联动，各组件的角度位移传感器，可以反馈机器人的位姿，合理配置康复模式，使患者尽可能恢复自身运动能力，达到生活自理的目的。

附图说明

图1是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的整体结构示意图；

图2是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的上肩关节组件主视结构示意图；

图3是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的上肩关节组件俯视结构示意图；

图4是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的平肩关节组件主视结构示意图；

图5是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的平肩关节组件俯视结构示意图；

图6是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的立肩关节组件主视结构示意图；

图7是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的肘关节组件立体结构示意图；

图8是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的腕关节组件立体结构示意图；

图9是本发明间接驱动上肢康复机器人一种实施例的电机箱立体结构示意图；

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种间接驱动上肢康复机器人(参见图1-9，简称机器人)，包括上肩关节组件1、平肩关节组件2、立肩关节组件3、肘关节组件4、腕关节组件5、机架6和电机箱7；所述电机箱7位于地面上；所述机架6与电机箱7连接；所述上肩关节组件1固定在机架6上；所述平肩关节组件2与上肩关节组件1连接；所述立肩关节组件3与平肩关节组件2连接；所述肘关节组件4与立肩关节组件3连接；所述腕关节组件5与肘关节组件4连接；所述电机箱7包括主动轮71、电机72、钢丝绳线管固定架73和机箱板74；

所述上肩关节组件1包括上肩关节同步带轮11、上肩关节同步带12、上肩关节轴13、上肩关节轴承连接座14、上肩关节轴承15、上肩关节紧定螺钉16、第一法兰盘17、辅助支撑组件18、上肩关节滑轨19、上肩关节滑块固定钉110、上肩关节滑块111、第一导管杆112、上肩关节弹簧113、上肩关节弹簧预紧销114、上肩T形板块115、上肩关节钢丝绳116、上肩关节钢丝绳线管117和上肩关节角度位移传感器118；所述辅助支撑组件18通过螺钉固定在机架6上，辅助支撑组件18上端穿过机架6与上肩关节轴承15的内圈连接；上肩关节轴承15的外圈通过上肩关节紧定螺钉16固定在上肩关节轴承连接座14内部；所述上肩关节轴承连接座14下端与辅助支撑组件18上端连接；所述上肩关节轴13一端通过半圆键与上肩关节轴承连接座14的上端配合，上肩关节轴13旋转带动上肩关节轴承连接座14旋转，上肩关节轴13中部安装有上肩关节同步带轮11，上肩关节轴13另一端与上肩关节角度位移传感器118的轴心连接；所述上肩关节同步带轮11与上肩关节同步带12相互啮合；所述上肩关节角度位移传感器118的外表面与上肩关节轴承盒14固定连接，使上肩关节角度位移传感器118反馈上肩关节轴13旋转角度；所述上肩关节轴承连接座14通过第一法兰盘17与第一导管杆112连接；所述上肩关节滑轨19固定在机架6上；所述上肩关节滑块111下表面通过上肩关节滑块固定钉110与上肩关节滑轨19连接，上肩关节滑块固定钉110可以调节上肩关节滑块111与上肩关节滑轨19的相对位置，通过改变上肩关节滑块111与上肩关节滑轨19相对位置，对上肩关节弹簧113和上肩关节钢丝绳116进行预紧，使得与上肩关节同步带12在同一水平位置；所述上肩T形板块115安装在上肩关节滑块111的上表面；所述上肩关节同步带12的一端与上肩关节弹簧113连接，另一端与上肩关节钢丝绳116连接；上肩关节弹簧113的另一端连接上肩关节弹簧预紧销114的一端，上肩关节弹簧预紧销114的另一端与上肩T形板块115连接，上肩关节弹簧预紧销114用于对上肩关节弹簧113预紧，使上肩关节弹簧113处于绷紧的工作状态；上肩关节钢丝绳116另一端穿过上肩关节钢丝绳线管117与电机箱7中的对应电机主动轮连接；上肩关节钢丝绳线管117的另一端穿过上肩T形板块115沉头孔与电机箱7中的钢丝绳线管固定架73连接，上肩关节钢丝绳线管117能够保证上肩关节钢丝绳116与上肩关节同步带12在同一水平位置；电机箱7中的电机拉动上肩关节钢丝绳116，带动上肩关节轴承盒14旋转运动，使第一导管杆112上连接的组件运动，实现肩关节的平展运动；

所述平肩关节组件2包括平肩关节钢丝绳线管21、平肩T形板块22、第二法兰盘23、平肩关节滑轨24、平肩关节滑块25、平肩关节滑块固定钉26、平肩关节第一连接件27、平肩关节同步带轮28、平肩关节同步带29、平肩关节第一端盖210、平肩关节轴承211、平肩关节轴承连接座212、平肩关节轴213、平肩关节第二端盖214、平肩关节弹簧预紧销215、平肩关节弹簧216、平肩关节钢丝绳217、平肩关节第二连接件218、第三法兰盘219和平肩关节角度位移传感器220；所述第一导管杆112另一端通过第二法兰盘23与平肩关节第一连接件27连接，实现上肩关节组件1与平肩关节组件2的连接；所述平肩关节轴承连接座212通过螺钉与平肩关节第一连接件27连接；所述平肩关节轴承211外圈通过紧定螺钉固定在平肩关节轴承连接座212内部；所述平肩关节第一端盖210和平肩关节第二端盖214利用螺钉固定在平肩关节轴承连接座212的两个端面上，进而固定平肩关节轴承211的轴向运动；所述平肩关节轴213中部与平肩关节轴承211的内圈连接，一端穿过平肩关节第一端盖210依次与平肩关节同步带轮28和平肩关节角度位移传感器220的轴心连接；所述平肩关节同步带轮28与平肩关节同步带29相互啮合；所述平肩关节轴213的另一端穿过平肩关节第一端盖214与平肩关节第二连接件218连接，平肩关节第二连接件218另一端连接第三法兰盘219；所述平肩关节角度位移传感器220的外表面与平肩关节第一端盖210固定连接，使平肩关节角度位移传感器220反馈平肩关节轴213旋转角度；所述平肩关节滑轨24通过螺钉固定在平肩关节第一连接件27上；所述平肩关节滑块25下表面通过平肩关节滑块固定钉26与平肩关节滑轨24连接，平肩关节滑块固定钉26可以调节平肩关节滑块25与平肩关节滑轨24的相对位置，通过改变平肩关节滑块25与平肩关节滑轨24相对位置，对平肩关节弹簧216和平肩关节钢丝绳217进行预紧，使得与平肩关节同步带29在同一水平位置；所述平肩T形板块22通过螺钉固定在平肩关节滑块25上表面；所述平肩关节同步带29的一端与平肩关节弹簧216连接，另一端与平肩关节钢丝绳217连接；平肩关节弹簧216的另一端连接平肩关节弹簧预紧销215的一端，平肩关节弹簧预紧销215的另一端与平肩T形板块22连接，平肩关节弹簧预紧销215用于对平肩关节弹簧216预紧，使平肩关节弹簧216处于绷紧的工作状态；平肩关节钢丝绳217另一端穿过平肩关节钢丝绳线管21与电机箱7中的对应电机主动轮连接；平肩关节钢丝绳线管21的另一端穿过平肩T形板块22的沉头孔与电机箱7中的钢丝绳线管固定架73连接，平肩关节钢丝绳线管21能够保证平肩关节钢丝绳217与平肩关节同步带29在同一水平位置；电机箱7中的电机拉动平肩关节钢丝绳217，带动整个平肩关节组件2及平肩关节第二连接件218连接的组件一起运动，实现肩关节的展收运动；

所述立肩关节组件3包括立肩关节滑轨31、立肩关节滑块32、立肩关节滑块固定钉33、立肩关节第一连接件34、立肩关节钢丝绳线管35、立肩T形板块36、立肩关节弹簧预紧销37、立肩关节弹簧38、立肩关节钢丝绳39、立肩关节同步带310、立肩关节同步带轮311、立肩关节轴312、立肩关节第一端盖313、立肩关节轴承314、立肩关节轴承连接座315、立肩关节第二端盖316、立肩关节第二连接件317、立肩关节第三连接件318、立肩关节角度位移传感器319；所述第三法兰盘219通过螺栓与立肩关节第一连接件34连接，实现平肩关节组件2与立肩关节组件3的连接；所述立肩关节轴承连接座315通过螺钉与立肩关节第一连接件34连接；所述立肩关节轴承314外圈通过紧定螺钉固定在立肩关节轴承连接座315内部；所述立肩关节第一端盖313和立肩关节第二端盖316固定在立肩关节轴承连接座315的两个端面上，进而固定立肩关节轴承314的轴向运动；所述立肩关节轴312中部与立肩关节轴承314的内圈连接，一端穿过立肩关节第一端盖313依次与立肩关节同步带轮311和立肩关节角度位移传感器319的轴心固定连接；所述立肩关节同步带轮311与立肩关节同步带310相互啮合；所述立肩关节轴312的另一端穿过立肩关节第二端盖316与立肩关节第二连接件317连接，立肩关节第二连接件317另一端通过螺栓与立肩关节第三连接件318连接；所述立肩关节角度位移传感器319的外表面与立肩关节第一端盖313固定连接，使立肩关节角度位移传感器319反馈立肩关节轴312的旋转角度；所述立肩关节滑块32通过螺钉固定在立肩关节第一连接件34上；所述立肩关节滑块32下表面通过立肩关节滑块固定钉33与立肩关节滑轨31连接，立肩关节滑块固定钉33可以调节立肩关节滑块32与立肩关节滑轨31的相对位置，通过改变立肩关节滑块32与立肩关节滑轨31相对位置，对立肩关节弹簧38和立肩关节钢丝绳39进行预紧，使得与立肩关节同步带310在同一水平位置；所述立肩T形板块36通过螺钉固定在立肩关节滑块32上表面，立肩关节滑块32相对运动带动立肩T形板块36运动；所述立肩关节同步带310的一端与立肩关节弹簧38连接，另一端与立肩关节钢丝绳39连接；立肩关节弹簧38的另一端连接立肩关节弹簧预紧销37的一端，立肩关节弹簧预紧销37的另一端与立肩T形板块36连接，立肩关节弹簧预紧销37用于对立肩关节弹簧38预紧，使立肩关节弹簧38处于绷紧的工作状态；立肩关节钢丝绳39另一端穿过立肩关节钢丝绳线管35与电机箱7中的对应电机主动轮连接；立肩关节钢丝绳线管35的另一端穿过立肩T形板块36的沉头孔与电机箱7中的钢丝绳线管固定架73连接，立肩关节钢丝绳线管35能够保证立肩关节钢丝绳39与立肩关节同步带310在同一水平位置；电机箱7中的电机拉动立肩关节钢丝绳39，带动立肩关节轴312旋转，使得立肩关节组件3旋动，实现肩关节的屈伸运动；

所述肘关节组件4包括肘关节第一连接件41、上臂固定板42、肘关节钢丝绳线管43、肘关节T形板块44、肘关节钢丝绳45、肘关节弹簧预紧销46、肘关节弹簧47、肘关节同步带48、肘关节滑块49、肘关节滑轨410、肘关节第二连接件411、肘关节同步带轮412、肘关节轴承413、肘关节轴414、肘关节轴承413、肘关节第一端盖415、肘关节轴承连接座416、肘关节第二端盖417、肘关节角度位移传感器418和肘关节滑块固定钉419；所述立肩关节第三连接件318另一端通过螺栓与肘关节第一连接件41连接，实现立肩关节组件3与肘肩关节组件4的连接；所述上臂固定板42通过螺钉与肘关节第一连接件41连接；所述肘关节第二连接件411通过螺钉与上臂固定板42连接；所述肘关节轴承连接座416通过螺钉固定在肘关节第二连接件411上；所述肘关节轴承413外圈通过紧定螺钉固定在肘关节轴承连接座416内部；所述肘关节第一端盖415和肘关节第二端盖417固定在肘关节轴承连接座416的两个端面上，进而固定肘关节轴承413的轴向运动；所述肘关节轴414中部与肘关节轴承413的内圈连接，一端穿过肘关节第一端盖415依次与肘关节同步带轮412和肘关节角度位移传感器418的轴心固定连接；所述肘关节同步带轮412与肘关节同步带48相互啮合；所述肘关节角度位移传感器418的外表面与肘关节第一端盖415固定连接，使肘关节角度位移传感器418反馈肘关节轴414的旋转角度；所述肘关节滑轨410通过螺钉固定在肘关节第二连接件411上；所述肘关节滑块49下表面通过肘关节滑块固定钉419与肘关节滑轨410连接，肘关节滑块固定钉419可以调节肘关节滑块49与肘关节滑轨410的相对位置，通过改变肘关节滑块49与肘关节滑轨410相对位置，对肘关节弹簧47和肘关节钢丝绳线管43进行预紧，使肘关节弹簧47和肘关节钢丝绳线管43与肘关节同步带48在同一水平位置；所述肘关节T形板块44通过螺钉固定在肘关节滑块49上表面，肘关节滑块49相对运动带动肘关节T形板块44运动；所述肘关节同步带48的一端与肘关节弹簧47连接，另一端与肘关节钢丝绳45连接；肘关节弹簧47的另一端连接肘关节弹簧预紧销46的一端，肘关节弹簧预紧销46的另一端与肘关节T形板块44连接，肘关节弹簧预紧销46用于对肘关节弹簧47预紧，使肘关节弹簧47处于绷紧的工作状态；肘关节钢丝绳45另一端穿过肘关节钢丝绳线管43与电机箱7中的对应电机主动轮连接；肘关节钢丝绳线管43的另一端穿过肘关节T形板块44的沉头孔与电机箱7中的钢丝绳线管固定架73连接，肘关节钢丝绳线管43能够保证肘关节钢丝绳45与肘关节同步带48在同一水平位置；电机箱7中的电机拉动肘关节钢丝绳45，带动肘关节轴414转动，实现肘关节的屈伸运动；

所述腕关节组件5包括腕关节第一连接件51、腕关节矩形板52、腕关节弹簧预紧销53、腕关节弹簧54、腕关节同步带55、腕关节第二连接件56、手掌固定板57、腕关节钢丝绳线管58、腕关节钢丝绳59、腕关节同步带轮510、腕关节轴511、腕关节角度位移传感器512和腕关节第三连接件513；所述肘关节轴413另一端穿过肘关节第二端盖417通过螺栓与腕关节第一连接件51连接，实现肘关节组件4与腕关节组件5的连接；所述腕关节第一连接件51的另一端安装有腕关节轴511；所述腕关节轴511的中部安装有腕关节同步带轮510；所述腕关节轴511的两轴端分别与腕关节第二连接件56和腕关节第三连接件513连接，腕关节第二连接件56和腕关节第三连接件513的另一端通过螺钉分别与手掌固定板57连接，使得腕关节第二连接件56和腕关节第三连接件513轴向固定；所述腕关节轴511的末端与腕关节角度位移传感器512的轴心固定连接；所述腕关节角度位移传感器512的外表面与腕关节第一连接件51固定连接，使腕关节角度位移传感器512反馈腕关节轴511的旋转角度；所述腕关节同步带轮510与腕关节同步带55相互啮合，腕关节同步带55的一端与腕关节弹簧54连接，另一端与腕关节钢丝绳59连接；所述腕关节矩形板52的侧面通过螺钉与腕关节第一连接件51连接；所述腕关节弹簧54的另一端与腕关节弹簧预紧销53连接，腕关节弹簧预紧销53的另一端与腕关节矩形板52连接，腕关节弹簧预紧销53用于对腕关节弹簧54预紧，使腕关节弹簧54处于绷紧的工作状态；腕关节钢丝绳59另一端穿过腕关节钢丝绳线管58与电机箱7中的对应电机主动轮连接；腕关节钢丝绳线管58的另一端穿过腕关节矩形板52的沉头孔与电机箱7中的钢丝绳线管固定架73连接，腕关节钢丝绳线管58能够保证腕关节钢丝绳59与腕关节同步带55在同一水平位置；电机箱7中的电机拉动腕关节钢丝绳59，带动腕关节轴511转动，实现腕关节的屈伸运动；

所述电机箱7包括主动轮71、电机72、钢丝绳线管固定架73和机箱板74；所述电机72固定在机箱板74上，其输出端轴穿过机箱板74的孔与主动轮71连接；所述钢丝绳线管固定架73固定在机箱板74上；所述上肩关节钢丝绳116、平肩关节钢丝绳217、立肩关节钢丝绳39、肘关节钢丝绳45和腕关节钢丝绳59的另一端分别与各自的主动轮71连接；所述上肩关节钢丝绳线管117、平肩关节钢丝绳线管21、立肩关节钢丝绳线管35、肘关节钢丝绳线管43和腕关节钢丝绳线管58的另一端分别安装在钢丝绳线管固定架73上；电机72的运作带动主动轮71转动，使得各个关节钢丝绳运动，实现关节的运动要求；所述钢丝绳线管固定架73用于固定各个关节钢丝绳线管的末端，使得各个关节钢丝绳处于绷紧作用，同时也确保各个关节钢丝绳与主动轮71在同一平面上。

本发明的工作原理和工作流程是：

(1)患者穿戴：在患者进行康复训练前，先调节患者手臂高度，使患者的肘关节与肘关节组件4轴线大致对齐，患者上臂伸入上臂固定板42中，用上臂固定板42上面的固定带将患者上臂固定，前臂用腕关节第一连接件51上面的固定带将患者前臂固定，患者手掌放入手掌固定板57中。

(2)患者训练：单套索传动系统工作原理是弹簧在工作状态下，处于伸长状态；钢丝绳的绷紧和松弛，使得弹簧伸长和恢复原来状态，电机箱电机正转拉伸弹簧，达到预定位置后，当电机逆转时，弹簧恢复状态拉回预定位置，当电机自锁时，弹簧保持长度不变，关节位置锁定。进行康复训练时，电机72通过上肩关节钢丝绳116带动上肩关节同步带轮11旋转，配合上肩关节弹簧113的伸缩拉动上肩关节同步带轮11运动，完成肩部平展运动；主动电机72通过平肩关节钢丝绳217与平肩关节弹簧216带动平肩关节同步带轮28旋转，完成肩部展收运动；主动电机72通过立肩关节钢丝绳39与立肩关节弹簧38带动立肩关节同步带轮311旋转，完成肩部前屈后伸运动；电机72通过肘关节钢丝绳45与肘关节弹簧47带动肘关节同步带轮412旋转，完成肘部的屈伸运动；电机72通过腕关节钢丝绳59与腕关节弹簧54带动腕关节同步带轮510旋转，完成腕部的屈伸运动。本康复机器人可根据患者的康复状态选择单一关节训练模式或者多关节复合运动训练模式。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (1)

1.一种间接驱动上肢康复机器人，其特征在于该机器人包括上肩关节组件、平肩关节组件、立肩关节组件、肘关节组件、腕关节组件、机架和电机箱；所述机架与电机箱连接；所述上肩关节组件固定在机架上；所述平肩关节组件与上肩关节组件连接；所述立肩关节组件与平肩关节组件连接；所述肘关节组件与立肩关节组件连接；所述腕关节组件与肘关节组件连接；

所述上肩关节组件包括上肩关节同步带轮、上肩关节同步带、上肩关节轴、上肩关节轴承连接座、上肩关节轴承、第一法兰盘、辅助支撑组件、上肩关节滑轨、上肩关节滑块固定钉、上肩关节滑块、第一导管杆、上肩关节弹簧、上肩关节弹簧预紧销、上肩T形板块、上肩关节钢丝绳、上肩关节钢丝绳线管和上肩关节角度位移传感器；所述辅助支撑组件固定在机架上，辅助支撑组件上端穿过机架与上肩关节轴承的内圈连接；上肩关节轴承的外圈固定在上肩关节轴承连接座内部；所述上肩关节轴承连接座下端与辅助支撑组件上端连接；所述上肩关节轴一端与上肩关节轴承连接座的上端配合，上肩关节轴中部安装有上肩关节同步带轮，上肩关节轴另一端与上肩关节角度位移传感器的轴心连接；所述上肩关节同步带轮与上肩关节同步带相互啮合；所述上肩关节角度位移传感器的外表面与上肩关节轴承盒固定连接；所述上肩关节轴承连接座通过第一法兰盘与第一导管杆连接；所述上肩关节滑轨固定在机架上；所述上肩关节滑块下表面通过上肩关节滑块固定钉与上肩关节滑轨连接；所述上肩T形板块安装在上肩关节滑块的上表面；所述上肩关节同步带的一端与上肩关节弹簧连接，另一端与上肩关节钢丝绳连接；上肩关节弹簧的另一端连接上肩关节弹簧预紧销的一端，上肩关节弹簧预紧销的另一端与上肩T形板块连接；上肩关节钢丝绳另一端穿过上肩关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；上肩关节钢丝绳线管的另一端穿过上肩T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述平肩关节组件包括平肩关节钢丝绳线管、平肩T形板块、第二法兰盘、平肩关节滑轨、平肩关节滑块、平肩关节滑块固定钉、平肩关节第一连接件、平肩关节同步带轮、平肩关节同步带、平肩关节第一端盖、平肩关节轴承、平肩关节轴承连接座、平肩关节轴、平肩关节第二端盖、平肩关节弹簧预紧销、平肩关节弹簧、平肩关节钢丝绳、平肩关节第二连接件、第三法兰盘和平肩关节角度位移传感器；所述第一导管杆另一端通过第二法兰盘与平肩关节第一连接件连接；所述平肩关节轴承连接座与平肩关节第一连接件连接；所述平肩关节轴承外圈固定在平肩关节轴承连接座内部；所述平肩关节第一端盖和平肩关节第二端盖固定在平肩关节轴承连接座的两个端面上；所述平肩关节轴中部与平肩关节轴承的内圈连接，一端穿过平肩关节第一端盖依次与平肩关节同步带轮和平肩关节角度位移传感器的轴心连接；所述平肩关节同步带轮与平肩关节同步带相互啮合；所述平肩关节轴的另一端穿过平肩关节第一端盖与平肩关节第二连接件连接，平肩关节第二连接件另一端连接第三法兰盘；所述平肩关节角度位移传感器的外表面与平肩关节第一端盖固定连接；所述平肩关节滑轨固定在平肩关节第一连接件上；所述平肩关节滑块下表面通过平肩关节滑块固定钉与平肩关节滑轨连接；所述平肩T形板块固定在平肩关节滑块上表面；所述平肩关节同步带的一端与平肩关节弹簧连接，另一端与平肩关节钢丝绳连接；平肩关节弹簧的另一端连接平肩关节弹簧预紧销的一端，平肩关节弹簧预紧销的另一端与平肩T形板块连接；平肩关节钢丝绳另一端穿过平肩关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；平肩关节钢丝绳线管的另一端穿过平肩T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述立肩关节组件包括立肩关节滑轨、立肩关节滑块、立肩关节滑块固定钉、立肩关节第一连接件、立肩关节钢丝绳线管、立肩T形板块、立肩关节弹簧预紧销、立肩关节弹簧、立肩关节钢丝绳、立肩关节同步带、立肩关节同步带轮、立肩关节轴、立肩关节第一端盖、立肩关节轴承、立肩关节轴承连接座、立肩关节第二端盖、立肩关节第二连接件、立肩关节第三连接件、立肩关节角度位移传感器；所述第三法兰盘与立肩关节第一连接件连接；所述立肩关节轴承连接座与立肩关节第一连接件连接；所述立肩关节轴承外圈固定在立肩关节轴承连接座内部；所述立肩关节第一端盖和立肩关节第二端盖固定在立肩关节轴承连接座的两个端面上；所述立肩关节轴中部与立肩关节轴承的内圈连接，一端穿过立肩关节第一端盖依次与立肩关节同步带轮和立肩关节角度位移传感器的轴心固定连接；所述立肩关节同步带轮与立肩关节同步带相互啮合；所述立肩关节轴的另一端穿过立肩关节第二端盖与立肩关节第二连接件连接，立肩关节第二连接件另一端与立肩关节第三连接件连接；所述立肩关节角度位移传感器的外表面与立肩关节第一端盖固定连接；所述立肩关节滑块固定在立肩关节第一连接件上；所述立肩关节滑块下表面通过立肩关节滑块固定钉与立肩关节滑轨连接；所述立肩T形板块固定在立肩关节滑块上表面；所述立肩关节同步带的一端与立肩关节弹簧连接，另一端与立肩关节钢丝绳连接；立肩关节弹簧的另一端连接立肩关节弹簧预紧销的一端，立肩关节弹簧预紧销的另一端与立肩T形板块连接；立肩关节钢丝绳另一端穿过立肩关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；立肩关节钢丝绳线管的另一端穿过立肩T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述肘关节组件包括肘关节第一连接件、上臂固定板、肘关节钢丝绳线管、肘关节T形板块、肘关节钢丝绳、肘关节弹簧预紧销、肘关节弹簧、肘关节同步带、肘关节滑块、肘关节滑轨、肘关节第二连接件、肘关节同步带轮、肘关节轴承、肘关节轴、肘关节轴承、肘关节第一端盖、肘关节轴承连接座、肘关节第二端盖、肘关节角度位移传感器和肘关节滑块固定钉；所述立肩关节第三连接件另一端与肘关节第一连接件连接；所述上臂固定板与肘关节第一连接件连接；所述肘关节第二连接件与上臂固定板连接；所述肘关节轴承连接座固定在肘关节第二连接件上；所述肘关节轴承外圈固定在肘关节轴承连接座内部；所述肘关节第一端盖和肘关节第二端盖固定在肘关节轴承连接座的两个端面上；所述肘关节轴中部与肘关节轴承的内圈连接，一端穿过肘关节第一端盖依次与肘关节同步带轮和肘关节角度位移传感器的轴心固定连接；所述肘关节同步带轮与肘关节同步带相互啮合；所述肘关节角度位移传感器的外表面与肘关节第一端盖固定连接；所述肘关节滑轨固定在肘关节第二连接件上；所述肘关节滑块下表面通过肘关节滑块固定钉与肘关节滑轨连接；所述肘关节T形板块固定在肘关节滑块上表面；所述肘关节同步带的一端与肘关节弹簧连接，另一端与肘关节钢丝绳连接；肘关节弹簧的另一端连接肘关节弹簧预紧销的一端，肘关节弹簧预紧销的另一端与肘关节T形板块连接；肘关节钢丝绳另一端穿过肘关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；肘关节钢丝绳线管的另一端穿过肘关节T形板块的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述腕关节组件包括腕关节第一连接件、腕关节矩形板、腕关节弹簧预紧销、腕关节弹簧、腕关节同步带、腕关节第二连接件、手掌固定板、腕关节钢丝绳线管、腕关节钢丝绳、腕关节同步带轮、腕关节轴、腕关节角度位移传感器和腕关节第三连接件；所述肘关节轴另一端穿过肘关节第二端盖与腕关节第一连接件连接；所述腕关节第一连接件的另一端安装有腕关节轴；所述腕关节轴的中部安装有腕关节同步带轮；所述腕关节轴的两轴端分别与腕关节第二连接件和腕关节第三连接件连接，腕关节第二连接件和腕关节第三连接件的另一端分别与手掌固定板连接；所述腕关节轴的末端与腕关节角度位移传感器的轴心固定连接；所述腕关节角度位移传感器的外表面与腕关节第一连接件固定连接；所述腕关节同步带轮与腕关节同步带相互啮合，腕关节同步带的一端与腕关节弹簧连接，另一端与腕关节钢丝绳连接；所述腕关节矩形板的侧面与腕关节第一连接件连接；所述腕关节弹簧的另一端与腕关节弹簧预紧销连接，腕关节弹簧预紧销的另一端与腕关节矩形板连接；腕关节钢丝绳另一端穿过腕关节钢丝绳线管与电机箱中的对应电机主动轮连接；腕关节钢丝绳线管的另一端穿过腕关节矩形板的沉头孔与电机箱中的钢丝绳线管固定架连接；

所述电机箱包括主动轮、电机、钢丝绳线管固定架和机箱板；所述电机固定在机箱板上，电机的输出端轴穿过机箱板的孔与主动轮连接；所述钢丝绳线管固定架固定在机箱板上；所述上肩关节钢丝绳、平肩关节钢丝绳、立肩关节钢丝绳、肘关节钢丝绳和腕关节钢丝绳的另一端分别与各自的主动轮连接；所述上肩关节钢丝绳线管、平肩关节钢丝绳线管、立肩关节钢丝绳线管、肘关节钢丝绳线管和腕关节钢丝绳线管的另一端分别安装在钢丝绳线管固定架上。