CN106236509B - 一种电机绳索混合驱动装置 - Google Patents

一种电机绳索混合驱动装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106236509B
CN106236509B CN201610784730.4A CN201610784730A CN106236509B CN 106236509 B CN106236509 B CN 106236509B CN 201610784730 A CN201610784730 A CN 201610784730A CN 106236509 B CN106236509 B CN 106236509B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rope
pedestal
pinch roller
driving motor
steel wire
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610784730.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106236509A (zh
Inventor
杨启志
马新坡
蔡静
孙梦涛
张梦启
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201610784730.4A priority Critical patent/CN106236509B/zh
Publication of CN106236509A publication Critical patent/CN106236509A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106236509B publication Critical patent/CN106236509B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus ; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274—Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12—Driving means
    • A61H2201/1207—Driving means with electric or magnetic drive
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/14—Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635—Hand or arm, e.g. handle
    • A61H2201/1638—Holding means therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00—Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1657—Movement of interface, i.e. force application means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61H—PHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/06—Arms

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明公布了一种电机绳索混合驱动装置，涉及医疗康复技术领域，它包括基板、驱动电机基座、压轮基座、前驱动电机、前压轮、后压轮、后驱动电机、第一前驱动齿轮、第二前驱动齿轮、前齿形带、后齿形带、固定扣、后绳索基座、前绳索基座、第二钢丝绳软管和第一钢丝绳软管；该驱动装置有效的解决了七自由度上肢康复机器人前臂过重所带来的控制与安装的不便。在上肢康复机器人中，共有七个自由度的运动。在其七个自由度的配合下，机器人可以模拟并实现人体上肢的各项运动，七个自由度既可以单独实现各个关节的独立运动也可以各个关节的联合运动实现空间运动。

Description

一种电机绳索混合驱动装置
技术领域
本发明属于医疗器械机械传动技术领域，尤其涉及到一种电机绳索混合驱动装置。
背景技术
首先，我国是脑中风发病率最高的国家，而且中风也是我国死亡率最高的疾病之一。随着我国经济的快速发展，医疗条件逐步得到改善，脑卒中后的幸存者越来越多。然而脑卒中后遗症的治疗费用却成了这些患者家庭的沉重经济负担。在幸存者中有很多会留有不同程度的残疾。对于中风病人，对其偏瘫部位进行康复训练是十分重要和关键的医疗手段。
目前，国内外上肢康复训练机器人在用于上肢运动功能障碍患者进行治疗和康复训练时存在诸多缺点和不足，主要有：支持活动的关节单一或较少、尤其是未把小臂旋转和腕部指部等关节的运动集成于系统和装置中使得个体适应性差，不能根据不同患者进行装置的调整或调整不方便；支持的运动模式单一，只能进行被动运动或者装置不具备驱动功能；舒适性较差，不能较好地实现人机协调和统一；不能激发患者训练的兴趣；不能较好地解决力量和位置过载等安全问题。电机的直接驱动使得小臂旋转和腕部指部等关节的自身配重过大，这不仅使得整机的控制难度增加，同时安全性能降低。
本发明提出的一种电机绳索混合驱动装置：采用电机绳索混合驱动装置，将电机后移至基座上，就可以有效的减轻腕关节的重量。使得腕关节部分的控制更为方便、结构更为简单紧凑，整机更加安全。
发明内容
一种电机绳索混合驱动装置，包括基板、驱动电机基座、压轮基座、前驱动电机、前压轮、后压轮、后驱动电机、第一前驱动齿轮、第二前驱动齿轮、前齿形带、后齿形带、第一固定扣、后绳索基座、前绳索基座、第二钢丝绳软管和第一钢丝绳软管；
所述基板上端面上左侧设置有前压轮、后压轮；所述前压轮和后压轮并列分布；所述前压轮和后压轮右侧对应位置处设置有前驱动电机和后驱动电机；所述前驱动电机和后驱动电机右侧对应位置处设置有前绳索基座、后绳索基座；
所述前压轮、后压轮固定在压轮基座上；所述压轮基座置于纵向的滑动槽上；滑动槽固定在基板上；所述前驱动电机通过驱动电机基座固定在基板上；
所述前驱动电机输出端连接有第一前驱动齿轮；所述第一前驱动齿轮与前齿形带配合；所述后驱动电机输出端连接有第二前驱动齿轮；所述第二前驱动齿轮与后齿形带配合；所述后齿形带的两端均通过固定扣与钢丝绳软管连接；所述第二钢丝绳软管穿过后绳索基座上开设的孔连接到大圆盘槽轮的槽内；所述第一钢丝绳软管穿过前绳索基座上开设的孔连接到小圆盘槽轮的槽内；所述大圆盘槽轮通过小六号轴固定在卡扣支架上；所述小圆盘槽轮通过小七号轴固定在L型板上。
进一步的，所述第二钢丝绳软管两端分别穿过后绳索末端基座上开的孔后连接到大圆盘槽轮。
进一步的，所述第一钢丝绳软管两端分别穿过前绳索末端基座上开的孔后连接到小圆盘槽轮。
进一步的，调节板一端开设有槽，槽上固定有后绳索末端基座；调节板另一端固定有卡扣支架；卡口支架上安装有小六号轴。
有益效果：
采用电机绳索混合驱动装置，将电机后移至基座上，机器人的腕关节部分采用驱动电机-钢丝绳-圆盘槽轮驱动该自由度，就可以有效的减轻腕关节的重量。使得腕关节部分的控制更为方便、结构更为简单紧凑，整机更加安全。
附图说明
附图1为电机绳索混合驱动装置整体结构示意图。
附图2为图1中电机、齿形带及压轮组成的动力源模块部分示意图；
附图3为图1钢丝绳以及软管组成的动力传动模块部分示意图；
附图4为图1驱动带轮及齿形带轮组成的驱动模块部分示意；
附图5为图4驱动带轮及齿形带轮组成的驱动模块局部示意图。
附图标记如下：
1-基座横板；2-驱动电机基座；3-压轮基座；4-前驱动电机；5-滑动槽；6-前压轮；7-后压轮；8-后驱动电机；9-第一前驱动齿轮；10-第二前驱动齿轮；11-前齿形带；12-后齿形带；13-第一固定扣；14-后绳索基座；15-前绳索基座；16-第二钢丝绳软管；17-调节板；18-后绳索末端基座；19-卡扣支架；20-大圆盘槽轮；21-小六号轴；22-L型板；23-前绳索末端基座；24-第二固定扣；25-小圆盘槽轮；26-手托；27-小七号轴；28-第一钢丝绳软管。
具体实施方式
为对本发明的技术方案进一步的了解，现结合附图如下描述：
一种电机绳索混合驱动装置，包括基板1、驱动电机基座2、压轮基座3、前驱动电机4、前压轮6、后压轮7、后驱动电机8、第一前驱动齿轮9、第二前驱动齿轮10、前齿形带11、后齿形带12、第一固定扣13、后绳索基座14、前绳索基座15、第二钢丝绳软管16和第一钢丝绳软管28；
基板1上端面上左侧设置有前压轮6、后压轮7；所述前压轮6和后压轮7并列分布；所述前压轮6和后压轮7右侧对应位置处设置有前驱动电机4和后驱动电机8；所述前驱动电机4和后驱动电机8右侧对应位置处设置有前绳索基座15、后绳索基座14；
前压轮6、后压轮7固定在压轮基座3上；所述压轮基座3置于纵向的滑动槽5上；滑动槽5固定在基板1上；所述前驱动电机4通过驱动电机基座2固定在基板1上；
前驱动电机4输出端连接有第一前驱动齿轮9；所述第一前驱动齿轮9与前齿形带11配合；所述后驱动电机8输出端连接有第二前驱动齿轮10；所述第二前驱动齿轮10与后齿形带12配合；所述后齿形带12的两端均通过第一固定扣13与第二钢丝绳软管16连接；所述第二钢丝绳软管16穿过后绳索基座14上开设的孔连接到大圆盘槽轮20的槽内；所述第一钢丝绳软管28穿过前绳索基座15上开设的孔连接到小圆盘槽轮25的槽内；所述大圆盘槽轮20通过小六号轴21固定在卡扣支架19上；所述小圆盘槽轮25通过小七号轴27固定在L型板22上；
第二钢丝绳软管16两端分别穿过后绳索末端基座18上开的孔后连接到大圆盘槽轮20。
第一钢丝绳软管28两端分别穿过前绳索末端基座23上开的孔后连接到小圆盘槽轮25。
调节板17上开设有槽，槽上固定有后绳索末端基座18；调节板17另一端固定有卡扣支架19；卡口支架19上安装有小六号轴21。
结合附图1和2，电机、齿形带及压轮组成的动力源模块部分包括基座横板1作为整个装置的基板，其上固定安装了驱动电机基座2、前绳索基座15以及后绳索基座14，此外，其上还开有滑动槽5用来安装压轮基座3，压轮基座3在基座横板1上可以滑动，这样就可以使得前压轮6后压轮7有效的使前齿形带11后齿形带12与前驱动齿轮9前驱动齿轮10压紧。前驱动电机4后驱动电机8安装在驱动电机基座2上，两个驱动电机安装有前驱动齿轮9后驱动齿轮10。在此模块中：前驱动电机4后驱动电机8作为动力源，通过前驱动齿轮9前驱动齿轮10之后传递到前齿形带11后齿形带12为后面的运行部件提供动力。
结合3和4，钢丝绳以及软管组成的动力传动模块部分包括钢丝绳通过第一固定扣13连接到齿形带上，之后，通过钢丝绳软管16的导向转递到末端的执行机构。前绳索基座15以及后绳索基座14固定上钢丝绳软管16，之后，将钢丝绳软管16固定在末端前绳索末端基座23以及后绳索末端基座18上。在此模块中：第一固定扣13将上一模块的动力传递到钢丝绳上，同时，钢丝绳软管16为钢丝绳的动力传递提供通道，使动力有效的向后一模块传递。
结合4和5，驱动带轮及齿形带轮组成的驱动模块部分包括调节板17上开长槽用来安装后绳索末端基座18，其另一端连接上卡扣支架19，卡口支架19上通过小六号轴21安装大圆盘槽轮20，L型板22安装在大圆盘槽轮20。小圆盘槽轮25通过小七号轴27连接在L型板22，之后，通过固定扣24使得小圆盘槽轮25完全固定，手托26安装在小圆盘槽轮25上随之运动。前绳索末端基座23这被用来固定钢丝绳软管16。在此模块中：前绳索末端基座23与后绳索末端基座18固定好钢丝绳软管16后，钢丝绳这分别连接到小圆盘槽轮25与大圆盘槽轮20，这时，上一个模块的动力就被传递到小圆盘槽轮25与大圆盘槽轮20实现小圆盘槽轮25与大圆盘槽轮20的转动。之后，大圆盘槽轮20的转动带动L型板22使之摆动，实现腕关节桡侧屈/尺侧屈等运动。而小圆盘槽轮25的转动带动手托26使之摆动。实现腕关节背伸/掌屈等运动。
该驱动装置有效的解决了七自由度上肢康复机器人前臂过重所带来的控制与安装的不便。例如：在上肢康复机器人中，共有七个自由度的运动。在其七个自由度的配合下，机器人可以模拟并实现人体上肢的各项运动，七个自由度既可以单独实现各个关节的独立运动也可以各个关节的联合运动实现空间运动。对于其肩关节与肘关节的运动模块可以有电机直接驱动，方便快捷。但是，其腕关节处在机器人的末端，力臂较大，从而产生的力矩也较大，所以应避免腕关节有较大的重量，即减轻腕关节的重量，使之产生的力矩尽量减小，这样，采用电机绳索混合驱动装置，将电机后移至基座上，就可以有效的减轻腕关节的重量。使得腕关节部分的控制更为方便、结构更为简单紧凑，整机更加安全。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电机绳索混合驱动装置，其特征在于，包括基板(1)、驱动电机基座(2)、压轮基座(3)、前驱动电机(4)、前压轮(6)、后压轮(7)、后驱动电机(8)、第一前驱动齿轮(9)、第二前驱动齿轮(10)、前齿形带(11)、后齿形带(12)、第一固定扣(13)、后绳索基座(14)、前绳索基座(15)、第二钢丝绳软管(16)和第一钢丝绳软管(28)；
所述基板(1)上端面上左侧设置有前压轮(6)、后压轮(7)；所述前压轮(6)和后压轮(7)并列分布；所述前压轮(6)和后压轮(7)右侧对应位置处设置有前驱动电机(4)和后驱动电机(8)；所述前驱动电机(4)和后驱动电机(8)右侧对应位置处设置有前绳索基座(15)、后绳索基座(14)；
所述前压轮(6)、后压轮(7)固定在压轮基座(3)上；所述压轮基座(3)置于纵向的滑动槽(5)上；滑动槽(5)固定在基板(1)上；所述前驱动电机(4)通过驱动电机基座(2)固定在基板(1)上；
所述前驱动电机(4)输出端连接有第一前驱动齿轮(9)；所述第一前驱动齿轮(9)与前齿形带(11)配合；所述后驱动电机(8)输出端连接有第二前驱动齿轮(10)；所述第二前驱动齿轮(10)与后齿形带(12)配合；所述后齿形带(12)的两端均通过第一固定扣(13)与第二钢丝绳软管(16)连接；所述第二钢丝绳软管(16)穿过后绳索基座(14)上开设的孔连接到大圆盘槽轮(20)的槽内；所述第一钢丝绳软管(28)穿过前绳索基座(15)上开设的孔连接到小圆盘槽轮(25)的槽内；所述大圆盘槽轮(20)通过小六号轴(21)固定在卡扣支架(19)上；所述小圆盘槽轮(25)通过小七号轴(27)固定在L型板(22)上。
2.根据权利要求1所述的电机绳索混合驱动装置，其特征在于，所述第二钢丝绳软管(16)两端分别穿过后绳索末端基座(18)上开的孔后连接到大圆盘槽轮(20)。
3.根据权利要求1所述的电机绳索混合驱动装置，其特征在于，所述第一钢丝绳软管(28)两端分别穿过前绳索末端基座(23)上开的孔后连接到小圆盘槽轮(25)。
4.根据权利要求2所述的一种电机绳索混合驱动装置，其特征在于，调节板(17)一端开设有槽，槽上固定有后绳索末端基座(18)；调节板(17)另一端固定有卡扣支架(19)；卡口支架(19)上安装有小六号轴(21)。
CN201610784730.4A 2016-08-31 2016-08-31 一种电机绳索混合驱动装置 Active CN106236509B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610784730.4A CN106236509B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种电机绳索混合驱动装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610784730.4A CN106236509B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种电机绳索混合驱动装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106236509A CN106236509A (zh) 2016-12-21
CN106236509B true CN106236509B (zh) 2018-06-01

Family

ID=58080468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610784730.4A Active CN106236509B (zh) 2016-08-31 2016-08-31 一种电机绳索混合驱动装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106236509B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104306130A (zh) * 2014-10-22 2015-01-28 华中科技大学 一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置
CN104473752A (zh) * 2014-11-10 2015-04-01 华中科技大学 一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置
CN104873360A (zh) * 2015-04-17 2015-09-02 东南大学 一种基于套索驱动的上肢康复外骨骼机器人

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101518491B (zh) * 2009-04-03 2011-06-01 北京航空航天大学 手指运动功能康复机器人
CN104287936B (zh) * 2014-10-22 2015-10-28 华中科技大学 一种耦合运动机构及包含该机构的肩关节康复训练装置
CN105597280B (zh) * 2016-03-21 2018-03-13 哈尔滨工业大学 一种主被动混合上肢康复训练外骨骼

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104306130A (zh) * 2014-10-22 2015-01-28 华中科技大学 一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置
CN104473752A (zh) * 2014-11-10 2015-04-01 华中科技大学 一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置
CN104873360A (zh) * 2015-04-17 2015-09-02 东南大学 一种基于套索驱动的上肢康复外骨骼机器人

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Upper-Limb Powered Exoskeleton Design;Joel C. Perry，Jacob Rosen;《ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS》;20070831;408-417 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106236509A (zh) 2016-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106361537B (zh) 一种基于混合驱动的七自由度上肢康复机器人
CN106038175A (zh) 一种用于上肢康复训练的关节复合运动机械臂
CN105662783B (zh) 一种外骨骼式上肢康复训练机器人
CN107374907A (zh) 穿戴式上肢外骨骼康复装置
CN101984946B (zh) 坐式外骨骼下肢康复机器人
US11160715B2 (en) Support rehabilitation training robot and operation method thereof
CN106109186B (zh) 可穿戴下肢外骨骼机器人
CN105963103A (zh) 一种便携穿戴式外骨骼上肢机器人
CN105662782A (zh) 一种外骨骼式上肢康复训练机器人
CN105520820B (zh) 一种三自由度腕功能康复机器人
CN107397647B (zh) 肘关节动力辅助训练装置
CN104905936A (zh) 一种上下肢康复椅
CN104473752B (zh) 一种基于分组耦合驱动的上肢康复训练装置
CN104666049A (zh) 一种新型便携式上肢康复机器人
CN107019621A (zh) 上肢康复机器人
CN110025454B (zh) 一种配重式下肢康复机器人
CN110522611A (zh) 一种可调节拉伸强度的手臂伸展康复训练装置
CN106390380A (zh) 一种多功能健身器
CN106236517B (zh) 外骨骼机器人腿部运动系统
CN109224381A (zh) 一种四肢联动机构
CN107320283A (zh) 一种柔性末端牵引康复机器人
CN106236509B (zh) 一种电机绳索混合驱动装置
CN208710416U (zh) 一种单电机驱动的肩肘联动上肢康复机器人
CN207785450U (zh) 一种康复训练器
CN206304102U (zh) 外骨骼机器人腿部运动系统

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant