CN107362001B - 多自由度的人体肢臂助力外骨骼 - Google Patents

多自由度的人体肢臂助力外骨骼 Download PDF

Info

Publication number
CN107362001B
CN107362001B CN201710652350.XA CN201710652350A CN107362001B CN 107362001 B CN107362001 B CN 107362001B CN 201710652350 A CN201710652350 A CN 201710652350A CN 107362001 B CN107362001 B CN 107362001B
Authority
CN
China
Prior art keywords
joint
support
freedom
human limb
exoskeleton
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
CN201710652350.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107362001A (zh
Inventor
张钊
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.)
Guangdong Qunwang Technology Co ltd
Original Assignee
Guangdong Qunwang Technology Co ltd
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 Guangdong Qunwang Technology Co ltd filed Critical Guangdong Qunwang Technology Co ltd
Priority to CN201710652350.XA priority Critical patent/CN107362001B/zh
Publication of CN107362001A publication Critical patent/CN107362001A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107362001B publication Critical patent/CN107362001B/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
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • 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
    • A61H3/00—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about
    • A61H2003/005—Appliances for aiding patients or disabled persons to walk about with knee, leg or stump rests
    • 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
    • A61H2201/16—Physical interface with patient
    • A61H2201/1602—Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/164—Feet or leg, e.g. pedal
    • A61H2201/1642—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
    • A61H2205/00—Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/10—Leg

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

本发明公开一种多自由度的人体肢臂助力外骨骼，包括第一关节、连接于所述第一关节的第一支撑、连接于所述第一支撑的第二关节及连接于所述第二关节的第二支撑；所述第一支撑与所述第一关节之间枢接。本发明多自由度的人体肢臂助力外骨骼具有多个自由度、运动灵活、模仿程度高的优点。

Description

多自由度的人体肢臂助力外骨骼
技术领域
本发明涉及一种机械外骨骼，尤其涉及一种多自由度的人体肢臂助力外骨骼。
背景技术
对于一些残疾人或肢体机能受到损伤需要引导恢复的病人来说，使用机械外骨骼支架辅助行动作用非常大，其不仅可以使残疾人或病人的生活能够自理，还可以用于引导病人进行功能恢复训练，因此，外骨骼机器人对残疾人及病人是至关重要的。
现有的机械外骨骼是通过模仿人体的骨骼及关节设计而成的，由于肢体运动动作的多变性及复杂性，要完全模仿实现就需要具有多个自由度，然而，现有的人体肢臂助力外骨骼，例如下肢外骨骼，其大腿及小腿通常只有大腿关节、膝盖关节，两个关节分别只能控制大腿及小腿向前迈开脚步，不能再控制其他方向的运动，因引，现有的外骨骼结构简单、自由度少，不够灵活，模仿程度不够高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有多个自由度、运动灵活、模仿程度高的多自由度的人体肢臂助力外骨骼。
为了实现上述目的，本发明提供的多自由度的人体肢臂助力外骨骼包括第一关节、连接于所述第一关节的第一支撑、连接于所述第一支撑的第二关节及连接于所述第二关节的第二支撑；所述第一支撑与所述第一关节之间枢接。
与现有技术相比，由于本发明通过将所述第一支撑与所述第一关节之间呈枢接地连接，因此，使得所述第一支撑能沿两者的枢接中心轴转动，进而为所述第一支撑提供一转动的自由度，从而使模拟肢体的动作更加真实、灵活。
较佳地，所述第一支撑与所述第一关节枢接的枢接中心轴沿所述第一支撑的长度方向设置。这样可为所述第一支撑提供一自转的自由度，该自由度可模拟肢体的扭转动作。
较佳地，所述第一支撑与所述第一关节枢接的枢接中心轴与所述第一支撑的中心轴同轴。
较佳地，所述第一支撑与所述第一关节之间设有驱动装置，所述驱动装置驱动所述第一支撑转动。
具体地，所述驱动装置包括驱动电机、齿轮及扇形齿轮，所述扇形齿轮固定于所述第一支撑，所述驱动电机固定于所述第一关节的支臂，所述齿轮与所述驱动电机的输出端连接并且所述齿轮与所述扇形齿轮啮合。利用所述驱动电机驱动齿轮及扇形齿轮实现所述第一支撑的自转，控制简单，传动稳定可靠。
较佳地，所述第一关节的支臂上开设有弧形孔，所述第一支撑上设有限位销钉，所述限位销钉滑动地插接于所述弧形孔。设置所述弧形孔及所述限位销钉，可防止所述第一支撑转动角度过大。
较佳地，所述多自由度的人体肢臂助力外骨骼还包括连接所述第二支撑的第三关节以及连接于所述第三关节的掌部。
较佳地，所述多自由度的人体肢臂助力外骨骼还包括连接所述第一关节的支架。
具体地，所述支架与所述第一关节之间设有使所述第一关节、第一支撑、第二关节及第二支撑整体外张的外张关节。
附图说明
图1是本发明下肢外骨骼机器人的结构图。
图2是本发明下肢外骨骼机器人的另一角度的结构图。
图3是本发明下肢外骨骼机器人中的机械外骨骼关节的结构图。
图4是图2中A部分的放大图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1、图2所示，本发明多自由度的人体肢臂助力外骨骼以下肢为例，当然也可以用于上肢；如图所示，图中展示了下肢外骨骼机器人100包括支架1及设置所述支架1两侧的下肢2，所述下肢2包括连接于所述支架1的大腿关节21即第一关节、连接于所述大腿关节21的大腿支撑22即第一支撑、连接于所述大腿支撑22下端的膝盖关节23即第二关节、连接于所述膝盖关节23的小腿支撑24即第二关节、连接所述小腿支撑24下端的脚踝关节25即第三关节以及连接于所述脚踝关节25的脚掌26；所述大腿关节21控制所述大腿支撑22在前后方向抬起及下降，所述膝盖关节23控制所述小腿支撑24在前后方向抬起及下降，所述脚踝关节25控制所述脚掌26在前后方向抬起及下降，所述大腿关节21、膝盖关节23及脚踝关节25均为机械外骨骼关节。
结合图1，再如图3所示，所述机械外骨骼关节包括第一支臂31、第二支臂32、电机33、安装座34、钢线35、主动轮36、从动轮37及若干引导轮组38，所述第一支臂31的圆形枢接头及所述第二支臂32的圆形枢接头相互枢接形成关节轴a，所述安装座34固定于所述第一支臂31，所述电机33固定于所述安装座34的上侧，所述主动轮36枢接于所述安装座34的下侧，所述主动轮36的枢接轴b与所述关节轴a相互垂直。所述电机33的输出端与所述主动轮36连接，所述从动轮37固定于所述第二支臂32，所述从动轮37的中心轴与所述关节轴a同轴；所述钢线35缠绕于的所述主动轮36与所述从动轮37之间。所述钢线35与所述主动轮36呈单点固定连接，所述钢丝35与所述从动轮37呈单点固定连接。所述主动轮36转动时，通过所述主动轮36一侧的所述钢线35拉动所述从动轮37，而所述主动轮36另一侧的所述钢线35则被释放而配合所述从动轮37转动，从而使所述从动轮37转动，实现动力的传递。具体地，所述钢线35呈多圈地绕设于所述主动轮36所述钢线35呈单圈地绕设于所述从动轮37，所述钢线35同时绕设于所述引导轮组。
再请参阅图3，所述引导轮组包括一对第一引导轮38a及一对第二引导轮38b，所述第一引导轮38a枢接于所述安装座34的下侧，两所述第一引导轮38a的枢接轴c相互平行，所述第一引导轮38a的枢接轴c分别与所述主动轮36的枢接轴b及所述关节轴a垂直。所述第一支臂31的圆形枢接头上延伸出连接部31a，所述第二引导轮38b枢接于所述第一支臂31的连接部31a上，两所述第二引导轮38b的枢接轴d相互平行，所述第二引导轮38b的枢接轴d与所述关节轴a平行。
再请参阅图1及图2，所述支架1与所述大腿关节21之间设有大腿外张关节27，所述大腿外张关节27控制所述下肢2向左、右侧摆动，以实现两所述下肢2相对外张；所述大腿外张关节27也为所述机械外骨骼关节，所述大腿外张关节27的关节轴e与所述大腿关节21的关节轴a垂直。
如图4所示，所述大腿支撑22与所述大腿关节21之间呈枢接，枢接中心轴沿所述大腿支撑22的长度方向设置，本申请中，所述大腿支撑22呈圆柱形，所述大腿支撑22的上端直接套接于所述大腿关节21的第二支臂上，使所述枢接中心轴与所述大腿关节21的中心轴同轴。由于将所述大腿支撑22与所述大腿关节21之间呈枢接地连接，并使两者的枢接中心轴沿所述大腿支撑22的长度方向设置，因此，这样使得所述大腿支撑22能沿所述枢接中心轴转动，进而为所述大腿支撑22提供一自转的自由度，该自由度可模拟下肢的扭转动作，模拟下肢的动作更加真实、灵活。所述大腿支撑22与所述大腿关节21之间设有驱动装置28，所述驱动装置28驱动所述大腿支撑22围绕所述枢接中心轴自转一定角度。具体地，所述驱动装置28包括驱动电机28a、齿轮28b及扇形齿轮28c，所述扇形齿轮28c固定于所述大腿支撑22，所述驱动电机28a固定于所述大腿关节21的第二支臂32上且输出端呈向下，所述齿轮28b与所述驱动电机28a的输出端连接并且与所述扇形齿轮28c啮合。利用所述驱动电机28a驱动齿轮28b及扇形齿轮28c实现大腿支撑22的自转，控制简单，传动稳定可靠。
再如图4所示，所述大腿关节21的第二支臂上开设有弧形孔32a，所述大腿支撑22上设有限位销钉22a，所述限位销钉22a滑动地插接于所述弧形孔32a。设置所述弧形孔32a及所述限位销钉22a，可防止所述大腿支撑22转动角度过大。
与现有技术相比，由于本发明在所述主动轮36与所述从动轮37之间利用钢线35进行传动，并通过将钢线35缠绕于所述主动轮36及所述从动轮37之间，使所述钢线35呈多圈地绕设于所述主动轮36且与所述主动轮36呈单点固定连接，且使所述钢线35呈单圈地绕设于所述从动轮37且与所述从动轮37呈单点固定连接，从而驱动所述主动轮36转动时即可带动所述从动轮37转动，进而实现关节的动作，整个动作只需要控制所述电机33即可，控制简单，而且，由于钢线35与主动轮36及从动轮37是呈单点固定连接的，在钢线35传动的过程中，钢线35与主动轮36及从动轮37之间不会发生打滑，因此，传动的稳定性及可靠性很高；而整个下肢外骨骼机器人100由于各个关节均采用所述机械外骨骼关节进行传动，因此，控制也十分简单，模拟肢体运动的效果好，动作稳定可靠。
本发明下肢外骨骼机器人100所涉及到的各个电机33的控制方法为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (9)

1.一种多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：包括第一关节、连接于所述第一关节的第一支撑、连接于所述第一支撑的第二关节及连接于所述第二关节的第二支撑；所述第一支撑与所述第一关节之间枢接；所述第一关节及第二关节均为机械外骨骼关节，所述机械外骨骼关节包括第一支臂、第二支臂、电机、安装座、钢线、主动轮、从动轮及若干引导轮组，所述第一支臂及所述第二支臂相互枢接形成关节轴，所述安装座固定于所述第一支臂，所述电机及所述主动轮设置于所述安装座，所述电机的输出端与所述主动轮连接，所述从动轮固定于所述第二支臂，所述从动轮的中心轴与所述关节轴同轴；所述钢线缠绕于的所述主动轮、所述从动轮及所述引导轮组之间；所述引导轮组包括一对第一引导轮及一对第二引导轮，所述第一引导轮枢接于所述安装座的下侧，两所述第一引导轮的枢接轴相互平行，所述第一引导轮的枢接轴分别与所述主动轮的枢接轴及所述关节轴垂直；所述第一支臂的圆形枢接头上延伸出连接部，所述第二引导轮枢接于所述第一支臂的连接部上，两所述第二引导轮的枢接轴相互平行，所述第二引导轮的枢接轴与所述关节轴平行。
2.如权利要求1所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述第一支撑与所述第一关节枢接的枢接中心轴沿所述第一支撑的长度方向设置。
3.如权利要求1所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述第一支撑与所述第一关节枢接的枢接中心轴与所述第一支撑的中心轴同轴。
4.如权利要求1所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述第一支撑与所述第一关节之间设有驱动装置，所述驱动装置驱动所述第一支撑转动。
5.如权利要求4所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述驱动装置包括驱动电机、齿轮及扇形齿轮，所述扇形齿轮固定于所述第一支撑，所述驱动电机固定于所述第一关节的支臂，所述齿轮与所述驱动电机的输出端连接并且所述齿轮与所述扇形齿轮啮合。
6.如权利要求1所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述第一关节的支臂上开设有弧形孔，所述第一支撑上设有限位销钉，所述限位销钉滑动地插接于所述弧形孔。
7.如权利要求1所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述多自由度的人体肢臂助力外骨骼还包括连接所述第二支撑的第三关节以及连接于所述第三关节的掌部。
8.如权利要求1所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述多自由度的人体肢臂助力外骨骼还包括连接所述第一关节的支架。
9.如权利要求8所述的多自由度的人体肢臂助力外骨骼，其特征在于：所述支架与所述第一关节之间设有使所述第一关节、第一支撑、第二关节及第二支撑整体外张的外张关节。
CN201710652350.XA 2017-08-02 2017-08-02 多自由度的人体肢臂助力外骨骼 Active CN107362001B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710652350.XA CN107362001B (zh) 2017-08-02 2017-08-02 多自由度的人体肢臂助力外骨骼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710652350.XA CN107362001B (zh) 2017-08-02 2017-08-02 多自由度的人体肢臂助力外骨骼

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107362001A CN107362001A (zh) 2017-11-21
CN107362001B true CN107362001B (zh) 2023-12-19

Family

ID=60309766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710652350.XA Active CN107362001B (zh) 2017-08-02 2017-08-02 多自由度的人体肢臂助力外骨骼

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107362001B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202027877U (zh) * 2011-03-29 2011-11-09 浙江大学 一种可穿戴式的7自由度上肢运动康复训练外骨骼
CN204484679U (zh) * 2015-01-22 2015-07-22 哈尔滨工程大学 一种坐卧式下肢康复装置
CN105965483A (zh) * 2016-06-30 2016-09-28 西南交通大学 下肢助力外骨骼机器人
CN106420257A (zh) * 2016-09-05 2017-02-22 南京航空航天大学 基于串联弹性驱动器的上肢用康复外骨骼机器人及方法
CN106901949A (zh) * 2017-03-29 2017-06-30 艾施科（杭州）科技有限公司 全下肢外骨骼及其操作方法
CN209236745U (zh) * 2017-08-02 2019-08-13 东莞威信运动用品有限公司 多自由度的人体肢臂助力外骨骼

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202027877U (zh) * 2011-03-29 2011-11-09 浙江大学 一种可穿戴式的7自由度上肢运动康复训练外骨骼
CN204484679U (zh) * 2015-01-22 2015-07-22 哈尔滨工程大学 一种坐卧式下肢康复装置
CN105965483A (zh) * 2016-06-30 2016-09-28 西南交通大学 下肢助力外骨骼机器人
CN106420257A (zh) * 2016-09-05 2017-02-22 南京航空航天大学 基于串联弹性驱动器的上肢用康复外骨骼机器人及方法
CN106901949A (zh) * 2017-03-29 2017-06-30 艾施科（杭州）科技有限公司 全下肢外骨骼及其操作方法
CN209236745U (zh) * 2017-08-02 2019-08-13 东莞威信运动用品有限公司 多自由度的人体肢臂助力外骨骼

Also Published As

Publication number Publication date
CN107362001A (zh) 2017-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105943308B (zh) 一种用于康复训练的手部外骨骼装置
CN110742775B (zh) 基于力反馈技术的上肢主被动康复训练机器人系统
CN102026782B (zh) 具有双枢转连接部的电动关节和采用该关节的拟人机器人
CN104842345A (zh) 一种基于多种人工肌肉混合驱动的仿人机械臂
CN104317196A (zh) 一种基于虚拟现实的上肢康复训练机器人控制方法
CN107128397A (zh) 机器人腿部脚掌行走装置
CN207654626U (zh) 一种上肢康复机器人
CN101181175B (zh) 一种肘关节康复训练装置
CN106236512A (zh) 一种实现行走足部位姿的步态康复机器人
CN103271810A (zh) 一种手指康复设备
CN104875215B (zh) 一种两自由度仿人手腕装置
CN103536400A (zh) 下肢康复训练轮椅
CN209274762U (zh) 一种髋关节增强的小型仿人机器人六自由度腿结构
CN108126320B (zh) 一种康复机器人小臂旋转关节
CN107362001B (zh) 多自由度的人体肢臂助力外骨骼
CN209236745U (zh) 多自由度的人体肢臂助力外骨骼
CN101254147A (zh) 具有两自由度髋关节辅助运动的外骨骼
CN108784892B (zh) 一种机械传动式假肢手臂
CN206885200U (zh) 机器人腿部脚掌行走装置
CN210447531U (zh) 一种仿生康复机器人
CN204800661U (zh) 一种两自由度仿人手腕装置
CN109178139A (zh) 一种髋关节增强的小型仿人机器人六自由度腿结构
CN214352437U (zh) 一种下肢外骨骼机器人多自由度髋关节机构
CN210277636U (zh) 一种机器人手臂结构及机器人
CN212445219U (zh) 一种被动式膝关节助力外骨骼装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 523000 No. 8, 1st Road, Qiaotou third industrial zone, Houjie Town, Dongguan City, Guangdong Province

Applicant after: Guangdong Qunwang Technology Co.,Ltd.

Address before: 523000 Dongguan Weixin sporting goods Co., Ltd., Qiaotou third industrial zone, Houjie Town, Dongguan City, Guangdong Province

Applicant before: DONGGUAN PRESTIGE SPORTING PRODUCTS Co.,Ltd.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant