CN107538470A - 一种应用于骨盆支撑机构的宽度调节及锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于骨盆支撑机构的宽度调节及锁紧装置，由支架、用于提供宽度调节所需动力的驱动组件、用于传递动力的传动组件、用于接受动力并进行宽度调节的从动组件组合而成；驱动组件、传动组件、从动组件均安装在支架上；驱动组件与传动组件之间以齿轮传动方式连接，传动组件与从动组件同样以齿轮传动方式连接。本发明的有益效果：克服了现有技术的不足，实现了骨盆支撑机构的宽度对称调节及无极锁定，简化了传统机构的操作复杂度，提高了骨盆支撑机构的自动化性能。

Description

一种应用于骨盆支撑机构的宽度调节及锁紧装置

技术领域

本发明涉及一种宽度调节及锁紧装置，具体涉及一种应用于骨盆支撑机构的宽度调节及锁紧装置，属于康复医疗器械技术领域。

背景技术

我国现有脑卒中患者约为1000多万人，每年新增患者超过250余万人，其中约有70％～80％的患者会留有不同程度的下肢运动障碍。医学研究显示，这种由神经损伤引起的运动功能障碍，可以通过及时的康复训练来进行治疗。骨盆支撑机构是下肢康复机器人的核心构件，在康复训练中发挥着重要的平衡作用，而平衡功能对偏瘫患者的康复非常重要，因此骨盆支撑机构的性能将影响整个机构的使用效果。

然而对现有的技术文件检索发现，目前下肢康复机器人多数没有髋部支撑机构，为数不多的具有该机构的下肢康复机器人产品中，又存在一些操作繁琐、自动化水平低等方面的问题：

专利CN201310237158.6公开了一种用于步态康复训练的骨盆机构。该机构包括基座、摇杆、连接盒、盖板、摆动件、延伸轴、支撑板和支撑臂等几部分组成；该发明具有足够的自由度，可有效减少对患者的束缚，使患者能够自由运动骨盆，提高训练过程的舒适度；延伸轴插在摆动件两侧的孔内，通过螺栓与支撑板固定，支撑臂通过螺栓固定在支撑板上，并夹持在患者骨盆两侧；延伸轴可向外拉伸，调节与之相连的两个支撑臂之间的距离，以适应不同患者体型，调整距离后由螺栓将延伸轴固定防止滑动。

专利CN201310237158.6通过对两侧延伸轴的拉伸来调节骨盆机构的宽度，而后由多个螺栓顶紧延伸轴。该方式在操作时需要分别调节两侧的延伸轴长度，极易造成两边的长度不一致，使得骨盆中心位置发生偏移；此外，通过螺栓顶紧的方式，需要借助配套的扳手，而且螺栓的预紧力很难控制。所以该骨盆宽度调节机构存在操作繁琐，机构精度差等问题。

专利CN201310572075.2公开了一种外骨骼机器人结构设计，主要包括起辅助支撑作用的腰部结构件、有驱动能力的膝关节部件、可调节长度的小腿部件、可锁死的踝关节结构部件；所述的腰部结构部件包括电控箱托架、可调节宽度的腰部连杆、自动调节髋关节外展/内收的结构组件；可调节宽度的连杆包括外杆、支撑肋板和内杆，内杆和外杆上均设有一定数量的销孔，通过内杆与外杆的相对滑动调节宽度，而后由插销固定位置。

专利CN201310572075.2通过插销的形式来实现腰部宽度的有级调节与锁定，该调节方式的精度完全取决于相邻销孔的间距。如果销孔过疏，则精度比较差；如果销孔过密，则为保证零件强度，势必会增加零件重量。销轴与销孔之间存在一定的间隙，使用时必然产生一定的振动，这将大大影响用户体验。

专利CN201410410372.1公开了一种坐卧式下肢康复机器人，其报告机械腿、机架、座椅及控制系统，机械腿包括机构对称的左机械腿、右机械腿，机架包括结构对称的左机架和右机架，其中，左机架包括左动架和左静架，右机架包括右动架和右静架，左右静架与中间连接托架固连，左右动架之间的宽度可以通过电动推杆的伸缩来调节。

专利CN201410410372.1通过电动推杆来调节宽度，该设计方案简单、易实现，但骨盆机构的整体尺寸及重量将上升，很难实现轻量化及小型化设计。

专利CN201510126371.9公开了一种多位姿下肢康复机器人，包括机器人基座和训练床。所述训练床包括两套腿部机构、一套座椅、一套座椅宽度调整机构、一套人体重心调整机构、一套靠垫、一套减重系统和一套座椅靠垫角度调整机构。座椅宽度调整机构包括一套驱动电机、一套座电机安装座、一套锥齿轮系、两套丝杠螺杆、两套丝杠螺母、两套丝杠螺母安装座。锥齿轮系包括一个输入端和两个输出端，其输入端与驱动电机输出轴固定连接，输出端分别与两套丝杠螺杆固定连接，从而实现了座椅宽度的自动调节。

专利CN201510126371.9采用锥齿轮系结合丝杠传动的方式来调节机器人座椅宽度。该方案对于单轴宽度对称调节有效，但在目前最先进的四边形式骨盆支撑机构中很难实现由一个动力输入，驱动两根轴的对称调节。因为当四边形在变形的时候，极易造成传动上的卡滞，需额外设计一套防卡滞系统来协调。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：实现骨盆支撑机构在单驱动输入下的对称调节，并且在完成调节动作后，能实现无极、可靠的锁紧。

为了实现上述目的，本发明提供了一种宽度调节装置，装置由支架、用于提供宽度调节所需动力的驱动组件、用于传递动力的传动组件、用于接受动力并进行宽度调节的从动组件组合而成；驱动组件、传动组件、从动组件均安装在支架上；驱动组件与传动组件之间以齿轮传动方式连接，传动组件与从动组件同样以齿轮传动方式连接。

进一步地，从动组件包括第一支撑臂、第二支撑臂，第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、第四伸缩杆，第一轴套、第二轴套、第三轴套、第四轴套，第一套座、第二套座、第三套座、第四套座，第一连接板、第二连接板、第三连接板、第四连接板；每个伸缩杆伸入一个轴套，通过套座将轴套固定在连接板，连接板固定在支架上；第一伸缩杆、第二伸缩杆分别与第一支撑臂活动连接，第三伸缩杆、第四伸缩杆分别与第二支撑臂活动连接；第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、第四伸缩杆表面均加工有齿条。

第一伸缩杆、第二伸缩杆分别与第一支撑臂以转轴连接；第三伸缩杆、第四伸缩杆分别与第二支撑臂以转轴连接。

第一轴套、第二轴套、第三轴套、第四轴套均选用无油轴套；第一套座、第二套座、第三套座、第四套座均选用铜套座；支架由铝型材加工而成。

进一步地，传动组件包括第一带座轴承、第二带座轴承、第三带座轴承、第四带座轴承，由第一带座轴承和第二带座轴承支承的第一传动轴系、由第三带座轴承和第四带座轴承支承的第二传动轴系。

第一带座轴承、第二带座轴承、第三带座轴承、第四带座轴承分别固定在第一连接板、第二连接板、第三连接板、第四连接板。

第一传动轴系上安装有分别与第一伸缩杆、第二伸缩杆的齿条配合的第一直齿轮和第二直齿轮；第二传动轴系上安装有分别与第三伸缩杆、第四伸缩杆的齿条配合的第三直齿轮和第四直齿轮；第一传动轴系末端安装有第一锥齿轮，第二传动轴系末端安装有第二锥齿轮。

传动组件还包括第三传动轴系，第三传动轴系两端分别安装有与第一锥齿轮配合的第三锥齿轮和与第二锥齿轮配合的第四锥齿轮。

第一传动轴系由第一分传动轴、第二分传动轴和第一万向节系组成，第一万向节系通过第一销连接于第一分传动轴和第二分传动轴之间。

第二传动轴系由第三分传动轴、第四分传动轴和第二万向节系组成，第二万向节系通过第二销连接于第三分传动轴和第四分传动轴之间。

第一万向节系和第二万向节系均各自包括两个万向节、一个轴、一个轴套以及一个普通A型平键。

第三传动轴系包括第五分转动轴、第六分传动轴和电磁离合器，第五分传动轴与电磁离合器的第一离合片相连，第六分传动轴与电磁离合器的第二离合片相连，电磁离合器固定在离合器支座上。

进一步地，驱动组件包括由第五带座轴承、由第五带座轴承支承的第四传动轴、与第三锥齿轮或第四锥齿轮之一配合的第五锥齿轮、驱动部件。

优选地，驱动部件是摇柄。

本发明的有益效果：本发明克服了现有技术的不足，实现了骨盆支撑机构的宽度对称调节及无极锁定，简化了传统机构的操作复杂度，提高了骨盆支撑机构的自动化性能。

附图说明

图1、图2为本发明的宽度调节及锁紧装置的整体结构示意图；

图3为本发明的宽度调节及锁紧装置的侧视结构示意图；

图4为本发明的宽度调节及锁紧装置中的万向节系的结构示意图；

图5为本发明的宽度调节及锁紧装置中的从动组件机构运动简图；

图6为本发明的宽度调节及锁紧装置中的从动组件调至最大宽度的状态图；

图7为本发明的宽度调节及锁紧装置中的从动组件调至最小宽度的状态图。

其中：1-支架；2-支撑臂；3-转轴I；4-无油衬套；5-铜套座；6-伸缩杆；7-连接板I；8-传动轴I；9-带座轴承I；10-万向节组；11-直齿轮；12-传动轴II；13-锥齿轮；14-电磁离合器；15-离合器支座；16-传动轴III；17-带座轴承II；18-传动轴IV；19-连接板II；20-摇柄；21-连接板III；22-转轴II；23-连接板IV；101-万向节；102-轴套；103-键；104-轴。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本发明附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心是提供一种应用于骨盆支撑机构的宽度调节及锁紧装置，以提高传统骨盆机构的操作性。

如图1～图3所示，一种应用于骨盆支撑机构的宽度调节及锁紧装置，包括支架1、支撑臂2、转轴I 3、无油衬套4、铜套座5、伸缩杆6、连接板I 7、传动轴I8、带座轴承I 9、万向节组10、圆柱齿轮11、传动轴II 12、锥齿轮13、电磁离合器14、离合器支座15、传动轴III16、带座轴承II 17、传动轴IV 18、连接板II 19、摇柄20、连接板III 21、转轴II 22以及连接板IV 23。

其中：铜套座5、连接板I 7～连接板IV 23均通过螺钉与支架固定；两根支撑臂2通过四个转轴I 3与四根伸缩杆6相连，构成转动副；四根伸缩杆6分别插在四个无油衬套4中，构成移动副；10个带座轴承I 9均通过螺钉与相应连接板固定，锥齿轮13与传动轴采用键连接，并设计紧定螺钉以减小键两侧间隙；两根传动轴I 8、两根传动轴II 12、一根传动轴III16以及一根传动轴IV 18均采用“中间装齿轮-两端支撑”的安装形式；传动轴I 8与传动轴II 12由万向节系10连接，各轴与万向节系之间采用销连接；电磁离合器14的一端固定在离合器支座15上，另一端由键与传动轴III 16连接；连接板III 21与连接板IV 23由转轴II22相连。

如图4所示，万向节系10包括两个万向节101、一个轴104、一个轴套102以及一个普通A型平键。传动轴I 8与传动轴II 12的轴心平行，当两轴相对位置发生变化时，万向节系10能实现两轴的等速平稳传动。

如图5所示，无论平行四边形机构处于何种状态，摇动手柄20，两侧支撑臂2和伸缩杆6构成的左右半部机构能够对称地打开，当电磁离合器14掉电后，整个机构将锁紧。

与现有技术相比较，本发明具有以下几个优点：

(1)实现骨盆支撑机构在任意角度位置处其宽度的对称调节；

(2)实现骨盆支撑机构宽度调节后的无极锁紧；

(3)实现输入/输出轴在有相对位置变化时的等速传动。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种宽度调节装置，其特征在于，所述装置由支架、用于提供宽度调节所需动力的驱动组件、用于传递所述动力的传动组件、用于接受所述动力并进行宽度调节的从动组件组合而成；所述驱动组件、所述传动组件、所述从动组件均安装在所述支架上；所述驱动组件与所述传动组件之间以齿轮传动方式连接，所述传动组件与所述从动组件同样以齿轮传动方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述从动组件包括第一支撑臂、第二支撑臂，第一伸缩杆、第二伸缩杆、第三伸缩杆、第四伸缩杆；第一轴套、第二轴套、第三轴套、第四轴套；第一套座、第二套座、第三套座、第四套座；第一连接板、第二连接板、第三连接板、第四连接板；每个所述伸缩杆伸入一个所述轴套，通过所述套座将所述轴套固定在所述连接板，所述连接板固定在所述支架上；所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆分别与所述第一支撑臂活动连接，所述第三伸缩杆、所述第四伸缩杆分别与所述第二支撑臂活动连接；所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆、所述第三伸缩杆、所述第四伸缩杆表面均加工有齿条。

3.根据权利要求2所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆分别与所述第一支撑臂以转轴连接；所述第三伸缩杆、所述第四伸缩杆分别与所述第二支撑臂以转轴连接。

4.根据权利要求2所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述第一轴套、所述第二轴套、所述第三轴套、所述第四轴套均选用无油轴套；所述第一套座、所述第二套座、所述第三套座、所述第四套座均选用铜套座；所述支架由铝型材加工而成。

5.根据权利要求2所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述传动组件包括第一带座轴承、第二带座轴承、第三带座轴承、第四带座轴承，由所述第一带座轴承和所述第二带座轴承支承的第一传动轴系、由所述第三带座轴承和所述第四带座轴承支承的第二传动轴系；

所述第一带座轴承、所述第二带座轴承、所述第三带座轴承、所述第四带座轴承分别固定在所述第一连接板、所述第二连接板、所述第三连接板、所述第四连接板；

所述第一传动轴系上安装有分别与所述第一伸缩杆、所述第二伸缩杆的齿条配合的第一直齿轮和第二直齿轮；所述第二传动轴系上安装有分别与所述第三伸缩杆、所述第四伸缩杆的齿条配合的第三直齿轮和第四直齿轮；所述第一传动轴系末端安装有第一锥齿轮，所述第二传动轴系末端安装有第二锥齿轮；

所述传动组件还包括第三传动轴系，所述第三传动轴系两端分别安装有与所述第一锥齿轮配合的第三锥齿轮和与所述第二锥齿轮配合的第四锥齿轮。

6.根据权利要求5所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述第一传动轴系由第一分传动轴、第二分传动轴和第一万向节系组成，所述第一万向节系通过第一销连接于所述第一分传动轴和所述第二分传动轴之间；

所述第二传动轴系由第三分传动轴、第四分传动轴和第二万向节系组成，所述第二万向节系通过第二销连接于所述第三分传动轴和所述第四分传动轴之间。

7.根据权利要求6所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述第一万向节系和第二万向节系均各自包括两个万向节、一个轴、一个轴套以及一个普通A型平键。

8.根据权利要求2所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述第三传动轴系包括第五分转动轴、第六分传动轴和电磁离合器，所述第五分传动轴与所述电磁离合器的第一离合片相连，所述第六分传动轴与所述电磁离合器的第二离合片相连，所述电磁离合器固定在离合器支座上。

9.根据权利要求6所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述驱动组件包括由第五带座轴承、由所述第五带座轴承支承的第四传动轴、与所述第三锥齿轮或所述第四锥齿轮之一配合的第五锥齿轮、驱动部件。

10.根据权利要求9所述的一种宽度调节装置，其特征在于，所述驱动部件是摇柄。