CN110327181A - 一种上肢外骨骼康复机器人的臂长调节装置及张紧机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上肢外骨骼康复机器人的臂长调节装置及张紧机构，包括用于动力绳自动张紧的自动张紧部，自动张紧部包括滑板组件、第二滑动单元、原始状态为压缩状态的弹性组件以及张紧组件，其中滑板组件固定在第二滑动单元上，同时与压缩状态的弹性组件相连，可在外部作用力以及弹性组件的作用力下跟随第二滑动单元沿机器臂长度方向移动，同时，张紧组件的第一撑杆与第二撑杆内部的第二条型槽与连接柱配合，将滑板组件在竖直方向的直线运动转化为第一撑杆与第二撑杆之间旋转角度的变化，当第一撑杆与第二撑杆之间旋转角度变化时，缠绕在导向滑轮上的动力绳长度对应变化，以实现动力绳自动张紧调节。

Description

一种上肢外骨骼康复机器人的臂长调节装置及张紧机构

技术领域

本发明属于康复医疗器械相关领域，更具体地，涉及一种具备绳索自动张紧能力的上肢外骨骼康复机器人臂长张紧机构及臂长调节装置。

背景技术

上肢外骨骼康复机器人作为一种先进的康复治疗设备，能够辅助那些由疾病和意外事故导致的上肢运动功能损伤患者进行康复训练，将康复医师从重复而繁重的工作中解脱出来，并能够显著提高康复治疗效率和效果。

为了适应不同患者的肢体尺寸并有效地辅助病人进行康复训练，外骨骼康复机器人的臂长要便于调节。然而对于绳索驱动和传动的机械臂而言，臂长在变化的同时，绳索的松紧也在变化，这就要求调节装置能够实时的调节驱动绳的张力，保障动力传输，同时结构需要简单、紧凑、可靠，以减轻机械臂质量。现有技术中对于该问题并没有很好的解决办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种上肢外骨骼康复机器人臂长张紧机构及臂长调节装置，用于解决现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，包括用于动力绳自动张紧的自动张紧部，所述自动张紧部包括滑板组件、第二滑动单元、原始状态为压缩状态的弹性组件以及张紧组件，所述张紧组件包括左右分别张开设置的第一撑杆与第二撑杆，所述第一撑杆与所述第二撑杆一端可转动地固定连接，所述动力绳张接设置所述第一撑杆与第二撑杆的另一端上，所述第一撑杆与所述第二撑杆内部分别设有第二条型槽，所述第二滑动单元沿机械臂长度方向固定设置，所述滑板组件设置在所述第二滑动单元上，且所述滑板组件对应两组所述第二条型槽分别设有至少两组连接柱，所述第二条型槽与至少一组所述连接柱套合连接以使得所述连接柱在所述第二条型槽内滑动，所述弹性组件一端固定设置、另一端抵靠所述滑板组件设置以推动所述滑板组件跟随所述第二滑动单元往返移动。

作为一优选方案，所述臂长张紧机构还包括臂长距离调节部，所述臂长距离调节部包括安装板以及第一滑动单元，所述安装板上端与所述骨骼康复机器人的肩关节机构固定连接，所述第一滑动单元固定设于所述安装板的内端面上且沿机械臂长度方向布置，所述自动张紧部整体设于所述第一滑动单元上；

进一步的，所述安装板为L型板，包括垂直连接的第二水平板与第二安装板，所述第二安装板沿机器臂长度方向设置，其上端与所述骨骼康复机器人的肩关节机构固定连接；第一撑杆与第二撑杆可转动的一端转动连接后固定在所述第一水平板上；或所述臂长张紧机构还包括一组支撑杆固定座，所述第一撑杆与第二撑杆一端均可转动地安装在所述支撑杆固定座上。

作为一优选方案，所述臂长张紧机构还包括一压紧部，所述压紧部包括压紧把手、压紧螺杆、一级压紧螺母、二级压紧螺母以及压紧组件；

所述压紧组件设置在所述臂长距离调节部与所述自动张紧部之间，包括沿所述机械臂长度方向布置的第一连接板、与所述第一连接板垂直固定连接的竖向连接耳板以及一平行所述第一连接板设置的支撑板，所述支撑板一端面与所述第一滑动单元固定连接，所述第二滑动单元设置在所述支撑板的另一端面上，所述竖向连接耳板与所述支撑板侧向端面固定相连；

所述压紧把手端面与所述安装板外端面贴合设置，并经由螺纹与所述压紧螺杆旋合连接，所述安装板的下端对应所述压紧螺杆设有安装孔、所述第一连接板、支撑板以及滑板组件上对应所述压紧螺杆设有第一条型槽，所述一级压紧螺母设于所述第一连接板上，所述二级压紧螺母设于所述滑板组件上，所述压紧螺杆穿过所述安装板、第一连接板、支撑板以及滑板组件后，分别与所述一级压紧螺母、二级压紧螺母旋合连接。

作为一优选方案，所述支撑板为L型板，包括第一安装板以及垂直所述第一安装板设置的安装块，所述第一安装板平行所述第一连接板设置，所述第一条型槽设于所述第一安装板上，所述安装块设于弹性组件下方，所述安装块的上端面与所述弹性组件螺纹连接以用于所述弹性组件的固定，所述安装块的下端面用于固定连接所述骨骼康复机器人的肘关节机构；

或，所述臂长张紧机构还包括安装块，所述安装块设于弹性组件下方，所述安装块的上端面与所述弹性组件螺纹连接以用于所述弹性组件的固定，所述安装块的下端面用于固定连接所述骨骼康复机器人的肘关节机构。

作为一优选方案，所述滑板组件包括第二连接板、设于所述第二连接板左右两侧的两根连接柱以及垂直所述第二连接板设置的水平连接耳板，所述第二连接板固定于所述第二滑动单元上，所述水平连接耳板上设有一连接孔，所述弹性组件上端设置在所述水平连接耳板的连接孔中以抵靠所述滑板组件设置。

作为一优选方案，所述弹性组件为弹簧组件，所述弹簧组件包括弹簧固定杆以及调节弹簧，所述调节弹簧套设于所述弹簧固定杆上且处于压缩状态，所述弹簧固定杆顶端抵靠所述滑板组件设置，所述弹簧固定杆的底端固定连接；

进一步的，所述弹簧固定杆底端还套设有凸台，所述调节弹簧经由所述滑板组件与所述凸台压紧设置，所述凸台上设有多个通孔，以用于调整所述调节弹簧的预置压力。

作为一优选方案，所述第一撑杆的另一端设置有第三滑轮，所述第二撑杆的另一端设有第二滑轮，所述动力绳包括第一动力绳与第二动力绳，所述第一动力绳经由所述第三滑轮张接设置在所述第一撑杆，所述第二动力绳经由所述第二滑轮张接设置在所述第二撑杆上。

进一步的，所述第一撑杆与第二撑杆的中部还分别设有第三撑杆与第四撑杆，所述第三撑杆与第四撑杆的一端分别与所述第一撑杆与第二撑杆对应固定连接，所述第三撑杆与第四撑杆的另一端分别设置有第四滑轮与第一滑轮，所述第一动力绳的起始端设于所述康复机器人的肩关节机构上，经由所述第二撑杆上的第四滑轮内侧绕到所述第三滑轮的外侧后与所述康复机器人的肘关节机构固定连接，所述第二动力绳的起始端设于所述肩关节机构上，经由所述第一撑杆上的第一滑轮内侧绕到所述第二滑轮的外侧后与所述肘关节机构固定连接。

本发明还公开了一种机器人臂长调节装置，包括肩关节机构、肘关节机构以及如前所述的臂长张紧机构，所述臂长张紧机构设于所述肩关节机构与所述肘关节机构之间，用于所述肩关节机构与肘关节机构之间的距离调节。

作为一优选方案，所述肩关节机构包括肩关节支架以及肩关节传动组件，所述肩关节支架为U形结构，包括固定连接的第一上支架与L型结构的第二上支架，所述第一上支架的外侧面与所述安装板上端与固定连接，所述第二上支架的底部与所述固定座固定连接，所述肩关节传动组件包括肩关节被动盘、肩关节驱动盘以及第一连接轴，所述肩关节被动盘与肩关节驱动盘经由所述第一连接轴同轴设置在所述第一上支架与L型的第二上支架之间，且所述肩关节被动盘与从机械臂上级结构输出的动力绳相连；

作为一优选方案，所述肘节机构包括肘关节支架以及肘关节机构，所述肘关节支架为U形结构，包括固定连接的第一下支架与第二下支架，所述第二下支架为L型结构，所述肘关节机构包括肘关节驱动盘、肘关节被动盘以及第二连接轴，所述肘关节被动盘设置在所述第一下支架与第二下支架之间，所述肘关节驱动盘位于所述第一下支架外侧，所述第二连接轴穿过所述第一下支架后同轴固定连接所述肘关节被动盘与肘关节驱动盘。

本发明所公开的一种上肢外骨骼康复机器人臂长张紧机构及臂长调节装置，具有结构紧凑、体积小的特点，可以作为专门的臂长调节模块适用于所有机械臂长度调节，能够有效的提高机械臂可靠性，降低结构复杂程度。

具体而言，自动张紧部中，滑板组件固定在第二滑动单元上，同时与压缩状态的弹性组件相连，可在外部作用力以及弹性组件的作用力下跟随第二滑动单元沿机器臂长度方向移动，同时，张紧组件的第一撑杆与第二撑杆内部的第二条型槽与连接柱配合，将滑板组件在竖直方向的直线运动转化为第一撑杆与第二撑杆之间旋转角度的变化，当第一撑杆与第二撑杆之间旋转角度变化时，缠绕在导向滑轮上的动力绳长度对应变化，以实现动力绳的自动张紧调节。

同时，还设置了臂长距离调节部中，当需要增加臂长时，固定在自动张紧部上的肘关节机构经由第一滑动单元相对于安装板进行直线运动，肩关节机构与肘关节机构距离变长，臂长增加，同时，第一动力绳与第二动力绳张力变大，此时动力绳上的张力作用在第一撑杆与第二撑杆上，使二者夹角变小，连接柱在第二条形槽中的往下移动，带动滑板组件整体经由第二滑动单元向下运动，调节弹簧压缩量增加，实现动力绳的自动张紧。当需要减少臂长时，固定在自动张紧部上的肘关节机构经由第一滑动单元相对于安装板进行直线运动，肩关节机构与肘关节机构距离变短，臂长减少。同时，第一、二动力绳上张力减小，此时，调节弹簧推动第二滑板组件向上运动，连接柱在第二条形槽中的向上移动，使第一、二撑杆的夹角变大，将第一、二动力绳重新张紧，实现自动张紧的功能。

此外，在上述结构基础至上，本发明所示的臂长张紧机构及调节装置还设置了压紧部，用于同时固定压紧组件与滑板组件，确保臂长与动力绳预张力在工作时不会发生变化。

附图说明

图1为本发明臂长张紧机构一实施例的结构示意图；

图2为图1所示实施例的爆炸图；

图3为图1所示实施例的侧视图；

图4为本发明臂长张紧机构另一实施例的结构示意图；

图5为图4所示实施例的爆炸图；

图6为本发明臂长调节装置一实施例的结构示意图；

图7为图6所示实施例中肩关节机构的结构示意图；

图8为图6所示实施例中轴关键机构的结构示意图；

其中，肩关节机构1、肩关节支架101、肩关节被动盘102、肩关节驱动盘103、第一连接轴104；臂长张紧机构2、安装板201、第二连接板202、连接柱203、水平连接耳板204、加强板205、安装块206、弹簧固定杆207、调节弹簧208、凸台227、支撑杆固定座209、第一滑轮210、第一撑杆211、第二滑轮212、第四滑轮213、第二撑杆214、第三撑杆228、第四撑杆229、第三滑轮215、二级压紧螺母216、压紧螺杆217、一级压紧螺母218、压紧把手219、第一连接板220、竖向连接耳板221、支撑板222、第一导轨223、第一滑块224、第二导轨225、第二滑块226、第一动力绳4、第二动力绳5；肘关节机构3、肘关节支架301，肘关节驱动盘302，肘关节被动盘303、第二连接轴304。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1和图4所示，本发明公开了一种上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，包括用于动力绳自动张紧的自动张紧部，自动张紧部包括滑板组件、第二滑动单元、原始状态为压缩状态的弹性组件以及张紧组件，其中，张紧组件包括左右分别张开设置的第一撑杆211与第二撑杆214，第一撑杆211与第二撑杆214一端可转动地固定连接，动力绳张接设置第一撑杆211与第二撑杆214的另一端上，第一撑杆211与第二撑杆214内部分别设有第二条型槽，第二滑动单元沿机械臂长度方向固定设置，滑板组件设置在第二滑动单元上，且滑板组件对应两组第二条型槽分别设有至少两组连接柱203，第二条型槽与至少一组连接柱203套合连接以使得连接柱203在第二条型槽内滑动，弹性组件一端固定设置、另一端抵靠滑板组件设置以推动滑板组件跟随第二滑动单元往返移动。

本发明所示的一种上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，滑板组件固定在第二滑动单元上，同时与压缩状态的弹性组件相连，可在外部作用力以及弹性组件的作用力下跟随第二滑动单元沿机器臂长度方向移动，同时，张紧组件的第一撑杆211与第二撑杆内部的第二条型槽与连接柱203配合，将滑板组件在竖直方向的直线运动转化为第一撑杆211与第二撑杆之间旋转角度的变化，当第一撑杆211与第二撑杆之间旋转角度变化时，缠绕在导向滑轮上的动力绳长度对应变化，以实现自动张紧调节。

作为一优选方案，本实施例中，第二滑动单元为导轨滑动组件，包括第二导轨225以及设于第二导轨225上的第二滑块226，第二导轨225沿机械臂长度方向布置，滑板组件整体固定设置在第二滑块226上。

作为一优选方案，本实施例中，如图2或图5所示，滑板组件整体固定设置在第二滑动单元上，其包括第二连接板202、设于第二连接板202左右两侧的两根连接柱203以及垂直第二连接板202设置的水平连接耳板204，第二连接板202固定于第二滑块226上，水平连接耳板204上设有一连接孔；弹性组件位于水平连接耳板204下方，原始状态为压缩状态，弹性组件上端设置在水平连接耳板204的连接孔中以抵靠滑板组件设置。

作为一优选方案，如图2或图5所示，弹性组件为弹簧组件，弹簧组件包括弹簧固定杆207以及调节弹簧208，调节弹簧208套设于弹簧固定杆207上且处于压缩状态，弹簧固定杆207顶端设于水平接耳板上的连接孔中，弹簧固定杆207的底端固定连接；此外，弹簧固定杆207底端还套设有凸台227，调节弹簧208经由水平接耳板与凸台227压紧设置，凸台227上设有多个通孔，以用于调整调节弹簧的预置压力。具体而言，弹簧固定杆207上套有调节弹簧208，滑板组件上设有略大于弹簧固定杆207前端直径的连接孔并将其套住，弹簧组件下端通过螺纹固定连接，弹簧固定杆207上的凸台227平面与水平连接板上对应平面将调节弹簧208压紧，当滑板组件进行滑动时便会对调节弹簧208进行不同程度的压缩。同时，通过弹簧固定杆207上的通孔可以调整弹簧固定杆207与底部螺纹连接之间的旋合长度以改变调节弹簧208的预压力。

此外，弹性组件还可为气弹簧，张紧组件还包括一加强板205，加强板205围绕弹性组件设置且两端与第二连接板202固定连接，以增强滑板组件的整体强度。

作为一优选方案，动力绳包括第一动力绳4与第二动力绳5，第一撑杆211的另一端设置有第三滑轮215，第二撑杆214的另一端设有第二滑轮212，第一动力绳4经由第三滑轮215张接设置在第一撑杆211，第二动力绳5经由第二滑轮212张接设置在第二撑杆214上，以更好的实现张紧绳在张紧部上的连接与固定，

更进一步的，如图6所示，第一撑杆211与第二撑杆214的中部还分别设有第三撑杆228与第四撑杆229，第三撑杆228与第四撑杆229的一端分别与第一撑杆211与第二撑杆214对应固定连接，第三撑杆228与第四撑杆229的另一端分别设置有第四滑轮213与第一滑轮210，第一动力绳4的起始端设于肩关节机构1上，经由第二撑杆214上的第四滑轮213内侧绕到第三滑轮215的外侧后与肘关节机构3固定连接，第二动力绳5的起始端设于肩关节机构1上，经由第一撑杆211上的第一滑轮210内侧绕到第二滑轮212的外侧后与肘关节机构3固定连接。4个导向滑轮的配置能让张紧机构能够以较小的结构变形满足较大的调节幅度。弥补了现有技术臂长调节不方便、不可靠的缺陷，本发明具有结构紧凑、体积小的特点。

具体而言，第一动力绳4与第二动力绳5对称设置，第一动力绳4的起始端设于肩关节机构1上，经由第二撑杆上的第四滑轮213内侧绕到第三滑轮215的外侧后与肘关节机构固定连接，第二动力绳5的起始端设于肩关节机构1上，经由第一撑杆211上的第一滑轮210内侧绕到第二滑轮212的外侧后与肘关节机构3固定连接，当滑板组件相对于肩关节机构发生相对位移时，连接柱203将在第二条型槽内滑动，使第一撑杆211与第二撑杆两者间的夹角随之变化，此时第一、第二动力绳5在导向滑轮上的缠绕长度也相应变化，以实现张力的自调节，其中，第一、第二动力绳5可为钢丝绳。

上述自动张紧部除用于上肢外骨骼康复机器人的臂长调节外，还可用于其他需要进行动力绳自动张紧的场合。

实施例二

在上述实施例一的基础之上，本发明所示的臂长张紧机构还包括臂长距离调节部，如图1或图4所示，臂长距离调节部包括安装板201以及第一滑动单元，安装板201上端与肩关节机构1固定连接，第一滑动单元固定设于安装板201的内端面上且沿机械臂长度方向布置；自动张紧部与肘关节机构3固定相连并整体固定设于第一滑动单元上，以使得整个肘关节组件3能够沿机械臂长度方向灵活滑动，让整个机械臂的长度能够自如调节。

作为一优选方案，本实施例中，第一滑动单元包括第一导轨223以及设于第一导轨223上的第一滑块224，第一导轨223固定在安装板201的内端面且沿机械臂长度方向布置；

作为一优选方案，本实施例中，如图4及图5所示，安装板201为L型板，包括垂直连接的第二水平板与第二安装板，第二安装板沿机器臂长度方向设置，其上端与骨骼康复机器人的肩关节机构固定连接；第一撑杆211与第二撑杆214可转动的一端转动连接后固定在第一水平板上；毫无疑问的，如图2所示，上述安装板201还可为一平面板，对应的，臂长张紧机构还包括一组支撑杆固定座209，第一撑杆211与第二撑杆214一端均可转动地安装在支撑杆固定座209上。

当需要增加臂长时，固定在自动张紧部上的肘关节机构经由第一滑动单元相对于安装板201进行直线运动，肩关节机构与肘关节机构距离变长，臂长增加，同时，第一动力绳4与第二动力绳5张力变大，此时动力绳上的张力作用在第一撑杆211与第二撑杆上，使二者夹角变小，连接柱203在第二条形槽中的往下移动，带动滑板组件整体经由第二滑动单元向下运动，调节弹簧208压缩量增加，实现动力绳的自动张紧。

当需要减少臂长时，固定在自动张紧部上的肘关节机构经由第一滑动单元相对于安装板201进行直线运动，肩关节机构与肘关节机构距离变短，臂长减少。同时，第一、二动力绳上张力减小，此时，调节弹簧208推动第二滑板组件向上运动，连接柱203在第二条形槽中的向上移动，使第一、二撑杆的夹角变大，将第一、二动力绳重新张紧，实现自动张紧的功能。

实施例三

在上述实施例二的基础之上，本发明所示的臂长张紧机构还包括一压紧部，其中，如图2、图3及图5所示，压紧部包括压紧把手219、压紧螺杆217、一级压紧螺母218、二级压紧螺母216以及压紧组件；压紧组件设置在臂长距离调节部与自动张紧部之间，包括沿机械臂长度方向布置的第一连接板220、与第一连接板220垂直固定连接的竖向连接耳板221以及一平行第一连接板220设置的支撑板222，支撑板222一端面与第一滑动单元滑块固定连接，第二滑动单元滑块设置在支撑板222的另一端面上，竖向连接耳板221与支撑板222侧向端面固定相连；压紧把手219端面与安装板201外端面贴合设置，并经由螺纹与压紧螺杆217旋合连接，安装板201的下端对应压紧螺杆217设有安装孔、第一连接板、支撑板222以及滑板组件上对应压紧螺杆217设有第一条型槽，一级压紧螺母218设于第一连接板上，二级压紧螺母216设于滑板组件上，压紧螺杆217穿过安装板201、第一连接板、支撑板222以及滑板组件后，分别与一级压紧螺母218、二级压紧螺母216旋合连接。

当整个装置固定后，压紧部用于进行整体调节装置的定位与锁紧，以避免臂长或是动力绳的张紧程度在机械臂运动时发生变化。

第一连接板220与支撑板222相连，同时和安装板201以一个小距离保持平行，当手柄压紧时，连接板220会与安装板接触，压紧把手219与压紧螺杆217通过螺纹配合，压紧把手219一端贴合安装板201，压紧螺杆217分别穿过压紧组件与滑板组件的第一条形槽，当压紧扳手压紧时，压紧螺杆217上的两组压紧螺母将分别压紧压紧组件的第一连接板220与滑板组件的第二连接板202，即滑板组件与压紧组件被压紧，此时两者间正压力很大，导致相互间摩擦力很大，滑板组件相对与压紧组件无法移动，从而实现弹簧和撑杆的位置固定，且撑杆位置与其调节状态下的位置一致，动力绳上的张力也保持不变的，以将整个结构锁紧。

作为一优选方案，本实施例中，如图5所示，支撑板222为L型板，包括第一安装板以及垂直第一安装板设置的安装块206，第一安装板平行第一连接板设置，第一条型槽设于第一安装板上，安装块206设于弹性组件下方，安装块206的上端面与弹性组件螺纹连接以用于弹性组件的固定，安装块206的下端面用于固定连接骨骼康复机器人的肘关节机构3；毫无疑问的，如图2所示，上述支撑板222还可为一平面板，对应的，臂长张紧机构还包括安装块206，安装块206设于弹性组件下方，安装块206的上端面与弹性组件螺纹连接以用于弹性组件的固定，安装块206的下端面用于固定连接骨骼康复机器人的肘关节机构3。

实施例四

如图6所示，本发明还公开了一种机器人臂长调节装置，包括肩关节机构1、肘关节机构3以及如前的臂长张紧机构2，臂长张紧机构2设于肩关节机构1与肘关节机构3之间，用于肩关节机构1与肘关节机构3之间的距离调节。

本发明所示的臂长调节装置中，安装板201固定于肩关节机构1上，并与第一滑动单元固定连接，自动张紧部整体固连于第一滑动单元上，使得固定于安装块206上的肘关节机构3能够经由第一滑动单元相对于安装板201进行直线运动，从而调整肘关节与肩关节的距离。同时，自动张紧部中，滑板组件固定在第二滑动单元上，安装块206与肘关节机构3固定后经由弹性组件与滑板组件连接，张紧组件的第一撑杆211与第二撑杆内部的第二条型槽与连接柱203配合，将滑板组件在竖直方向的直线运动转化为第一撑杆211与第二撑杆之间旋转角度的变化，由于撑杆结构上安装有个导向滑轮，第一动力绳4与第二动力绳5从个导向滑轮绕过，当第一撑杆211与第二撑杆之间旋转角度变化时，缠绕在导向滑轮上的动力绳长度对应变化，以实现自动张紧调节。

当需要增加臂长时，固定于安装块206上的肘关节机构3经由第一滑动单元相对于安装板201进行直线运动，肩关节机构1与肘关节机构3距离变长，臂长增加。同时，第一动力绳4与第二动力绳5张力变大，此时动力绳上的张力作用在第一撑杆211与第二撑杆上，使二者夹角变小，滑板组件向下运动，调节弹簧208压缩量增加，实现自动张紧的功能。

当需要减少臂长时，固定于安装块206上的肘关节机构经由第一滑动单元相对于安装板201进行直线运动，肩关节机构与肘关节机构距离变短，臂长减少。同时，第一、二动力绳上张力减小，调节弹簧208推动第二滑板组件向上运动，使第一、二撑杆的夹角变大，将第一、二动力绳重新张紧，实现自动张紧的功能。

当臂长位置调整完毕后，通过压紧部对调节装置进行同步锁死，以保证臂长与动力绳长度在工作时的稳定。

以下结合图1所示臂长张紧机构2结构对本发明所示的机器人臂长调节装置进行进一步说明。

如图7所示，作为一优选方案，本实施例中，肩关节机构1包括肩关节支架101以及肩关节传动组件，肩关节支架101为U形结构，包括固定连接的第一上支架与L型结构的第二上支架，第一上支架的外侧面与安装板201上端与固定连接，第二上支架的底部与固定座固定连接，肩关节传动组件包括肩关节被动盘102、肩关节驱动盘103以及第一连接轴104，肩关节被动盘102与肩关节驱动盘103经由第一连接轴104同轴设置在第一上支架与L型的第二上支架之间，且肩关节被动盘102与从机械臂上级结构输出的动力绳相连。

肩关节支架101上端安装在上级机械臂的末端，下端连接臂长张紧机构，中间安装有固连的肩关节被动盘102与肩关节驱动盘103。肩关节被动盘102与从机械臂上级结构输出的动力绳相连，肩关节驱动盘103与肘关节被动盘303通过第一动力绳4和第二动力绳5相连，当上级结构输出的动力绳带动肩关节被动盘102转动时，肩关节驱动盘103与肩关节被动盘102同步转动，并将动力传递给肘关节被动盘303。

臂长张紧机构2设于肩关节机构1与肘关节机构3之间，包括臂长距离调节部、设于臂长距离调节部上的自动张紧部以及压紧部。

如图2或图4所示，臂长距离调节部包括安装板201以及第一滑动单元，安装板201上端与肩关节机构1固定连接，第一滑动单元固定设于安装板201的内端面上且沿机械臂长度方向布置；自动张紧部与肘关节机构3固定相连并整体固定设于第一滑动单元上。

自动张紧部包括滑板组件、第二滑动单元、弹性组件以及张紧组件。

第二滑动单元设置在压紧组件上且沿机械臂长度方向布置，滑板组件整体固定设置在第二滑动单元上，作为一优选方案，本实施例中，滑板组件包括第二连接板202、设于第二连接板202左右两侧的两根连接柱203以及垂直第二连接板202设置的水平连接耳板204，第二连接板202固定于第二滑动单元上，水平连接耳板204上设有一通孔；弹性组件位于水平连接耳板204下方，原始状态为压缩状态，弹性组件上端设置在水平连接耳板204的通孔中、下端与安装块206螺纹连接，安装块206底部用于与肘关节机构3固定连接。

张紧组件设于肩关节机构1与肘关节机构3之间，用于二者之间动力的传递以及动力绳的张紧，作为一优选方案，本实施例中，张紧组件包括支撑杆固定座209、撑杆结构以及第一动力绳4与第二动力绳5，如图6所示，固定座的上端与肩关节机构1连接，撑杆结构设于支撑杆固定座209下方，包括向左侧张开的第一撑杆211与向右张开的第二撑杆214，第一撑杆211与第二撑杆214一端均可转动地安装在支撑杆固定座209上，图示实施例中，第一撑杆211与第二撑杆214通过螺栓与安装孔的配合一端转动连接后，整体安装在支撑杆固定座209的下方。第一撑杆211与第二撑杆的另一端分别设置有第三滑轮215与第二滑轮212，第一撑杆211与第二撑杆的中部还分别设有第三撑杆228与第四撑杆229，第三撑杆228与第四撑杆229的一端分别与第一撑杆211与第二撑杆对应固定连接，第三撑杆228与第四撑杆229的另一端分别设置有第四滑轮213与第一滑轮210，且第一撑杆211与第二撑杆的内部还分别设有第二条型槽，第二条型槽分别与滑板组件上的左右两根圆柱凸台227套合连接；第一动力绳4与第二动力绳5对称设置，第一动力绳4的起始端设于肩关节机构1上，经由第二撑杆上的第四滑轮213内侧绕到第三滑轮215的外侧后与肘关节机构固定连接，第二动力绳5的起始端设于肩关节机构1上，经由第一撑杆211上的第一滑轮210内侧绕到第二滑轮212的外侧后与肘关节机构3固定连接，当滑板组件相对于肩关节机构发生相对位移时，连接柱203将在第二条型槽内滑动，使第一撑杆211与第二撑杆两者间的夹角随之变化，此时第一、第二动力绳5在导向滑轮上的缠绕长度也相应变化，以实现张力的自调节，其中，第一、第二动力绳5可为钢丝绳。

作为一优选方案，本实施例中，第二滑动单元为导轨滑动组件，包括第二导轨225以及设于第二导轨225上的第二滑块226，第二导轨225固定在压紧组件的支撑板222上且沿机械臂长度方向布置，滑板组件整体固定设置在第二滑块226上。

作为一优选方案，本实施例中，弹性组件为弹簧组件，其包括弹簧固定杆207以及调节弹簧208，调节弹簧208套设于弹簧固定杆207上且处于压缩状态，弹簧固定杆207顶端设于水平接耳板上的连接孔中，弹簧固定杆207的底端与安装块206螺纹连接。更进一步的，弹簧固定杆207底端还套设有凸台227，调节弹簧208经由水平接耳板与凸台227压紧设置，凸台227上设有多个通孔，以用于调整弹簧固定杆207与安装块206的旋合长度。本实施例中，弹簧固定杆207上套有调节弹簧208，滑板组件上设有略大于弹簧固定杆207前端直径的连接孔并将其套住，弹簧组件下端通过螺纹固定于安装块206上，弹簧固定杆207上的凸台227平面与水平连接板上对应平面将调节弹簧208压紧，当滑板组件进行滑动时便会对调节弹簧208进行不同程度的压缩。同时，通过弹簧固定杆207上的通孔可以调整弹簧固定杆207与安装块206螺纹的旋合长度以改变调节弹簧208的预压力。此外，弹性组件还可为气弹簧，张紧组件还包括一加强板205，加强板205围绕弹簧组件设置且两端与第二连接板202固定连接，以增强滑板组件的整体强度。

压紧部用于臂长距离调节部以及自动张紧部相对位置及动力绳的松紧度确定后，进行整体调节装置的定位与锁紧，作为一优选方案，本实施例中，压紧部包括压紧把手219、压紧螺杆217、一级压紧螺母218、二级压紧螺母216以及压紧组件；压紧组件设置在臂长距离调节部与自动张紧部之间，包括沿机械臂长度方向布置的第一连接板220、与第一连接板220垂直固定连接的竖向连接耳板221以及一平行第一连接板220设置的支撑板222，支撑板222一端面与第一滑动单元滑块固定连接，第二滑动单元滑块设置在支撑板222的另一端面上，竖向连接耳板221与支撑板222侧向端面固定相连；压紧把手219端面与安装板201外端面贴合设置，并经由螺纹与压紧螺杆217旋合连接，安装板201的下端对应压紧螺杆217设有安装孔、第一连接板、支撑板222以及滑板组件上对应压紧螺杆217设有第一条型槽，一级压紧螺母218设于第一连接板上，二级压紧螺母216设于滑板组件上，压紧螺杆217穿过安装板201、第一连接板、支撑板222以及滑板组件后，分别与一级压紧螺母218、二级压紧螺母216旋合连接。

第一连接板220与支撑板222相连，同时和安装板201以一个小距离保持平行，当手柄压紧时，连接板220会与安装板接触，压紧把手219与压紧螺杆217通过螺纹配合，压紧把手219一端贴合安装板201，压紧螺杆217分别穿过压紧组件与滑板组件的第一条形槽，当压紧扳手压紧时，压紧螺杆217上的两组压紧螺母将分别压紧压紧组件的第一连接板220与滑板组件的第二连接板202，即滑板组件与压紧组件被压紧，此时两者间正压力很大，导致相互间摩擦力很大，滑板组件相对与压紧组件无法移动，从而实现弹簧和撑杆的位置固定，且撑杆位置与其调节状态下的位置一致，动力绳上的张力也保持不变的，以将整个结构锁紧。

如图8所示，肘关节机构包括肘关节支架301以及肘关节传动组件，肘关节支架301为U形结构，包括固定连接的第一下支架与第二下支架，第二下支架为L型结构，肘关节传动组件包括肘关节驱动盘302、肘关节被动盘303以及第二连接轴304，肘关节被动盘303设置在第一下支架与第二下支架之间，肘关节驱动盘302位于第一下支架外侧，第二连接轴304穿过第一下支架后同轴固定连接肘关节被动盘303与肘关节驱动盘302。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，其特征在于：包括用于动力绳自动张紧的自动张紧部，所述自动张紧部包括滑板组件、第二滑动单元、原始状态为压缩状态的弹性组件以及张紧组件，所述张紧组件包括左右分别张开设置的第一撑杆(211)与第二撑杆(214)，所述第一撑杆(211)与所述第二撑杆(214)一端可转动地固定连接，所述动力绳张接设置所述第一撑杆(211)与第二撑杆(214)的另一端上，所述第一撑杆(211)与所述第二撑杆(214)内部分别设有第二条型槽，所述第二滑动单元沿机械臂长度方向固定设置，所述滑板组件设置在所述第二滑动单元上，且所述滑板组件对应两组所述第二条型槽分别设有至少两组连接柱(203)，所述第二条型槽与至少一组所述连接柱(203)套合连接以使得所述连接柱(203)在所述第二条型槽内滑动，所述弹性组件一端固定设置、另一端抵靠所述滑板组件设置以推动所述滑板组件跟随所述第二滑动单元往返移动。

2.根据权利要求1所述的上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，其特征在于，还包括臂长距离调节部，所述臂长距离调节部包括安装板(201)以及第一滑动单元，所述安装板(201)上端与所述骨骼康复机器人的肩关节机构(1)固定连接，所述第一滑动单元固定设于所述安装板(201)的内端面上且沿机械臂长度方向布置，所述自动张紧部整体设于所述第一滑动单元上；

优选的，所述安装板(201)为L型板，包括垂直连接的第二水平板与第二安装板，所述第二安装板沿机器臂长度方向设置，其上端与所述骨骼康复机器人的肩关节机构(1)固定连接；第一撑杆(211)与第二撑杆(214)可转动的一端转动连接后固定在所述第一水平板上；或所述臂长张紧机构(2)还包括一组支撑杆固定座(209)，所述第一撑杆(211)与第二撑杆(214)一端均可转动地安装在所述支撑杆固定座(209)上。

3.根据权利要求2所述的上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，其特征在于：还包括一压紧部，所述压紧部包括压紧把手(219)、压紧螺杆(217)、一级压紧螺母(218)、二级压紧螺母(216)以及压紧组件；

所述压紧组件设置在所述臂长距离调节部与所述自动张紧部之间，包括沿所述机械臂长度方向布置的第一连接板(220)、与所述第一连接板(220)垂直固定连接的竖向连接耳板(221)以及一平行所述第一连接板(220)设置的支撑板(222)，所述支撑板(222)一端面与所述第一滑动单元固定连接，所述第二滑动单元设置在所述支撑板(222)的另一端面上，所述竖向连接耳板(221)与所述支撑板(222)侧向端面固定相连；

所述压紧把手(219)端面与所述安装板(201)外端面贴合设置，并经由螺纹与所述压紧螺杆(217)旋合连接，所述安装板(201)的下端对应所述压紧螺杆(217)设有安装孔、所述第一连接板、支撑板(222)以及滑板组件上对应所述压紧螺杆(217)设有第一条型槽，所述一级压紧螺母(218)设于所述第一连接板上，所述二级压紧螺母(216)设于所述滑板组件上，所述压紧螺杆(217)穿过所述安装板(201)、第一连接板、支撑板(222)以及滑板组件后，分别与所述一级压紧螺母(218)、二级压紧螺母(216)旋合连接。

4.根据权利要求3所述的上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，其特征在于，所述支撑板(222)为L型板，包括第一安装板以及垂直所述第一安装板设置的安装块(206)，所述第一安装板平行所述第一连接板设置，所述第一条型槽设于所述第一安装板上，所述安装块(206)设于弹性组件下方，所述安装块(206)的上端面与所述弹性组件螺纹连接以用于所述弹性组件的固定，所述安装块(206)的下端面用于固定连接所述骨骼康复机器人的肘关节机构(3)；

或，所述臂长张紧机构(2)还包括安装块(206)，所述安装块(206)设于弹性组件下方，所述安装块(206)的上端面与所述弹性组件螺纹连接以用于所述弹性组件的固定，所述安装块(206)的下端面用于固定连接所述骨骼康复机器人的肘关节机构(3)。

5.根据权利要求1或3所述的上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，其特征在于，所述滑板组件包括第二连接板(202)、设于所述第二连接板(202)左右两侧的两根连接柱(203)以及垂直所述第二连接板(202)设置的水平连接耳板(204)，所述第二连接板(202)固定于所述第二滑动单元上，所述水平连接耳板(204)上设有一连接孔，所述弹性组件上端设置在所述水平连接耳板(204)的连接孔中以抵靠所述滑板组件设置。

6.根据权利要求1所述的臂长张紧机构，其特征在于：所述弹性组件为弹簧组件，所述弹簧组件包括弹簧固定杆(207)以及调节弹簧(208)，所述调节弹簧(208)套设于所述弹簧固定杆(207)上且处于压缩状态，所述弹簧固定杆(207)顶端抵靠所述滑板组件设置，所述弹簧固定杆(207)的底端固定连接；

优选的，所述弹簧固定杆(207)底端还套设有凸台(227)，所述调节弹簧(208)经由所述滑板组件与所述凸台(227)压紧设置，所述凸台(227)上设有多个通孔，以用于调整所述调节弹簧的预置压力。

7.根据权利要求1所述的上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，其特征在于，所述第一撑杆(211)的另一端设置有第三滑轮(215)，所述第二撑杆(214)的另一端设有第二滑轮(212)，所述动力绳包括第一动力绳(4)与第二动力绳(5)，所述第一动力绳(4)经由所述第三滑轮(215)张接设置在所述第一撑杆(211)，所述第二动力绳(5)经由所述第二滑轮(212)张接设置在所述第二撑杆(214)上。

8.根据权利要求7所述的上肢外骨骼康复机器人的臂长张紧机构，其特征在于，所述第一撑杆(211)与第二撑杆(214)的中部还分别设有第三撑杆(228)与第四撑杆(229)，所述第三撑杆(228)与第四撑杆(229)的一端分别与所述第一撑杆(211)与第二撑杆(214)对应固定连接，所述第三撑杆(228)与第四撑杆(229)的另一端分别设置有第四滑轮(213)与第一滑轮(210)，所述第一动力绳(4)的起始端设于所述康复机器人的肩关节机构(1)上，经由所述第二撑杆(214)上的第四滑轮(213)内侧绕到所述第三滑轮(215)的外侧后与所述康复机器人的肘关节机构(3)固定连接，所述第二动力绳(5)的起始端设于所述肩关节机构(1)上，经由所述第一撑杆(211)上的第一滑轮(210)内侧绕到所述第二滑轮(212)的外侧后与所述肘关节机构(3)固定连接。

9.一种机器人臂长调节装置，其特征在于：包括肩关节机构(1)、肘关节机构(3)以及如权利要求1至8任一项所述的臂长张紧机构(2)，所述臂长张紧机构(2)设于所述肩关节机构(1)与所述肘关节机构(3)之间，用于所述肩关节机构(1)与肘关节机构(3)之间的距离调节。

10.根据权利要求9所述的机器人臂长调节装置，其特征在于：所述肩关节机构(1)包括肩关节支架(101)以及肩关节传动组件，所述肩关节支架(101)为U形结构，包括固定连接的第一上支架与L型结构的第二上支架，所述第一上支架的外侧面与所述安装板(201)上端与固定连接，所述第二上支架的底部与所述固定座固定连接，所述肩关节传动组件包括肩关节被动盘(102)、肩关节驱动盘(103)以及第一连接轴(104)，所述肩关节被动盘(102)与肩关节驱动盘(103)经由所述第一连接轴(104)同轴设置在所述第一上支架与L型的第二上支架之间，且所述肩关节被动盘(102)与从机械臂上级结构输出的动力绳相连；

和/或，所述肘节机构包括肘关节支架(301)以及肘关节机构(3)，所述肘关节支架(301)为U形结构，包括固定连接的第一下支架与第二下支架，所述第二下支架为L型结构，所述肘关节机构(3)包括肘关节驱动盘(302)、肘关节被动盘(303)以及第二连接轴(304)，所述肘关节被动盘(303)设置在所述第一下支架与第二下支架之间，所述肘关节驱动盘(302)位于所述第一下支架外侧，所述第二连接轴(304)穿过所述第一下支架后同轴固定连接所述肘关节被动盘(303)与肘关节驱动盘(302)。