CN111358670B - 一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置，包括：绕线筒、卷簧以及阻尼电机，绕线筒、卷簧套设在同一芯轴上，芯轴与阻尼电机相连接；绕线筒用于卷绕安全绳，卷簧可驱动芯轴旋转从而实现安全绳的自动收缩。本发明的安全绳卷绕装置可低速低阻力自由收放降低对正常活动的阻碍；当发生意外跌倒等状况时绳索收放速度加快阻尼力也会增大降低使用者倒地速度以达到保护使用者的目的。

Description

一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置
技术领域
本发明属于康复机器人领域，特别涉及一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置。
背景技术
康复机器人是工业机器人和医用机器人的结合。20世纪80年代是康复机器人研究的起步阶段,美国、英国和加拿大在康复机器人方面的研究处于世界的领先地位。1990年以前全球的56个研究中心分布在5个工业区内：北美、英联邦、加拿大、欧洲大陆和斯堪的纳维亚半岛及日本。1990年以后康复机器人的研究进入到全面发展时期。目前,康复机器人的研究主要集中在康复机械手、医院机器人系统、智能轮椅、假肢和康复治疗机器人等几个方面。康复机器人主要有两种，一是医用型康复机器人，辅助患者及早进入运动康复训练；二是辅具型机器人，更多是帮助失能的病人或残疾人提高生活质量，不少康复机器人已逐渐进入家庭康复中。本发明涉及第二种机器人。
老年病及存在下肢运动障碍的各类疾病患者需要积极进行步行运动训练以达到恢复功能、减缓衰退等治疗目的。下肢运动障碍疾病患者需要积极接受运动康复训练，但是最自由状态的行走康复训练往往需人员陪同，如无陪同则可能存在跌倒的安全隐患；而能确保安全的器械训练方式又会有枯燥、场地限制能不足。
鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本领域亟待解决的问题。
发明内容
为了帮助患者在运动康复过程中避免发生意外跌倒损伤，本发明提供了一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置，包括：
绕线筒、卷簧以及阻尼电机，绕线筒、卷簧套设在同一芯轴上，芯轴与阻尼电机相连接；绕线筒用于卷绕安全绳，卷簧可驱动芯轴旋转从而实现安全绳的自动收缩。
较佳地，还包括用于保护卷簧的卷簧罩盒，以及用于保护绕线筒的绕线筒罩盒。
进一步地，卷簧罩盒为一体式或分体式。
较佳地，卷簧罩盒和绕线筒罩盒均为方形，四个角上有复数个位置相适应的孔，可以通过连接件连接成一体。
较佳地，还包括联轴器，阻尼电机和芯轴通过联轴器相连接。
进一步地，芯轴上设置有条形槽,用以与卷簧相连接。
较佳地，芯轴为台阶轴，一端与绕线筒的内径相适应，另一端与联轴器的内径相适应，中间段与卷簧的内径相适应。
较佳地，阻尼电机还包括电机法兰。
进一步地，阻尼电机通过驱动器实现高级力/阻尼力输出；或者通过直接外接电阻的方式实现无源工作模式。
通过这样的结构，调节外接电阻的大小可以改变系统整体的阻尼输出特性。
较佳地，阻尼电机为永磁直流/交流电机。
本发明提供了一种使用者多为老年病与行动不便人士助行康复用安全绳索卷绕收放装置。该装置可低速低阻力自由收放降低对正常活动的阻碍；当发生意外跌倒等状况时绳索收放速度加快阻尼力也会增大降低使用者倒地速度以达到保护使用者的目的。
与现有技术相比较，本发明所提供的一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置具有以下优点：
1)安全绳在低速状态下张力极小患者可自由运动
2)阻尼电机可无源工作实现基本安全功能。阻尼电机为永磁电机，各相绕组间直接短接或通过无源器件连接，当使用者发生摔倒事故时安全绳会从绕线筒上高速抽出，最终带动阻尼电机高速旋转进入发电机工况。
3)有源工作模式可实现高级功能。阻尼电机外界驱动器或者伺服驱动器可以实现主动控制功能。如安全绳抽出后判断使用者有站起意图时主动驱动阻尼电机旋转收起安全绳帮助患者起身。
附图说明
包含在本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了符合本发明的装置和方法的实施方案，并与详细描述一起用于解释符合本发明的优点和原理。
图1是本发明的一个较佳实施例的用于康复机器人的安全绳卷绕装置的位置示意图；
图2是本发明的一个较佳实施例的用于康复机器人的安全绳卷绕装置的立体爆炸示意图；
图3本发明的一个较佳实施例的用于康复机器人的安全绳卷绕装置的芯轴的立体示意图；
图4是本发明的一个较佳实施例的用于康复机器人的安全绳卷绕装置的立体结构示意图。
附图标记说明
1-安全绳卷绕装置
2-使用者
3-自由行走龙门架
4-安全绳
11-绕线筒
12-卷簧
13-阻尼电机
14-芯轴
15-卷簧罩盒
16-绕线筒罩盒
17-联轴器
18-电机法兰
141-条形槽
142-芯轴一端
143-芯轴中间段
144-芯轴另一端
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，本发明并不局限于以下描述的实施方式。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合，且本发明的技术理念可以与其他公知技术或与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中既可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
在以上具体实施例的说明中，方位术语“上”、“下”、”左”、“右”、“顶”、“底”、“竖向”、“横向”和“侧向”等的使用仅仅出于便于描述的目的，而不应视为是限制性的。
为了帮助患者在运动康复过程中避免发生意外跌倒损伤，如图1所示，本发明的一个较佳实施例提供了用于康复机器人的安全绳卷绕装置1，设置在康复机器人的与自由行走龙门架3上，使用者2多为老年病与行动不便人士，用于助行康复。安全绳卷绕装置1可低速低阻力自由收放降低对正常活动的阻碍；当发生意外跌倒等状况时绳索收放速度加快阻尼力也会增大降低使用者2倒地速度以达到保护使用者2的目的。
如图2所示，安全绳卷绕装置1包括：绕线筒11、卷簧12以及阻尼电机13，绕线筒11、卷簧12套设在同一芯轴14上，芯轴14与阻尼电机13相连接；绕线筒11用于卷绕安全绳4，卷簧12可驱动芯轴14旋转从而实现安全绳4的自动收缩。
安全绳卷绕装置1，还包括用于保护卷簧12的卷簧罩盒15，以及用于保护绕线筒11的绕线筒罩盒16。
本实施例中，卷簧罩盒15为一体式。卷簧罩盒15和绕线筒罩盒16均为方形，四个角上有复数个位置相适应的孔，可以通过连接件连接成一体。
本实施例中，还包括联轴器17，阻尼电机13和芯轴14通过联轴器17相连接。
芯轴14上设置有条形槽141,用以与卷簧12相连接。
如图3所示，芯轴14为台阶轴，一端142与绕线筒11的内径相适应，另一端144与联轴器17的内径相适应，中间段143与卷簧12的内径相适应。
阻尼电机13还包括电机法兰18。
本实施例中，阻尼电机13通过驱动器实现高级力/阻尼力输出；或者通过直接外接电阻的方式实现无源工作模式。
通过这样的结构，调节外接电阻的大小可以改变系统整体的阻尼输出特性。
阻尼电机为永磁直流电机。
另一个实施例中，与上述实施例不同之处在于，卷簧罩盒15为分体式。
再一个实施例中，与上述各个实施例不同之处在于，阻尼电机为永磁交流电机。
本发明提供了一种使用者多为老年病与行动不便人士助行康复用安全绳索卷绕收放装置。该装置可低速低阻力自由收放降低对正常活动的阻碍；当发生意外跌倒等状况时绳索收放速度加快阻尼力也会增大降低使用者倒地速度以达到保护使用者的目的。
与现有技术相比较，本发明所提供的一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置具有以下优点：
1)安全绳在低速状态下张力极小患者可自由运动
2)阻尼电机可无源工作实现基本安全功能。阻尼电机为永磁电机，各相绕组间直接短接或通过无源器件连接，当使用者发生摔倒事故时安全绳会从绕线筒上高速抽出，最终带动阻尼电机高速旋转进入发电机工况。
3)有源工作模式可实现高级功能。阻尼电机外界驱动器或者伺服驱动器可以实现主动控制功能。如安全绳抽出后判断使用者有站起意图时主动驱动阻尼电机旋转收起安全绳帮助患者起身。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于康复机器人的安全绳卷绕装置，所述安全绳卷绕装置固定设置在自由行走龙门架上，其特征在于，包括绕线筒、卷簧以及阻尼电机，所述绕线筒、所述卷簧套设在同一芯轴上，所述芯轴与所述阻尼电机相连接；所述绕线筒用于卷绕安全绳，所述卷簧可驱动所述芯轴旋转从而实现所述安全绳的自动收缩，还包括用于保护所述卷簧的卷簧罩盒，以及用于保护所述绕线筒的绕线筒罩盒，所述阻尼电机通过直接外接电阻的方式实现无源工作模式，所述芯轴上设置有条形槽,用以与所述卷簧相连接。
2.根据权利要求1所述的安全绳卷绕装置，其特征在于，所述卷簧罩盒为一体式或分体式。
3.根据权利要求1或2所述的安全绳卷绕装置，所述卷簧罩盒和绕线筒罩盒均为方形，四个角上有复数个位置相适应的孔，可以通过连接件连接成一体。
4.根据权利要求1所述的安全绳卷绕装置，其特征在于，还包括联轴器，所述阻尼电机和所述芯轴通过所述联轴器相连接。
5.根据权利要求4所述的安全绳卷绕装置，其特征在于，所述芯轴为台阶轴，一端与所述绕线筒的内径相适应，另一端与所述联轴器的内径相适应，中间段与所述卷簧的内径相适应。
6.根据权利要求1所述的安全绳卷绕装置，其特征在于，所述阻尼电机还包括电机法兰。
7.根据权利要求1所述的安全绳卷绕装置，其特征在于，所述阻尼电机为永磁直流/交流电机。
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Assignee: SHANGHAI ELECTRIC INTELLIGENT REHABILITATION MEDICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Assignor: Shanghai Electric Group Co.,Ltd.

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Denomination of invention: A safety rope winding device for rehabilitation robots

Granted publication date: 20220819

License type: Exclusive License

Record date: 20230919

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