CN111803329A - 一种用于康复机器人的肘部外骨骼 - Google Patents
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Abstract
一种用于康复机器人的肘部外骨骼，它包括前臂模块、上臂模块和传动驱动机构；上臂模块通过内置的被动补偿机构与前臂模块带有的双扭簧机构连接在一起；前臂模块和上臂模块之间为鲍登线和扭簧的拮抗布置方式，用于控制肘关节的弯曲和伸展运动；传动驱动机构将动力通过鲍登线传递给前臂模块，控制肘关节的弯曲运动。该肘部外骨骼采用被动补偿机构，实现轴线偏移补偿，运动自然，具有镜像互换功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种外骨骼，具体涉及一种用于康复机器人的肘部外骨骼，属于康复机器人领域。
背景技术
中风患者因失去了其运动功能丧失了生活自理的能力，严重者身体完全瘫痪，而中风后导致偏瘫的概率达百分之五十以上。肘部作为人体在日常生活中使用相对频繁的上肢关节,因此肘部的康复训练成为中风患者急需康复的内容之一。康复训练通常采用的方法是由医护人员或患者家属等进行人工康复训练，采用辅助患者进行长时间肘关节屈曲伸展康复运动，来促进神经系统康复。但是这种人工辅助康复训练存在着消耗大量人力、效率低、成本高昂等不足。而通过康复机器人带动患者进行康复训练，从而节约人力与成本，是一种弥补人工康复训练不足的方式。
肘部的运动形式主要是弯曲/伸展。在中风患者康复训练过程中通过训练肘部运动动作，能够有效激活患者肘部相关神经的通路。本发明旨在根据临床需求帮助中风患者恢复肘部动作。
研究表明，在肘部动作中，虽然自由度较少，但是衍生运动众多。人体肘部存在松弛问题，即肘部并非固定的转动关节，而是表现为类似铰链的松弛关节，其形状为两个顶对顶椭圆椎体构成的平截头体，肘部关节轴线在其椭圆形截面内变动，其存在的衍生错位主要是水平面和冠状面上的类杠杆旋转错位以及水平面上的平移错位。如何利用轻量结构充分模拟肘部弯曲伸展并伴随衍生运动的自然运动，改善康复效果成为现阶段的研究课题。
目前，国内一些肘部康复机械驱动装置已经被研制出来，这些驱动装置通常实现的是单个主动自由度。但这种方式会造成肘部机构缺少被动衍生运动自由度，舒适性差，肘部关节的运动不自然，康复治疗的效果不尽人意。
在市面上已经存在着一些肘部功能康复设备大多数都不具备感知功能，为了方便对病人的康复情况进行评价，需要将传感器整合到机器人中，在康复训练的过程中实时采集病人肘关节的角度力矩信息以供医生和患者参考。
目前，现有肘部功能康复设备绝大多是只能够适用于一侧肘部康复，无法应用到对侧，应用时必须为康复中心配备两套一左一右的康复设备。为了尽可能节约成本、提高应用的便利性，需要对可调节功能和肘部外骨骼的镜像互换功能进行设计，以使一套设备满足不同体型、不同侧偏瘫患者都能够便捷使用。
综上，现有的肘部康复机器人，设备关节运动不自然，舒适性差，不具备感知功能和镜像互换功能。
发明内容
本发明是为克服现有技术不足，提供一种用于康复机器人的肘部外骨骼。该肘部外骨骼采用被动补偿机构，实现轴线偏移补偿，运动自然，具有镜像互换功能。
一种用于康复机器人的肘部外骨骼，它包括前臂模块、上臂模块和传动驱动机构；
上臂模块通过内置的被动补偿机构与前臂模块带有的双扭簧机构连接在一起；前臂模块和上臂模块之间为鲍登线和扭簧的拮抗布置方式，用于控制肘关节的弯曲和伸展运动；
传动驱动机构将动力通过鲍登线传递给前臂模块，控制肘关节的弯曲运动。
本发明相比现有技术的有益效果是：
本发明设计的肘部外骨骼根据人体肘部关节生理结构特征，在肘部外骨骼中设计了类杠杆仿生被动补偿机构，实现轴线偏移补偿。避免肘部交互负载的产生，实现肘部外骨骼的人机相容性设计。
本发明采用了鲍登线-扭簧的拮抗布置方式，轴线处由旋转关节内部嵌入扭簧，外部由线缆连接，扭簧与线驱动线缆构成拮抗关系：两个线缆由鲍登线及传动驱动机构驱动，当两个鲍登线同时收缩，钢丝张力提高，抵抗扭簧的扭转力，带动肘部关节角度减小，带动肘部弯曲；当两个鲍登线同时放松时，钢丝张力减小，肘部关节在扭簧的扭转力作用下关节角度展开，带动肘部伸展；综合来看就能够实现肘部弯曲伸展自由度。
本发明设计的肘部外骨骼设计成左右完全对称，具有镜像互换功能，能够做到左右互换，同时适用于左侧和右侧偏瘫中风患者，使一套设备满足不同侧偏瘫患者，将成本控制在患者可接受范围内，能够尽可能降低成本并提高使用的便利性和利用率。
本发明设计的肘部外骨骼机构具有易于安装拆卸的模块化结构设计，当部分零部件损坏，可以快速便捷地更换；此外，模块化结构设计便于穿脱和部件转换，使机构的镜像互换更加快速便捷。
本发明的肘部功能康复的外骨骼机器人采用了基于鲍登线的传动方式，将传动驱动机构输出的力矩传递到外骨骼驱动关节；该传动方式主要有以下特点：首先，能够实现远距离传输动力，将传动驱动机构远置与外骨骼前臂和上臂分离开来以减轻机器人对肘部的负担；其次，允许患者在穿戴外骨骼进行康复训练的时候自由地移动肘部的位姿，方便在训练的时候完成一些任务和日常生活动作。另外，鲍登线的钢丝穿在鞘里面来传递拉力，而鞘的作用是中和掉钢丝对机构的拉力，使得鲍登线对外骨骼设备的合力为零，即基于鲍登线的驱动可以看作是一个纯力矩源，不会对肘产生牵拉作用；
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为前臂模块的装配图；
图3为图2的爆炸示意图；
图4为上臂模块的装配图；
图5为被动补偿机构的装配图；
图6为图4的爆炸图；
图7为传动驱动机构的装配图；
图8为绕线模块的爆炸图。
具体实施方式
参见图1、图2和图7所示，本实施方式的一种用于康复机器人的肘部外骨骼，它包括前臂模块1、上臂模块2和传动驱动机构3；上臂模块2通过内置的被动补偿机构与前臂模块1带有的双扭簧机构连接在一起；前臂模块1和上臂模块2之间为鲍登线和扭簧的拮抗布置方式，用于控制肘关节的弯曲和伸展运动；传动驱动机构3将动力通过鲍登线传递给前臂模块1，控制肘关节的弯曲运动。前臂模块1通过前臂子母连杆间的调节齿适应不同体型患者；所述传动驱动机构通过鲍登线将动力输出传输到拮抗驱动结构上，并且通过扭簧与鲍登线的拮抗作用，最终实现完整的肘部动作。
如图2和图3所示，进一步限定的是：前臂模块1包括两个前臂外壳1-1和线轮环机构1-2，两个前臂外壳1-1插装在线轮环机构1-2上；
双扭簧机构对称布置在两个前臂外壳1-1两侧，每个所述扭簧机构包括前臂母连杆1-31、前臂子连杆1-32、前臂连杆盖1-33、扭簧外壳1-34、扭簧1-35和扭簧盖1-36；
前臂母连杆1-31与线轮环机构1-2连接，前臂子连杆1-32的一端与前臂母连杆1-31连接且二者长度方向长度可调，前臂子连杆1-32的另一端与扭簧外壳1-34配合，扭簧1-35的一端插入前臂子连杆1-32的另一端凹槽内被固定，另一端插入扭簧外壳1-34的凹槽内被固定，扭簧盖1-36与扭簧外壳1-34固定并盖住扭簧1-35，前臂子连杆1-32绕扭簧外壳1-34的轴线可旋转。扭簧盖1-36与扭簧外壳1-34通过螺栓固定。
如此设计，使用时，两个前臂外壳1-1通过魔术贴扣合并固定在人体的前臂上。扭簧1-35与鲍登线构成拮抗关系：两个鲍登线的钢丝由传动驱动机构3驱动，当两个鲍登线同时收缩，钢丝张力提高，抵抗扭簧的扭转力，带动肘部关节角度减小，带动肘部弯曲；当两个鲍登线同时放松时，鲍登线中的钢丝线缆张力减小，肘部关节在扭簧的扭转力作用下关节角度展开，带动肘部伸展；综合来看就能够实现肘部弯曲伸展自由度。
可选地，设计的线轮环机构1-2为内外双环结构，内环1-21的内侧面做有带有母插槽的插台，前臂外壳1-1上做有带有子插槽的接台，插台上开有能插接接台的母插槽，接台上开有能插接插台的子插槽，其中五个引导线轮1-22沿周向可转动地设置于内环1-21的端面上，另外两个引导线轮1-22可转动地设置在外环1-23的端面上，内环1-21与外环1-23扣合后可约束七个引导线轮1-22，内环1-21与外环1-23相对转动。通过内环1-21、外环1-23的相对转动，则能够实现前臂内旋外旋自由度。与肘部配合工作。此时，前臂母连杆1-31与外环1-23端面上的连接凸台1-231连接。
如图3所示，可选地，前臂子连杆1-32与前臂母连杆1-31上设有相互适配可卡接的调节齿，前臂子连杆1-32与前臂母连杆1-31通过前臂连杆盖1-33扣住固定可调齿而连接一起。如此设置，前臂子连杆1-32通过调节齿与前臂母连杆1-31连接且可调，前臂连杆盖1-33扣住并固定内部可调齿，通过调节齿可实现前臂子连杆1-32和前臂母连杆1-31之间的相对位移，以满足不同患者的康复训练需要。
为了能够检测上臂模块1和前臂模块2在肘关节处的相对转动角度，设置了霍尔传感器，前臂子连杆1-32另一端的中部轴线处还固定有磁钢，霍尔传感器固定于扭簧盖1-36上并与磁钢相对设置。所述中部轴线垂直于前臂子连杆1-32长度方向，设计的肘部外骨骼能够利用霍尔角度传感器感知前臂子连杆1-32的相对运动，根据胡克定律测得肘部弯曲力矩，具有外骨骼集成度高的特点，尽可能使外骨骼轻便可穿戴。
在肘部弯曲伸张过程中，其关节力矩与扭簧的扭矩密切相关，利用霍尔角度传感器测量扭转角度，进而得到肘部外骨骼扭簧扭矩eτe；
eτe＝ekeθ
式中ek.——肘部扭簧的刚度；
eθ.——肘关节弯曲角度，由霍尔角度传感器测得。
肘关节稳态状态下，即静止或匀速旋转过程中，可认为鲍登线钢丝拉力eFa与扭簧力矩平衡，即：
式中eFa.——肘部鲍登线钢丝作用力；
el——鲍登线作用位置据旋转轴线的距离。
肘关节非稳态状态下，根据上式，以肘部弯曲时关节旋转角度方向为正方向，在旋转过程中施加在肘关节的净力矩eτ为：
更进一步地，所述上臂模块2包括上臂后外壳2-1和上臂前外壳2-2；
被动补偿机构包括轴承杆2-31、轴承固定件2-32、滑轨连接件2-33、环形滑轨2-34、两个推力轴承2-35、两个线性滑轨2-36、两个滑轨盖片2-37、两个环形滑轨固定件2-38、两个上臂上连杆2-39、两个双向调节螺杆2-40、两个上臂下连杆2-41和四个滑轮2-42；
上臂后外壳2-1与上臂前外壳2-2扣合固定，位于上臂后外壳2-1内侧的两个推力轴承2-35之间套着轴承杆2-31，被轴承固定件2-32固定，轴承固定件2-32固定在上臂后外壳2-1上，轴承杆2-31带有的圆盘外沿做有两个插槽，两个线性滑轨2-36插入两个插槽并被固定，每个线性滑轨2-36可在对应的两个滑轮2-42之间滑动，每两个滑轮2-42通过滑轨盖片2-37限位在滑轨连接件2-33上转动，两个环形滑轨固定件2-38固定在滑轨连接件2-33上，两个环形滑轨固定件2-38扣合住环形滑轨2-34，环形滑轨2-34上下带有的限位柱2-341插入两个环形滑轨固定件2-38的环形孔内，环形滑轨2-34可水平旋转移动，环形孔可限制环形滑轨2-34上带有的限位柱2-341的运动范围，环形滑轨2-34与两个上臂上连杆2-39连接，每个上臂上连杆2-39通过双向调节螺杆2-40与一个上臂下连杆2-41连接，两个上臂下连杆2-39分别与扭簧机构的两个扭簧外壳1-34连接。环形滑轨2-34与两个上臂上连杆2-39通过销钉连接，两个上臂下连杆2-39分别与扭簧机构的两个扭簧外壳1-34通过销钉连接。
如此设计，采用类杠杆被动补偿机构补偿肘关节在主动运动过程中产生的多个被动自由度，类杠杆仿生被动补偿机构能够实现轴线偏移补偿，仿照人体肘部关节的类杠杆旋转错位，利用滑轮2-42与线性滑轨2-36能够补偿水平面上的平移，利用环形滑轨2-34实现水平面内的轴线摆动以及利用推力轴承2-35与杠杆实现冠状面内的轴线摆动，避免肘部交互负载的产生，实现肘部外骨骼的人机相容性设计。含有仿生被动衍生运动技术的传动驱动机构，使肘部外骨骼的运动与肘部关节主被动自由度的自然运动更加贴近，肘部动作更快达到预期的康复效果。
进一步地，传动驱动机构3包括机架3-1、电机3-2、联轴器3-3和绕线模块3-4；电机3-2水平安装在机架3-1上，电机3-2的输出端通过联轴器3-3与绕线模块3-4连接，两根鲍登线分别与绕线模块3-4和前臂子连杆1-32连接，电机3-2将动力通过鲍登线传递给前臂子连杆1-32，用于控制肘关节作弯曲运动。如此设置，传动驱动机构3的输出的力矩可以通过鲍登线传递到外骨骼驱动关节。
如图8所示，所述绕线模块3-4包括源线轮3-41、线轮输出轴3-42、线轮外壳3-43和外壳顶盖3-44；线轮外壳3-43安装在机架3-1上；电机3-3的输出端通过联轴器3-4与线轮输出轴3-42连接，线轮输出轴3-42布置在线轮外壳3-43内，外壳顶盖3-44安装在线轮外壳3-23上，线轮输出轴3-42的两端通过法兰轴承3-45安装在线轮外壳3-43和外壳顶盖3-44上，线轮外壳3-23上安装有垂直于线轮输出轴3-42的两个调整螺钉3-46，每个调整螺钉3-46上沿长度方向加工有中心通孔，源线轮3-41固套在线轮输出轴3-42上，源线轮3-41通过鲍登线与前臂子连杆1-32连接。如此设计，本发明的绕线模块3-4能够通过旋转空心开槽的调节螺钉3-46来调整钢丝的张力，鲍登线的钢丝从螺钉侧面的开槽穿进螺钉，鞘插进螺钉头的孔，当外旋螺钉时，鞘受到的压力增大，由于鞘的压力与钢丝的张力相等，钢丝的张力也增大，该绕线模块3-4可以方便的实现对钢丝的预紧。
如图4-5和图7-图8；控制肘关节弯曲的鲍登线走线如下：两根鲍登线中的两根钢丝一端缠绕在源线轮3-41上，另一端穿过上臂后外壳2-1的线孔2-11与前臂子连杆1-32的凸耳孔1-321连接，两根鲍登线鞘的与两根钢丝一端相对应的一端分别穿进两个调整螺钉3-46的中心圆孔中并被固定，两根鲍登线鞘的另一端分别固定在上臂后外壳2-1的线孔2-11上。如此设计，能够实现远距离传输动力，将电机3-2远置与前臂模块1和上臂模块2分离开来以减轻外骨骼对肘部的负担；其次，允许患者在穿戴外骨骼进行康复训练的时候自由地移动肘的位姿，方便在训练的时候完成一些任务和日常生活动作。另外，钢丝穿在鞘里面来传递拉力，而鞘的作用是中和掉钢丝对机构的拉力，使得鲍登线对外骨骼的合力为零，即基于鲍登线的传动驱动机构3可以看作是一个纯力矩源，不会对肘关节产生牵拉作用。
本发明设计的外骨骼的各组件，绝大部分可通过3D打印的选择性烧结技术(SLS)制作而来，其材料可选尼龙；通过这种方法，我们能够打印出小型复杂的零件，同时能够使每个零件具有高强度，轻重量的特点；通过3D打印SLS工艺可以快速的制造零件，降低原型样机的开发时间；关键零件可以通过后期的打磨来完成整机的装配。外骨骼中的只有齿轮齿条和线轮采用机加工，极大的降低了加工成本。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。
Claims (8)
1.一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：它包括前臂模块(1)、上臂模块(2)和传动驱动机构(3)；
上臂模块(2)通过内置的被动补偿机构与前臂模块(1)带有的双扭簧机构连接在一起；前臂模块(1)和上臂模块(2)之间为鲍登线和扭簧的拮抗布置方式，用于控制肘关节的弯曲和伸展运动；
传动驱动机构(3)将动力通过鲍登线传递给前臂模块(1)，控制肘关节的弯曲运动。
2.根据权利要求1所述一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：前臂模块(1)包括两个前臂外壳(1-1)和线轮环机构(1-2)，两个前臂外壳(1-1)插装在线轮环机构(1-2)上；
双扭簧机构对称布置在两个前臂外壳(1-1)两侧，每个所述扭簧机构包括前臂母连杆(1-31)、前臂子连杆(1-32)、前臂连杆盖(1-33)、扭簧外壳(1-34)、扭簧(1-35)和扭簧盖(1-36)；
前臂母连杆(1-31)与线轮环机构(1-2)连接，前臂子连杆(1-32)的一端与前臂母连杆(1-31)连接且二者长度方向长度可调，前臂子连杆(1-32)的另一端与扭簧外壳(1-34)配合，扭簧(1-35)的一端插入前臂子连杆(1-32)另一端的凹槽内被固定，另一端插入扭簧外壳(1-34)的凹槽内被固定，扭簧盖(1-36)与扭簧外壳(1-34)固定并盖住扭簧(1-35)，前臂子连杆(1-32)绕扭簧外壳(1-34)的轴线可旋转。
3.根据权利要求2所述一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：前臂子连杆(1-32)与前臂母连杆(1-31)上设有相互适配可卡接的调节齿，前臂子连杆(1-32)与前臂母连杆(1-31)通过前臂连杆盖(1-33)扣住固定可调齿而连接一起。
4.根据权利要求2或3所述一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：前臂子连杆(1-32)另一端的中部轴线处还固定有磁钢，霍尔传感器固定于扭簧盖(1-36)上并与磁钢相对设置。
5.根据权利要求4所述一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：所述上臂模块(2)包括上臂后外壳(2-1)和上臂前外壳(2-2)；
被动补偿机构包括轴承杆(2-31)、轴承固定件(2-32)、滑轨连接件(2-33)、环形滑轨(2-34)、两个推力轴承(2-35)、两个线性滑轨(2-36)、两个滑轨盖片(2-37)、两个环形滑轨固定件(2-38)、两个上臂上连杆(2-39)、两个双向调节螺杆(2-40)、两个上臂下连杆(2-41)和四个滑轮(2-42)；
上臂后外壳(2-1)与上臂前外壳(2-2)扣合固定，位于上臂后外壳(2-1)内侧的两个推力轴承(2-35)之间套着轴承杆(2-31)，被轴承固定件(2-32)固定，轴承固定件(2-32)固定在上臂后外壳(2-1)上，轴承杆(2-31)带有的圆盘外沿做有两个插槽，两个线性滑轨(2-36)插入两个插槽并被固定，每个线性滑轨(2-36)可在对应的两个滑轮(2-42)之间滑动，每两个滑轮(2-42)通过滑轨盖片(2-37)限位在滑轨连接件(2-33)上转动，两个环形滑轨固定件(2-38)固定在滑轨连接件(2-33)上，两个环形滑轨固定件(2-38)扣合住环形滑轨(2-34)，环形滑轨(2-34)上下带有的限位柱(2-341)插入两个环形滑轨固定件(2-38)的环形孔内，环形滑轨(2-34)可水平旋转移动，
环形滑轨(2-34)与两个上臂上连杆(2-39)连接，每个上臂上连杆(2-39)通过双头螺杆(2-40)与一个上臂下连杆(2-41)连接，两个上臂下连杆(2-39)分别与扭簧机构的两个扭簧外壳(1-34)连接。
6.根据权利要求5所述一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：传动驱动机构(3)包括机架(3-1)、电机(3-2)、联轴器(3-3)和绕线模块(3-4)；电机(3-2)水平安装在机架(3-1)上，电机(3-2)的输出端通过联轴器(3-3)与绕线模块(3-4)连接，两根鲍登线分别与绕线模块(3-4)和前臂子连杆(1-32)连接，电机(3-2)将动力通过鲍登线传递给前臂子连杆(1-32)，用于控制肘关节作弯曲运动。
7.根据权利要求6所述一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：所述绕线模块(3-4)包括源线轮(3-41)、线轮输出轴(3-42)、线轮外壳(3-43)和外壳顶盖(3-44)；
线轮外壳(3-43)安装在机架(3-1)上；电机(3-3)的输出端通过联轴器(3-4)与线轮输出轴(3-42)连接，线轮输出轴(3-42)布置在线轮外壳(3-43)内，外壳顶盖(3-44)安装在线轮外壳(3-23)上，线轮输出轴(3-42)的两端通过法兰轴承(3-45)安装在线轮外壳(3-43)和外壳顶盖(3-44)上，线轮外壳(3-23)上安装有垂直于线轮输出轴(3-42)的两个调整螺钉(3-46)，每个调整螺钉(3-46)上沿长度方向加工有中心通孔，源线轮(3-41)固套在线轮输出轴(3-42)上，源线轮(3-41)通过鲍登线与前臂子连杆(1-32)连接。
8.根据权利要求7所述一种用于康复机器人的肘部外骨骼，其特征在于：控制肘关节弯曲的鲍登线走线如下：
两根鲍登线中的两根钢丝一端缠绕在源线轮(3-41)上，另一端穿过上臂后外壳(2-1)的线孔(2-11)与前臂子连杆(1-32)的凸耳孔(1-321)连接，两根鲍登线鞘的与两根钢丝一端相对应的一端分别穿进两个调整螺钉(3-46)的中心圆孔中并被固定，两根鲍登线鞘的另一端分别固定在上臂后外壳(2-1)的线孔(2-11)上。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113386120A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-14 | 北京机械设备研究所 | 一种通用型博登拉线驱动装置及其装配方法 |
| CN115074896A (zh) * | 2021-08-17 | 2022-09-20 | 深圳市海弘装备技术有限公司 | 一种丝线限位装置及其方法 |
| CN115998574A (zh) * | 2022-07-29 | 2023-04-25 | 杭州程天科技发展有限公司 | 一种用于上肢和下肢的康复锻炼装置 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100204804A1 (en) * | 2007-06-12 | 2010-08-12 | Commissariat A L'energie Atomique | Forearm rotation mechanism and orthesis which includes such a mechanism |
| US20120330198A1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Volkan Patoglu | Exoskeleton |
| CN103932872A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-23 | 罗勇 | 脑溢血偏瘫康复机 |
| 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 |
| US20160346156A1 (en) * | 2014-02-05 | 2016-12-01 | President And Fellows Of Harvard College | Systems, methods, and devices for assisting walking for developmentally-delayed toddlers |
| CN106393073A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-02-15 | 武汉大学 | 一种便携式柔性肘关节外骨骼机器人 |
| CN107049705A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-18 | 北京工业大学 | 一种含被动滑动副的上肢康复外骨骼机构 |
| CN108283564A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-07-17 | 北京航空航天大学 | 一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统 |
| CN108814902A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-16 | 华中科技大学 | 一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置 |
| CN111184620A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有补偿装置的柔性绳驱肘关节外骨骼机器人 |
-
2020
- 2020-07-17 CN CN202010694259.6A patent/CN111803329B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100204804A1 (en) * | 2007-06-12 | 2010-08-12 | Commissariat A L'energie Atomique | Forearm rotation mechanism and orthesis which includes such a mechanism |
| US20120330198A1 (en) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | Volkan Patoglu | Exoskeleton |
| CN103717356A (zh) * | 2011-06-21 | 2014-04-09 | 萨班哲大学 | 外骨骼 |
| US20160346156A1 (en) * | 2014-02-05 | 2016-12-01 | President And Fellows Of Harvard College | Systems, methods, and devices for assisting walking for developmentally-delayed toddlers |
| CN103932872A (zh) * | 2014-04-09 | 2014-07-23 | 罗勇 | 脑溢血偏瘫康复机 |
| 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 |
| CN106393073A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-02-15 | 武汉大学 | 一种便携式柔性肘关节外骨骼机器人 |
| CN107049705A (zh) * | 2017-05-12 | 2017-08-18 | 北京工业大学 | 一种含被动滑动副的上肢康复外骨骼机构 |
| CN108283564A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-07-17 | 北京航空航天大学 | 一种轻量型绳驱动智能踝关节外骨骼系统 |
| CN108814902A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-16 | 华中科技大学 | 一种人机运动匹配且能对侧互换的上肢外骨骼康复装置 |
| CN111184620A (zh) * | 2020-01-14 | 2020-05-22 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有补偿装置的柔性绳驱肘关节外骨骼机器人 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113386120A (zh) * | 2021-06-25 | 2021-09-14 | 北京机械设备研究所 | 一种通用型博登拉线驱动装置及其装配方法 |
| CN115074896A (zh) * | 2021-08-17 | 2022-09-20 | 深圳市海弘装备技术有限公司 | 一种丝线限位装置及其方法 |
| CN115074896B (zh) * | 2021-08-17 | 2024-06-07 | 深圳市海弘装备技术有限公司 | 一种丝线限位装置及其方法 |
| CN115998574A (zh) * | 2022-07-29 | 2023-04-25 | 杭州程天科技发展有限公司 | 一种用于上肢和下肢的康复锻炼装置 |
| CN115998574B (zh) * | 2022-07-29 | 2024-11-01 | 杭州程天科技发展有限公司 | 一种用于上肢和下肢的康复锻炼装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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