JP2021515680A - Decoupling ankle care robot and complete decoupling parallel connection mechanism - Google Patents

Decoupling ankle care robot and complete decoupling parallel connection mechanism Download PDF

Info

Publication number
JP2021515680A
JP2021515680A JP2020558966A JP2020558966A JP2021515680A JP 2021515680 A JP2021515680 A JP 2021515680A JP 2020558966 A JP2020558966 A JP 2020558966A JP 2020558966 A JP2020558966 A JP 2020558966A JP 2021515680 A JP2021515680 A JP 2021515680A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
branch
link
pair
base
movable platform
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.)
Granted
Application number
JP2020558966A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6921454B2 (en
Inventor
曾達幸
馬宏偉
王帥
孫振忠
盧文娟
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.)
Dongguan University of Technology
Original Assignee
Dongguan University of Technology
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
Priority claimed from CN201910257810.8A external-priority patent/CN109940589B/en
Priority claimed from CN201910266824.6A external-priority patent/CN109925167B/en
Application filed by Dongguan University of Technology filed Critical Dongguan University of Technology
Publication of JP2021515680A publication Critical patent/JP2021515680A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6921454B2 publication Critical patent/JP6921454B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL 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
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本発明は、胴体が対称な直並列接続機構で構成される、三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボットであって、ベース、可動プラットフォーム、フットペダル、及び、ベースと可動プラットフォームとを接続する三つの分枝を含み、三つの分枝は、第一分枝がPRR分枝であり、第二分枝及び第三分枝が、いずれも、ベースの底部に対して対称分布するCPRR分枝であり、フットペダル及び可動プラットフォームが、直列接続されて分枝の一部を形成し、機構全体が3R1T機構となる、三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボットを提供する。さらに、本発明は、ベース、可動プラットフォーム、及び、三つの分枝を含み、第一分枝及び第二分枝がいずれもPRR分枝であり、第三分枝がCPU分枝であり、三つの分枝は、運動対偶により、完全なデカップリングが実現できる、対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構を提供する。本発明に係る機構は、運動学に、デカップリング機構であり、異なる分枝を制御することにより、足関節の運動を個別に実現することができ、対称性を有すると共に分枝の運動対偶が少ないことから、制御に正確性を簡易に向上させ、その構成がコンパクトとなり、安定性が良い。【選択図】 図1The present invention is a three-rotation, one-moving decoupling ankle care robot composed of a series-parallel connection mechanism with a symmetrical body, and connects a base, a movable platform, a foot pedal, and a base and a movable platform. Of the three branches, the first branch is the PRR branch and the second and third branches are both symmetrically distributed with respect to the bottom of the base. A branch, a foot pedal and a movable platform are connected in series to form a part of a branch, and the entire mechanism becomes a 3R1T mechanism, providing a three-rotation, one-moving decoupling ankle care robot. Further, the present invention includes a base, a movable platform, and three branches, the first branch and the second branch are both PRR branches, the third branch is a CPU branch, and three. The two branches provide a symmetric, two-rotation, one-moving, complete decoupling parallel connection mechanism that allows perfect decoupling by motion kinematic pair. The mechanism according to the present invention is a kinematics decoupling mechanism, and by controlling different branches, the movement of the ankle joint can be realized individually, and the movement kinematic pair of the branch has symmetry. Since there are few, the accuracy of control is easily improved, the configuration is compact, and the stability is good. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、足関節の介護の分野に関し、特に、三回転一移動が実現できるデカップリング足関節介護ロボット、及び、対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構に関する。 The present invention relates to the field of ankle care, and more particularly to a decoupling ankle care robot capable of three rotations and one movement, and a symmetrical two rotations and one movement complete decoupling parallel connection mechanism.

足関節の損傷は、よく見られる骨関節の損傷の一つであり、人体が歩行する歩容及びバランス性をマイクロ調節する中枢が足関節にあり、足関節に対する介護のトレーニングは、患者にとって極めて意味がある。多くの脳卒中と片麻痺患者にとっても、足関節に対するトレーニングを強化させることが必要となる。医療関係者の仕事負担を軽減させ、トレーニングの効果を高めるように、足関節の介護のトレーニングに、トレーニング装置が採用されている。従来技術では、トレーニング装置について、一般的に、直列接続機構により作業台が運動されるが、構成に強度が良くなく、運動に自由度も小さい。一方、並列接続機構に基づくトレーニング装置が採用されると、強度が高まる一方、構成が複雑であり、体積が大きく、実装が難しい。 Ankle injury is one of the most common bone joint injuries, with the ankle being the center of microregulation of the gait and balance of the human body, and ankle care training is extremely important for patients. It makes sense. For many stroke and hemiplegic patients, it is also necessary to strengthen training for the ankle joint. Training devices are used for ankle care training to reduce the workload of medical personnel and enhance the effectiveness of training. In the prior art, the workbench is generally moved by a series connection mechanism for the training device, but the structure is not strong and the degree of freedom for movement is small. On the other hand, when a training device based on a parallel connection mechanism is adopted, the strength is increased, but the configuration is complicated, the volume is large, and the mounting is difficult.

従来技術を調査したところ、特許文献1は、機構のベースと前記ベースの上方に設置される作業台とを含む足関節介護ロボットが開示されており、前記作業台と前記ベースとの間に、三つの同じ構成とされるリンク機構が並列接続で設置され、それぞれが第一リンク機構、第二リンク機構及び第三リンク機構であり、前記リンク機構の運動により、前記作業台が前後に反転され、左右に反転され、又は、水平面に回転される。上述ロボットは、作業台により、足関節に対して、背屈・足指屈、内反・外反、内旋・外旋というトレーニングを行うことができる。しかしながら、この機構が運動学にカプリング性を有しているため、制御が不便である。 As a result of investigating the prior art, Patent Document 1 discloses an ankle joint nursing robot including a base of the mechanism and a work table installed above the base, and between the work table and the base, the ankle joint care robot is disclosed. Three link mechanisms having the same configuration are installed in parallel, and each is a first link mechanism, a second link mechanism, and a third link mechanism, and the workbench is inverted back and forth by the movement of the link mechanism. , Flip left and right, or rotate to a horizontal plane. The above-mentioned robot can perform training such as dorsiflexion / toe flexion, varus / valgus, and internal rotation / external rotation for the ankle joint by using the work table. However, it is inconvenient to control because this mechanism has kinematic coupling properties.

特許文献2は、並列接続足関節介護ロボット及びその制御方法が開示されており、この機構は、ベースを含み、前記ベースに、支持フレームが挿入されており、この支持フレームに、調節機構が可動に係合され、この調節機構は、メインロッド、前部アームロッド及び脚部支持ロッドを含み、メインロッドの先端が前部アームロッドに着装され、脚部支持ロッドがメインロッドと接続されるように取り付けられ、前部アームロッドにリンクが着装され、メインロッドが支持フレームに可動に係合される。調節機構及び運動機構がさらに含まれており、空気圧人工筋肉又はリニアモータが駆動手段として用いられ、駆動機構は、その先端が調節機構のリンクに着装され、その末端が運動機構に着装され、運動機構がメインロッドの後端に可動に係合される。この発明により開示されたロボットは、運動範囲が調節可能であることから、異なる患者に適用されており、足関節に対して三つの自由度の運動トレーニングをカバーすることができる。しかしながら、その制御が不便である。 Patent Document 2 discloses a parallel connection ankle care robot and a control method thereof. The mechanism includes a base, a support frame is inserted into the base, and an adjustment mechanism is movable in the support frame. This adjustment mechanism includes a main rod, a front arm rod and a leg support rod so that the tip of the main rod is attached to the front arm rod and the leg support rod is connected to the main rod. The link is attached to the front arm rod and the main rod is movably engaged with the support frame. An adjustment mechanism and a movement mechanism are further included, and a pneumatic artificial muscle or a linear motor is used as a driving means, and the driving mechanism has its tip attached to the link of the adjustment mechanism and its end attached to the movement mechanism to exercise. The mechanism is movably engaged with the rear end of the main rod. The robot disclosed by the present invention has been applied to different patients due to its adjustable range of motion and can cover exercise training with three degrees of freedom for the ankle joint. However, its control is inconvenient.

また、並列接続機構は、速度が速く、剛性が高く、負荷能力が大きく、動的応答が良いなどの利点があることから、並列接続機構を主な機構とする並列・直並列接続構造の設備が大幅に応用されている。並列接続機構の応用は、今まで10年ほどに渡って、空間に六つの自由度を必要としない多くの操作(例えば、アライメント、姿勢の位置決め、軸対称の機械加工)まで徐々に広がられていく。このとき、適切な自由度の低い並列接続機構により、加工製造、校正、制御やメンテナンスなどのコストを削減することができるため、自由度の低い並列接続機構は、すでに、国際並列機構の学術界と産業界に注目されている焦点に当てられ、特に、航空、宇宙、自動車、食品医薬などの業界における自主革新、システムの設計及びプロジェクトへの応用が、先端先進国に、重視されている。デカップリング並列接続機構によれば、運動のデカップリングが実現できるに加えて、機構デカップリングの程度が高いほど、その運動学や動力学での分析が解かれやすく、ロボットへの制御や軌跡への計画という課題を大幅に簡略化させることができる。 In addition, the parallel connection mechanism has advantages such as high speed, high rigidity, large load capacity, and good dynamic response. Therefore, the equipment of the parallel / series-parallel connection structure whose main mechanism is the parallel connection mechanism. Has been greatly applied. Over the past decade or so, the application of parallel connection mechanisms has gradually expanded to many operations that do not require six degrees of freedom in space (eg alignment, attitude positioning, axisymmetric machining). To go. At this time, the parallel connection mechanism with a low degree of freedom can reduce the costs of processing, manufacturing, calibration, control, maintenance, etc., so that the parallel connection mechanism with a low degree of freedom has already been introduced in the academic world of the international parallel mechanism. In particular, the focus is on self-innovation, system design and project application in industries such as aviation, space, automobiles and food and medicine, especially in advanced developed countries. According to the decoupling parallel connection mechanism, in addition to being able to realize decoupling of motion, the higher the degree of mechanical decoupling, the easier it is to solve the analysis in kinematics and dynamics, and to control and trajectory to the robot. The task of planning can be greatly simplified.

特許文献3は、二回転一移動式という三自由度を有する対称なデカップリング並列接続機構が開示されており、この機構は、プラットフォーム、ベース及びプラットフォームとベースとを接続しモータ及びねじ機構を有する四つの支持柱を含み、四つの支持柱の末端がベースに固定接続され、支持柱のねじ機構がプラットフォームにボールジョイント機構を介して接続され、ボールジョイント機構が、プラットフォームの固定点の位置を中心として、互いに、対称している。この発明は、四つのモータによる駆動が採用されたため、機構は、構成が簡単であり、加工に精度が保証されるが、制御に対する要求が高くなる。さもなければ、制限が発生しやすいことにより、運動の最終出力に悪い影響が与えられてしまい、動作の空間が狭くなる。 Patent Document 3 discloses a symmetric decoupling parallel connection mechanism having three degrees of freedom of two rotations and one movement, and this mechanism has a platform, a base, and a motor and a screw mechanism for connecting the platform to the base. Including four support columns, the ends of the four support columns are fixedly connected to the base, the threading mechanism of the support columns is connected to the platform via a ball joint mechanism, and the ball joint mechanism is centered on the position of the fixed point of the platform. As they are symmetrical with each other. In the present invention, since the drive by four motors is adopted, the mechanism is simple in configuration and the accuracy of machining is guaranteed, but the demand for control is high. Otherwise, the tendency for limitation to occur will adversely affect the final output of the motion, narrowing the space for motion.

特許文献4は、二回転一移動という三自由度を有する運動デカップリング並列接続機構が開示されており、この機構は、可動プラットフォーム、固定プラットフォーム、及び、可動プラットフォームと固定プラットフォームとの間に接続される二つの分枝の運動チェーンを含み、二つの分枝運動チェーンには、一つがオープンキネティックチェーン(open kinetic chain)であり、もう一つが両用チェーン(combination chuck)であり、両用チェーンは、クローズリングの構成により一つの回転対偶を直列接続してなされるものであり、クローズリングの構成は、第一サブ分枝と第二サブ分枝からなり、オープンキネティックチェーンの第一円柱対偶の軸線は、両用チェーンの第六回転対偶の軸線と平行し、しかも、両者が共に両用チェーンの第四移動対偶の中心線と垂直し、主動関節の入力運動と可動プラットフォームの出力運動とが一対一の制御関係になり、運動学に良いデカップリング性が具備される。しかしながら、そのうち、一つ分枝に多く過ぎる運動対偶を有しているため、制御が不便であり、予想の効果が得られない。 Patent Document 4 discloses a kinematic decoupling parallel connection mechanism having three degrees of freedom of two rotations and one movement, and this mechanism is connected between a movable platform, a fixed platform, and a movable platform and a fixed platform. Two branched kinematic chains, one of which is an open kinematic chain and the other of which is a kinematic chain, the kinematic chain is closed. The ring configuration is made by connecting one rotating pair even in series, and the closed ring configuration consists of a first sub-branch and a second sub-branch, and the axis of the first column pair of the open kinetic chain is. , Parallel to the axis of the sixth kinematic pair of the dual-purpose chain, and both perpendicular to the center line of the fourth moving kinematic pair of the dual-purpose chain, one-to-one control of the input motion of the main drive joint and the output motion of the movable platform. It becomes a relationship and has good decoupling properties for kinematics. However, since one branch has too many kinematic kinematic pairs, it is inconvenient to control and the expected effect cannot be obtained.

中国特許CN201620740097.4公報Chinese Patent CN20162074097.4 Gazette 中国特許CN201510472613.X公報Chinese patent CN201510472613. X Gazette 中国特許CN201510876263.3公報Chinese Patent CN2015108762263. 中国登録実用新案CN201520767012.7公報China Registered Utility Model CN201520767012.7 Gazette

足関節の介護に求められる三次元での回転の自由度を実現するように、言い換えれば、背屈・足指屈、内反・外反、内旋・外旋、及び、牽引という足関節の運動のニーズを満たすように、本発明は、3R1Tが実現できる直並列接続機構を提供し、この機構は、構成が簡単で対称分布し、運動学にデカップリングと制御とが簡易であり、対応する重要な箇所に知能化の検知装置が設置されているため、足関節介護ロボットが一般的な介護ニーズを満たすに加えて、コストと強度とに優位性が得られる。また、従来の機構の欠点を克服し、デカップリング機構の分枝に運動対偶が多すぎることにより制御が不便になるという課題を解決するために、異なる構成や機能を持つ新型機構は、機構学が発展している際に基本的な要求となっている。 In other words, dorsiflexion / toe flexion, varus / valgus, internal rotation / external rotation, and traction of the ankle joint to realize the three-dimensional degree of freedom of rotation required for ankle care. To meet the needs of motion, the present invention provides a series-parallel connection mechanism that can realize 3R1T, which is simple in construction, symmetrically distributed, and easy to decouple and control in kinematics. Since the intelligent detection device is installed at the important point, the ankle joint care robot can meet the general care needs, and also has an advantage in cost and strength. In addition, in order to overcome the drawbacks of the conventional mechanism and solve the problem that control becomes inconvenient due to too many kinematic pairs in the branch of the decoupling mechanism, the new mechanism with different configurations and functions is mechanistic. Has become a basic requirement as it develops.

本発明は、構成が簡単で対称であり、制御が簡易にされ、二つの回転と一つの移動という三つの自由度が実現でき、完全なデカップリングが可能である、デカップリング足関節介護ロボット、及び、対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構を提供することを目的とする。 The present invention is a decoupling ankle care robot, which is simple in configuration, symmetrical, easy to control, can realize three degrees of freedom of two rotations and one movement, and can be completely decoupled. And, it is an object of the present invention to provide a symmetric two-turn, one-movement complete decoupling parallel connection mechanism.

本発明は、以下のように実現される。
本発明は、胴体、駆動機構、及び、検知システムを含む、三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボットであって、前記胴体は、ベース、可動プラットフォーム、前記ベースと前記可動プラットフォームとを接続する三つの分枝、及び、前記可動プラットフォームに直列接続されるフットペダルを含む、対称な直並列接続機構であり、前記ベースの底部には、Y軸に対して対称分布すると共に、Y軸方向と一致するスライドレールが二つ設置され、Y軸に対して対称するホルダーが二つ設けられ、前記可動プラットフォームは、首尾が順次に接続される第一ホルダー、第二ホルダー、第三ホルダー及び第四ホルダーを含む、フレーム構成であり、前記直並列接続機構における並列接続部分は、デカップリングされた二回転一移動式とされる2−CPRR−PRRの並列接続機構であり、前記三つの分枝は、第一分枝がPRR分枝であり、第二分枝及び第三分枝がいずれも、YOZ平面に対して対称分布する初期姿勢のCPRR分枝であり、前記第一分枝は、第一リンク及び第二リンクを含み、前記第一リンクは、第一端が前記スライドレールに移動対偶を介して接続され、第二端が前記第二リンクの第一端に、軸線が前記ベースの底部と垂直する回転対偶を介して接続され、前記第二リンクは、第二端が、前記可動プラットフォームの第一ホルダーに、軸線が可動プラットフォームのx軸と平行する回転対偶を介して接続され、前記第二分枝は、第一リンク、第二リンク及び第三リンクを含み、前記第一リンクは、第一端が前記ベースの第二ホルダーに軸線がベースと垂直する円柱対偶を介して接続され、第二端が前記第二リンクの第一端に前記ベースの底部と平行する移動対偶を介して接続され、前記第二リンクは、第二端が、軸線がベースの底部と垂直する回転対偶を介して、前記第三リンクの第一端に接続され、前記第三リンクは、第二端が前記可動プラットフォームの第二ホルダーに、軸線が可動プラットフォームのx軸と平行する回転対偶を介して接続され、前記第三分枝は、第一リンク、第二リンク及び第三リンクを含み、前記第一リンクは、第一端が、前記ベースの第三ホルダーに、軸線がベースと垂直する円柱対偶を介して接続され、第二端が、前記第二リンクの第一端に、前記ベースの底部と平行する移動対偶を介して接続され、前記第二リンクは、第二端が、軸線が前記ベースの底部と垂直する回転対偶を介して、前記第三リンクの第一端に接続され、前記第三リンクは、第二端が、前記可動プラットフォームの第三ホルダーに、軸線が可動プラットフォームのx軸と平行する回転対偶を介して接続され、前記直並列接続機構における直列接続部分は、前記可動プラットフォーム及び前記フットペダルを含み、前記フットペダルは、フットペダルリンクの第一端に固定接続され、前記フットペダルリンクの第二端と、前記可動プラットフォームの第四ホルダーとは、軸線が可動プラットフォームのy軸を通過する回転対偶を介して接続される三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボットを提供する。
The present invention is realized as follows.
The present invention is a three-rotation, one-movable decoupling Cartesian care robot that includes a fuselage, a drive mechanism, and a detection system, wherein the fuselage connects a base, a movable platform, and the base and the movable platform. It is a symmetric series-parallel connection mechanism including three branches and a foot pedal connected in series to the movable platform. At the bottom of the base, it is symmetrically distributed with respect to the Y-axis and in the Y-axis direction. Two slide rails that match the above are installed, two holders that are symmetrical with respect to the Y axis are provided, and the movable platform is the first holder, the second holder, the third holder, and the first holder to which the successes are sequentially connected. It has a frame configuration including four holders, and the parallel connection portion in the series-parallel connection mechanism is a decoupled two-rotation one-movement parallel connection mechanism of 2-CPRR-PRR, and the three branches. The first branch is a PRR branch, and both the second branch and the third branch are CPRR branches in an initial posture that are symmetrically distributed with respect to the YOZ plane. The first link includes a first link and a second link, the first end of which is connected to the slide rail via a moving pair, the second end of which is the first end of the second link, and the axis of which is the base. Connected via a rotating pair that is perpendicular to the bottom of the movable platform, the second link is connected to the first holder of the movable platform via a rotating pair whose axis is parallel to the x-axis of the movable platform. , The second branch includes a first link, a second link and a third link, the first link via a column pair whose first end is perpendicular to the second holder of the base and whose axis is perpendicular to the base. Connected, the second end is connected to the first end of the second link via a moving pair even parallel to the bottom of the base, the second link having the second end perpendicular to the bottom of the base. Connected to the first end of the third link via a rotation pair, the third link has a rotation pair whose second end is in the second holder of the movable platform and whose axis is parallel to the x-axis of the movable platform. Connected via, the third branch includes a first link, a second link and a third link, the first link having a first end perpendicular to the third holder of the base and an axis perpendicular to the base. The second end is connected to the first end of the second link via a moving pair even parallel to the bottom of the base, the second link having the second end. The axis is perpendicular to the bottom of the base It is connected to the first end of the third link via a kinematic pair of rotations, the third link having a second end of the third holder of the movable platform and an axis parallel to the x-axis of the movable platform. The series connection portion in the series-parallel connection mechanism includes the movable platform and the foot pedal, and the foot pedal is fixedly connected to the first end of the foot pedal link and is connected to the foot pedal link. The two ends and the fourth holder of the movable platform provide a three-rotation, one-movable decoupling ankle care robot whose axis is connected via a kinematic pair of rotations passing through the y-axis of the movable platform.

好ましくは、前記駆動機構は、介護ロボットに対して三つの回転自由度及び一つの移動自由度をそれぞれ、実現する四つの駆動モータを含み、前記第一分枝の第一移動対偶には、運動量がこの機構の第一移動自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、前記第二分枝の第一円柱対偶に含まれているP対偶には、運動量がこの機構の第一回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、前記第三分枝の第一円柱対偶のR対偶には、運動量がこの機構の第二回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、前記フットペダルにおける固定接続リンクと前記可動プラットフォームにおける第四ホルダーとが接続される回転対偶には、運動量がこの機構の第三回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられる。 Preferably, the drive mechanism includes four drive motors, each of which realizes three degrees of freedom of rotation and one degree of freedom of movement for the care robot, and the first movement pair of the first branch has momentum. Is provided with a drive motor that indicates the output parameter of the first degree of freedom of movement of this mechanism, and the momentum is the first degree of freedom of rotation of this mechanism for the P pair even included in the first columnar pair of the second branch. A drive motor indicating the output parameter of the third branch is provided, and the R pair of the first columnar pair of the third branch is provided with a drive motor whose momentum indicates the output parameter of the second degree of freedom of rotation of this mechanism, and the foot The rotary pair to which the fixed connection link in the pedal and the fourth holder in the movable platform are connected is provided with a drive motor whose momentum indicates the output parameter of the third degree of freedom of rotation of this mechanism.

好ましくは、前記検知システムは、角変位センサ、リニア変位センサ、位置制限スイッチ、及び、力センサを含み、前記角変位センサは、駆動対偶が回転対偶である位置に取り付けられ、前記リニア変位センサは、駆動対偶が移動対偶である位置に取り付けられ、前記位置制限スイッチは、各駆動対偶の限界位置に分布され、前記力センサは、前記フットペダルに取り付けられ、前記フットペダルに、加熱装置又はマッサージ装置を取り付けることにより、介護ロボットの機能を増加させるためのアダプターアセンブリが設けられる。 Preferably, the detection system includes an angular displacement sensor, a linear displacement sensor, a position limiting switch, and a force sensor, the angular displacement sensor is mounted at a position where the drive pair is a rotational pair, and the linear displacement sensor is The drive pair is mounted at a position where the drive pair is a moving pair, the position limiting switch is distributed at the limit position of each drive pair, the force sensor is mounted on the foot pedal, and the foot pedal is heated or massaged. By attaching the device, an adapter assembly is provided to increase the functionality of the care robot.

好ましくは、前記足関節介護ロボットは、運動学にデカップリング機構であり、足関節の運動における背屈・足指屈、内反・外反、内旋・外旋、及び、牽引運動を対応して実現するように、異なる分枝を制御することにより、三つの回転及び一つの移動を個別に実現する。 Preferably, the ankle joint care robot is a kinematics decoupling mechanism and supports dorsiflexion / toe flexion, varus / valgus, internal rotation / external rotation, and traction movement in ankle movement. By controlling different branches, three rotations and one movement are individually realized.

好ましくは、ロボットの三つの回転中心が一点に一致しており、フットペダルを接続するリンクの長さが調節可能であり、前記リンクの長さを調整することにより、異なる高さの足首を持つ人間が介護のトレーニングを行っている際に、足関節の中心とロボットの実際の回転中心とが一致し、より良い介護効果が達成できるようにする。 Preferably, the three centers of rotation of the robot coincide with one point, the length of the link connecting the foot pedals is adjustable, and by adjusting the length of the link, the ankles have different heights. When humans are training in nursing care, the center of the ankle joint and the actual center of rotation of the robot are aligned so that a better nursing effect can be achieved.

また、本発明は、ベース、可動プラットフォーム、及び、前記ベースと前記可動プラットフォームとを接続する第一分枝、第二分枝及び第三分枝を含む、対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構であって、前記ベースは、平行する二つのスライドレール及び一つのホルダーを含み、前記可動プラットフォームは、正三角形状を有し、第一ホルダー、第二ホルダー及び第三ホルダーが、三つの頂点にそれぞれ設けられ、前記第一分枝及び前記第二分枝が、いずれも、リンク、移動対偶のP対偶及び回転対偶のR対偶を含むPRR分枝であり、前記第三分枝が、リンク、円柱対偶のC対偶、移動対偶のP対偶及びフック継手のU対偶を含むCPU分枝であり、前記第一分枝、第二分枝及び第三分枝は、運動対偶により、完全なデカップリングが実現可能であり、前記第一分枝及び前記第二分枝は、それぞれ、第一リンク及び第二リンクを含み、前記第一分枝の第一リンクの第一端は、前記ベースの第一スライドレールに接続されて、P対偶を形成し、前記第二分枝の第一リンクの第一端は、前記ベースの第二スライドレールに接続されて、P対偶を形成し、前記第一分枝におけるP対偶の移動方向と、前記第二分枝におけるP対偶の移動方向とは、いずれも、前記ベースの固定座標系のY軸方向に沿う同じ方向であり、前記第一分枝の第一リンクの第二端は、前記第一分枝の第二リンクの第一端に接続されて、R対偶を形成し、前記R対偶の軸線方向と、前記ベースの固定座標系でのZ軸方向とは、可動プラットフォームのo点を通過する同じ方向であり、前記第二分枝の第一リンクの第二端は、前記第二分枝の第二リンクの第一端に接続されて、R対偶を形成し、前記第二分枝のR対偶は、前記第一分枝におけるR対偶と共線し、前記第一分枝の第二リンクの第二端は、前記可動プラットフォームの第一ホルダーに接続されて、R対偶を形成し、前記第二分枝の第二リンクの第二端は、前記可動プラットフォームの第二ホルダーに接続されて、R対偶を形成し、前記第二分枝のR対偶の軸線は、前記第一分枝におけるR対偶の軸線と常に共線し、可動プラットフォーム上のo点を常に通過し、前記第三分枝は、第三リンク及び第四リンクを含み、前記第三リンクの第一端は、前記ベースのホルダーにC対偶を介して接続され、前記円柱対偶の軸線が常に前記ベース平面と垂直し、前記第三リンクの第二端は、前記第四リンクの第一端にP対偶を介して接続され、前記P対偶の方向は、前記ベース平面と常に平行し、前記第四リンクの第二端は、U対偶を介して前記可動プラットフォームの第三ホルダーに接続され、前記第三分枝のU対偶は、二つの回転対偶からなり、二つの方向に互いに垂直する回転軸線を有し、前記U対偶の第一回転軸線は、前記ベースの平面と常に垂直し、前記U対偶の第二回転軸線は、前記ベースの表面と平行し、前記第一分枝のR対偶の軸線及び前記第二分枝のR対偶の軸線と常に平行する対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構を提供する。 The present invention also includes a base, a movable platform, and a first branch, a second branch, and a third branch connecting the base and the movable platform. A decoupling parallel connection mechanism, the base including two parallel slide rails and one holder, the movable platform having a regular triangular shape, with a first holder, a second holder and a third holder. , The first branch and the second branch are provided at the three vertices, respectively, and each of them is a PRR branch including a link, a moving pair of P pairs and a rotating pair of R pairs, and the third branch. The branch is a CPU branch including a link, a C pair of columnar pairs, a P pair of moving pairs and a U pair of hook joints, and the first branch, the second branch and the third branch are based on a motion pair. , Complete decoupling is feasible, the first branch and the second branch include a first link and a second link, respectively, and the first end of the first link of the first branch , is connected to the base of the first slide rail, to form a P 1 even number, the first end of the first link of the second branch is connected to the base of the second slide rail, P 2 contraposition The movement direction of the P 1 pair even in the first branch and the movement direction of the P 2 pair even in the second branch are both the same direction along the Y-axis direction of the fixed coordinate system of the base. , and the said second end of the first link of the first branch, the first branch is connected to the first end of the second link of the branch, to form a R 1 even number, the axial direction of the R 1 contraposition When a Z-axis direction at the base of the fixed coordinate system is the same direction passing through the o 1 point movable platform, the second end of the first link of the second branch, the second branch second the link is connected to a first end of, to form a R 2 contraposition, wherein R 2 contraposition of second branch is to collinear and R 1 contraposition in the first branch, the first branch the second end of the second link, the connected to the first holder of the movable platform, to form a R 3 contraposition, the second end of the second link of the second branch, the second of said movable platform is connected to the holder, to form a R 4 even number, the axis of the R 4 contraposition of the second branch is always collinear with the axis of the R 3 contraposition in the first branch, o 1 point on the movable platform The third branch includes the third link and the fourth link, and the first end of the third link is connected to the holder of the base via C pair even, and the column pair even. And axis and always the base plane of the vertical, the second end of said third link, said fourth link first end to be connected through the P 3 contraposition of the direction of the P 3 kinematic pair, the base plane Always parallel to, the second end of the fourth link is connected to the third holder of the movable platform via a U pair, and the U pair of the third branch consists of two rotating pairs and two. It has rotation axes that are perpendicular to each other in direction, the first rotation axis of the U pair is always perpendicular to the plane of the base, and the second rotation axis of the U pair is parallel to the surface of the base. providing one branch of R 3 kinematic pair of axes and the second branch of the complete decoupling parallel connection mechanism R 4 symmetrical second rotating one mobile always parallel to the axis of the kinematic pair.

好ましくは、前記第一分枝及び前記第二分枝は、前記可動プラットフォームの両側に対称分布し、前記第一分枝の第一リンク及び前記第二分枝の第一リンクは、全体として一体化とされ、前記全体の幅と前記ベースにおける二つのスライドレール間の距離とが等しく、前記第一分枝の第二リンク及び前記第二分枝の第二リンクは、L字形であり、前記可動プラットフォームの辺の長さが前記ベースにおける二つのスライドレール間の距離よりも長い。 Preferably, the first branch and the second branch are symmetrically distributed on both sides of the movable platform, and the first link of the first branch and the first link of the second branch are integrated as a whole. The overall width is equal to the distance between the two slide rails at the base, and the second link of the first branch and the second link of the second branch are L-shaped, and the above-mentioned The length of the sides of the movable platform is longer than the distance between the two slide rails on the base.

好ましくは、前記第一分枝の移動対偶には、運動量がこの並列接続機構の第一移動自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、前記第二分枝の回転対偶には、運動量がこの並列接続機構の第一回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、前記第三分枝の円柱対偶のC対偶に含まれるP対偶には、運動量がこの並列接続機構の第二回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられる。 Preferably, the moving pair of the first branch is provided with a drive motor in which the momentum indicates the output parameter of the first degree of freedom of movement of the parallel connection mechanism, and the rotating pair of the second branch has the momentum. A drive motor indicating the output parameter of the first rotation degree of freedom of this parallel connection mechanism is provided, and the momentum of the P pair included in the C pair even of the columnar pair of the third branch is the second rotation of this parallel connection mechanism. A drive motor is provided to indicate the output parameters of the degrees of freedom.

好ましくは、前記並列接続機構の可動プラットフォームは、前記三つの分枝にそれぞれ設けられる三つの駆動モータにより、可動プラットフォームのo点を中心として可動プラットフォームの座標系におけるx軸及びz軸の軸周りに回転すると共に、固定プラットフォームの固定座標系におけるY軸方向に沿って移動することを実現する。 Preferably, the movable platform of the parallel connection mechanism, the three by each branch three drive motors provided around the axis of the x-axis and z-axis in the coordinate system of the movable platform around a o 1 point movable platform Along with rotating to, it realizes that it moves along the Y-axis direction in the fixed coordinate system of the fixed platform.

本発明は、従来技術に比べると、以下のような有益な効果を有している。
(1)ロボット機構の分枝に含まれている運動対偶は、その数が少なく、運動対偶が簡単になり、制御が簡易となる。
(2)ロボット機構のデカップリングについて、各入力量は、唯一に特定された運動と対応することができる。
(3)ロボット機構の分枝は、対称分布し、そのうち二つの分枝の構成が同じであるため、製造のコストや時間を省くことができる。
(4)機構を取り付けることが簡易であり、足関節の可動空間が大きく、可動度が多く、すべての足関節の運動要求が満たされている。
(5)ロボットの三次元回転中心は、リンクの長さを調節することにより、異なる人間の実際の足関節の回転中心に一致するようにすることができる。
(6)ロボットの三次元回転中心は、可動プラットフォームの固定位置に位置し、好ましくは、実際操作時に足の重心が、常に第一分枝における二つのスライドレール間に位置していることから、運動の安定性やロボットの剛性を保証することができる。
(7)ロボットは、医療介護のみならず、フットペダルに他の補助施設を取り付けることにより、多くの機能へのニーズに応じて、在宅保健にも適用されえる。
(8)本発明に係る対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構は、並列接続機構の強度が高く、構成がコンパクトとなり、安定性がよいなどの利点をそのまま維持できる上で、運動学に、空間xとz軸方向に沿う二回転と、Y軸に沿ってベースと平行する一移動という三自由度の完全なデカップリングを実現でき、各入力量がいずれも、唯一に特定された運動と対応でき、また、機構に対称性を有し、そのうち二つの分枝の構成が同じであり、製造のコストや時間を省くことができ、しかも分枝に含まれている運動対偶が少なく、運動対偶が簡易となり、制御に精確性を向上させ、制御の複雑性を低減し、取り付けの精度に対する要求が他の並列接続機構よりも低く、機構を便宜に取り付け、可動空間が大きく、従来の対称並列接続機構にその制御が複雑であり、整合性が強いなどの欠点を克服することができる。
The present invention has the following beneficial effects as compared with the prior art.
(1) The number of motion kinematic pairs included in the branch of the robot mechanism is small, the kinematic kinematic pair becomes easy, and the control becomes easy.
(2) For the decoupling of the robot mechanism, each input amount can correspond only to the specified motion.
(3) Since the branches of the robot mechanism are symmetrically distributed and the two branches have the same configuration, the manufacturing cost and time can be saved.
(4) It is easy to attach the mechanism, the movable space of the ankle joint is large, the mobility is high, and the movement requirements of all the ankle joints are satisfied.
(5) The three-dimensional rotation center of the robot can be made to coincide with the actual rotation center of the ankle joint of a different human by adjusting the length of the link.
(6) The center of three-dimensional rotation of the robot is located at a fixed position on the movable platform, preferably because the center of gravity of the foot is always located between the two slide rails in the first branch during actual operation. It is possible to guarantee the stability of movement and the rigidity of the robot.
(7) The robot can be applied not only to medical care but also to home health by attaching other auxiliary facilities to the foot pedal according to the needs for many functions.
(8) The symmetric two-rotation, one-moving, complete decoupling parallel connection mechanism according to the present invention can maintain the advantages such as high strength of the parallel connection mechanism, compact configuration, and good stability. In kinematics, it is possible to realize complete decoupling of three degrees of freedom, two rotations along the space x and z axes and one movement parallel to the base along the Y axis, and each input amount is unique. It can correspond to the identified motion, has symmetry in the mechanism, the composition of the two branches is the same, the manufacturing cost and time can be saved, and the motion contained in the branch. Fewer pairs, easier motion pairs, improved control accuracy, reduced control complexity, lower requirements for mounting accuracy than other parallel connection mechanisms, convenient mounting of mechanisms, more movable space It is large, its control is complicated in the conventional symmetrical parallel connection mechanism, and it is possible to overcome the drawbacks such as strong consistency.

本発明に係る介護ロボットにおける全ての運動対偶位置の模式図である。It is a schematic diagram of all movement kinematic pairs positions in the nursing care robot which concerns on this invention. 本発明に係る介護ロボットにおける分枝1の部材の模式図である。It is a schematic diagram of the member of the branch 1 in the nursing care robot which concerns on this invention. 本発明に係る介護ロボットにおける分枝2、3の部材の模式図である。It is a schematic diagram of the members of the branches 2 and 3 in the nursing care robot which concerns on this invention. 本発明に係る介護ロボットにおける直列接続部分の部材の模式図である。It is a schematic diagram of the member of the series connection part in the nursing care robot which concerns on this invention. 本発明に係る介護ロボットにおける検知センサの分布の模式図である。It is a schematic diagram of the distribution of the detection sensor in the nursing care robot which concerns on this invention. 本発明の第二実施形態に係る対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構全体の構成模式図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the entire symmetrical two-rotation, one-moving, complete decoupling parallel connection mechanism according to the second embodiment of the present invention. 本発明の第二実施形態に係る対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構の第三分枝の構成模式図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a third branch of a symmetrical two-rotation, one-moving, complete decoupling parallel connection mechanism according to a second embodiment of the present invention.

以下には、図面を参照しながら、本発明の例示的実施形態、特徴及び効果を詳しく説明する。図面には、同じ符号により、同じ機能や類似な部品を示す。図面は、実施形態の各局面を示したが、特別な限定がない限り、縮尺に基づいて描かれたものではない。 Hereinafter, exemplary embodiments, features and effects of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawings show the same functions and similar parts with the same reference numerals. The drawings show each aspect of the embodiment, but are not drawn to scale unless otherwise specified.

第一実施形態
図1に示されるロボット全体の構成の模式図には、胴体が、対称な直並列接続機構で構成され、ベース6、可動プラットフォーム4、ベース6と可動プラットフォーム4とを接続する三つの分枝1、2、3及び可動プラットフォーム4に直列接続されるフットペダル5を含み、直並列接続機構における並列接続部分は、2−CPRR−PRRという並列接続機構であり、ただし、Cが円柱対偶を示し、Pが移動対偶を示し、Rが一つの回転対偶を示し、円柱対偶が一つの移動対偶と一つの回転対偶との組み合わせであり、2−CPRRが、円柱対偶、移動対偶、回転対偶及び回転対偶を順次に接続させた分枝を両組含むことを示し、PRRが、移動対偶、回転対偶及び回転対偶を順次に接続して構成された分枝を示す。並列接続機構は、三つの分枝により組み合わせられたものである。接続ベース6及び可動プラットフォーム4の三つの分枝には、第一分枝1がPRR分枝であり、第二分枝及び第三分枝2、3は、いずれも、対称分布するCPRR分枝である。従って、機構運動の等方性と共に取り付けの簡易性を保証することができる。ベース6の底部に、Y軸方向に沿うと共にY軸の両側に対称分布する二つのスライドレール61を設置することにより、機構運転に安定性が向上する。ベース6の底部には、Y軸の両側に、それぞれ、第二分枝と第三分枝に接続される二つのホルダー62、63が、対称設置されている。可動プラットフォーム4は、フレームであり、可動プラットフォームの第一ホルダー、第二ホルダー、第三ホルダー、第四ホルダーが共にフレームに設置されている。図4に示されるように、第一ホルダー41、第二ホルダー42、第三ホルダー43、第四ホルダー44は、それぞれ、第一分枝1、第二分枝2、第三分枝3及びフットペダルリンク51に接続される。
First Embodiment In the schematic diagram of the configuration of the entire robot shown in FIG. 1, the body is configured by a symmetrical series-parallel connection mechanism, and the base 6, the movable platform 4, and the base 6 and the movable platform 4 are connected to each other. The parallel connection part in the series-parallel connection mechanism including the foot pedal 5 connected in series to the two branches 1, 2, 3 and the movable platform 4 is a parallel connection mechanism called 2-CPRR-PRR, where C is a cylinder. Kinematic pair indicates pair, P indicates moving pair, R indicates one rotating pair, columnar pairing is a combination of one moving pair and one rotating pair, and 2-CPRR is columnar pair, moving pair, rotation. It is shown that both sets of branches in which pair-even and rotating pair-even are sequentially connected are included, and PRR indicates a branch constructed by sequentially connecting moving pair-even, rotating pair-even, and rotating pair-even. The parallel connection mechanism is a combination of three branches. In the three branches of the connection base 6 and the movable platform 4, the first branch 1 is a PRR branch, and the second branch and the third branches 2 and 3 are all symmetrically distributed CPRR branches. Is. Therefore, it is possible to guarantee the isotropic movement of the mechanism and the ease of installation. By installing two slide rails 61 along the Y-axis direction and symmetrically distributed on both sides of the Y-axis at the bottom of the base 6, stability in mechanical operation is improved. At the bottom of the base 6, two holders 62 and 63 connected to the second branch and the third branch are symmetrically installed on both sides of the Y-axis, respectively. The movable platform 4 is a frame, and the first holder, the second holder, the third holder, and the fourth holder of the movable platform are all installed on the frame. As shown in FIG. 4, the first holder 41, the second holder 42, the third holder 43, and the fourth holder 44 are the first branch 1, the second branch 2, the third branch 3, and the foot, respectively. It is connected to the pedal link 51.

図2に示されるように、三つの分枝には、第一分枝1がPRR分枝であり、第一分枝1の第一リンク11の一方端がベース6のスライドレール61に移動対偶P11を介して接続され、他方端が第一分枝1の第二リンク12の一方端に軸線がベースの底部と垂直する回転対偶R12を介して接続され、第一分枝1の第二リンク12の一方端は、同時に、可動プラットフォーム両端に対称分布する可動プラットフォーム4の第一ホルダー41に接続され、回転対偶を形成し、この回転対偶R13の軸線が第一分枝1の第二回転対偶R12の軸線と三次元回転中心oに交差する。 As shown in FIG. 2, in the three branches, the first branch 1 is the PRR branch, and one end of the first link 11 of the first branch 1 moves to the slide rail 61 of the base 6. Connected via P11, the other end is connected to one end of the second link 12 of the first branch 1 via a rotating kinematic pair R12 whose axis is perpendicular to the bottom of the base, and the second link of the first branch 1 At the same time, one end of 12 is connected to the first holder 41 of the movable platform 4 symmetrically distributed at both ends of the movable platform to form a rotational kinematic pair, and the axis of the rotational kinematic pair R13 is the second rotational kinematic pair of the first branch 1. axis of R12 and intersecting the three-dimensional rotation center o 1.

図3に示されるように、三つの分枝には、第二分枝2及び第三分枝3が、いずれも、CPRR分枝である。二つの分枝の初期位置がYOZ平面に対して対称分布することが好ましい。また、好ましくは、第二分枝2の第一リンク21は、一方端がベース6の第二ホルダー62に、軸線がベース6と垂直する円柱対偶C21を介して接続され、他方端が第二分枝2の第二リンク22の一方端に、ベース6の底部と平行する移動対偶P22を介して接続され、第二分枝2の第二リンク22は、他方端が、軸線がベース6の底部と垂直する回転対偶R23を介して第二分枝2の第三リンク23の一方端に接続され、最後に、第二分枝2の第三リンク23は、他方端が可動プラットフォーム4の第二ホルダー42に、軸線がx軸と平行する回転対偶R24を介して接続される。 As shown in FIG. 3, in the three branches, the second branch 2 and the third branch 3 are both CPRR branches. It is preferable that the initial positions of the two branches are symmetrically distributed with respect to the YOZ plane. Also, preferably, the first link 21 of the second branch 2 is connected to the second holder 62 of the base 6 at one end via a cylindrical pair C21 whose axis is perpendicular to the base 6, and the other end is the second. The second link 22 of the second branch 2 is connected to one end of the second link 22 of the branch 2 via a moving pair P22 parallel to the bottom of the base 6, and the second link 22 of the second branch 2 has the other end and the axis of the base 6. It is connected to one end of the third link 23 of the second branch 2 via a rotating pair R23 perpendicular to the bottom, and finally the third link 23 of the second branch 2 has the other end of the movable platform 4th. The two holders 42 are connected via a rotating pair R24 whose axis is parallel to the x-axis.

第三分枝3の第一リンク31は、一方端がベースの第三ホルダー63に、軸線がベース6と垂直する円柱対偶C31対偶に接続され、他方端が第三分枝3の第二リンク32の一方端にベース6の底部と平行する移動対偶P32に接続され、第三分枝3の第二リンク32は、他方端が軸線がベース6の底部と垂直する回転対偶R33を介して、第三分枝3の第三リンク32の一方端に接続され、最後に、第三分枝3の第三リンク33は、他方端が可動プラットフォーム4の第三ホルダー43に、軸線がx軸と平行する回転対偶R34に接続される。第二分枝2及び第三分枝3は、同じ構成とされ、しかも、可動プラットフォーム4の両側に対称分布することが好ましい。そうすれば、x方向に、可動プラットフォーム4の性能に統一性が具備する。 The first link 31 of the third branch 3 is connected to the third holder 63 at one end of the base in a cylindrical pair C31 pair whose axis is perpendicular to the base 6, and the other end is the second link of the third branch 3. The second link 32 of the third branch 3 is connected to a moving pair P32 parallel to the bottom of the base 6 at one end of 32 via a rotating pair R33 whose other end is perpendicular to the bottom of the base 6. It is connected to one end of the third link 32 of the third branch 3, and finally, the third link 33 of the third branch 3 has the other end of the third holder 43 of the movable platform 4 and the axis of the x-axis. It is connected to a parallel rotating pair R34. It is preferable that the second branch 2 and the third branch 3 have the same configuration and are symmetrically distributed on both sides of the movable platform 4. Then, in the x direction, the performance of the movable platform 4 is unified.

図4に示されるように、直並列接続機構における直列接続部分は、可動プラットフォーム4及びフットペダル5を含む。フットペダル5は、その前後の両端のフットペダルリンク51の一方端に固定接続され、フットペダルリンク51の他方端が、可動プラットフォーム4の第四ホルダー44に、軸線がy軸を通過する回転対偶R51を介して接続される。好ましくは、可動プラットフォーム4に、y軸方向に軸周りに回転するフットペダル5を直列接続することにより、フットペダルをエンドアクチュエータとする足関節介護ロボット全体が3R1T機構になる。ロボットの三つの回転軸の軸線がO1に交差する。足関節の高さが異なる人間に適応でき、よりよい運動トレーニングの効果を得るように、接続フットペダル5と可動プラットフォーム4のフットペダルリンク51の長さを調節することにより、フットペダル5と回転中心O1との距離を調節し、実際の足関節の中心と介護ロボットの実際の回転中心が一致することが好ましい。好ましくは、フットペダル5が可動プラットフォーム4のフレームの内部に位置し、より好ましくは、フレームの下方に位置する。運動プロセスに、足が可動プラットフォーム4のフレームや他の部材に干渉されないように、可動プラットフォーム4のフレームの大きさを、90%以上の人間の足の大きさに応対できるようにすることが好ましい。異なる大きさの足向けの保護部材にも、対応する調整により、適当な状態を得ることがよい。好ましくは、フットペダル5に、アダプターアセンブリを設置し、固定保護部材を取り付けることにより、機構をより安定かつ快適にさせることが好ましい。また、加熱装置又はマッサージ装置を取り付けることにより、介護ロボットの機能を増やすことが好ましい。さらに、異なる人間のニュースに応じて、フットペダルに他の対応する構成を追加して、ロボット全体の機能を豊かにしてもよい。 As shown in FIG. 4, the series connection portion in the series-parallel connection mechanism includes the movable platform 4 and the foot pedal 5. The foot pedal 5 is fixedly connected to one end of the foot pedal link 51 at both front and rear ends thereof, and the other end of the foot pedal link 51 is connected to the fourth holder 44 of the movable platform 4 so that the axis of the foot pedal 5 passes through the y-axis. It is connected via R51. Preferably, by connecting the foot pedal 5 that rotates about the axis in the y-axis direction in series to the movable platform 4, the entire ankle joint nursing robot using the foot pedal as an end actuator becomes a 3R1T mechanism. The axes of the three rotation axes of the robot intersect O1. Rotate with the foot pedal 5 by adjusting the length of the connecting foot pedal 5 and the foot pedal link 51 of the movable platform 4 so that it can be adapted to humans with different ankle heights and for better exercise training effects. It is preferable that the distance from the center O1 is adjusted so that the actual center of the ankle joint and the actual center of rotation of the nursing robot coincide with each other. Preferably, the foot pedal 5 is located inside the frame of the movable platform 4, more preferably below the frame. It is preferable that the size of the frame of the movable platform 4 can accommodate 90% or more of the size of the human foot so that the foot does not interfere with the frame of the movable platform 4 and other members during the movement process. .. Protective members for feet of different sizes may also be in the proper condition with the corresponding adjustments. Preferably, the foot pedal 5 is provided with an adapter assembly and a fixed protective member to make the mechanism more stable and comfortable. Further, it is preferable to increase the function of the nursing robot by attaching a heating device or a massage device. In addition, other corresponding configurations may be added to the foot pedal to enrich the functionality of the robot as a whole, in response to different human news.

足関節介護ロボットは、運動学にデカップリング機構であり、デカップリングとは、入力と出力との間に、一対一の対応関係を持っているということである。足関節介護ロボットは、完全なデカップリング機構ではなく、一部のデカップリング機構であっても、依然として、デカップリング機構と称する可能である。異なる分枝を制御することにより、それぞれ三回転と一移動が実現でき、背屈・足指屈、内反・外反、内旋・外旋、及び、牽引運動という足関節運動が、対応して実現できる。好ましくは、第一分枝1の第一移動対偶P11には、足関節介護の牽引運動を実現するために、運動量がこの機構の第一移動自由度の出力パラメータを示す駆動モータ1が設けられ、第二分枝2の第一円柱対偶C21に含まれているP対偶には、足関節介護の背屈・足指屈の運動を実現するために、運動量がこの機構の第一回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータ2が設けられ、第三分枝3の第一円柱対偶C31に含まれているR対偶には、足関節介護の内旋・外旋運動を実現するために、運動量がこの機構の第二回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータ3が設けられ、フットペダル5に固定接続されるフットペダルリンク51と可動プラットフォーム4の第四ホルダー44とを接続する回転対偶R51には、足関節介護の内反・外反運動を実現するために、運動量がこの機構の第三回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータ4が設けられる。 The ankle care robot is a kinematics decoupling mechanism, and decoupling means that there is a one-to-one correspondence between input and output. Ankle care robots are not a complete decoupling mechanism, and even some decoupling mechanisms can still be referred to as decoupling mechanisms. By controlling different branches, three rotations and one movement can be realized respectively, and ankle joint movements such as dorsiflexion / toe flexion, varus / valgus, internal rotation / external rotation, and traction movement correspond. Can be realized. Preferably, the first kinematic pair P11 of the first branch 1 is provided with a drive motor 1 in which the amount of exercise indicates the output parameter of the first degree of freedom of movement of this mechanism in order to realize the traction movement of ankle joint care. , The P pair kinematic pair contained in the first kinematic pair C21 of the second branch 2 has the first rotational degree of freedom of this mechanism in order to realize the dorsiflexion / toe flexion movement of ankle joint care. A drive motor 2 indicating the output parameters of the above is provided, and the R kinematic pair included in the first kinematic pair C31 of the third branch 3 has an amount of exercise in order to realize the internal rotation / external rotation movement of the ankle joint care. Is provided with a drive motor 3 indicating the output parameter of the second rotational degree of freedom of this mechanism, and is connected to the kinematic pair R51 connecting the foot pedal link 51 fixedly connected to the foot pedal 5 and the fourth holder 44 of the movable platform 4. Is provided with a drive motor 4 in which the amount of exercise indicates the output parameter of the third degree of freedom of rotation of this mechanism in order to realize the varus / valgus movement of ankle joint care.

第一分枝1の第一リンク11の一方端は、同時に、ベース6に対称分布する二つのスライドレール61に接続され、移動対偶を形成する。好ましくは、この移動対偶を駆動するのは、一つの駆動モータ1であり、モータの正逆回転により、機構全体にY軸に沿う正負の両方向の移動を実現し、この構成により、並列接続機構に剛性が向上し、また、運動に安定性も向上する。第一分枝1の第二リンク12の一方端は、同時に、可動プラットフォーム4の両端に対称分布する可動プラットフォームの第一ホルダー41に接続され、回転対偶を形成し、この回転対偶の軸線が第一分枝1の第二回転対偶R12の軸線と三次元の回転中心に交差する。まは、分枝1がY向に移動することを実現できれば、機構の第一分枝1の第一移動対偶P11に、スライドレールという形式を採用しなくてもよく、例えば、駆動対偶に車輪式又はローラ式を採用してもよい。そして、ロボット全体は、構成の大きさが小さくなるうえで、実装も容易になる。 One end of the first link 11 of the first branch 1 is simultaneously connected to two slide rails 61 symmetrically distributed on the base 6 to form a moving kinematic pair. Preferably, it is one drive motor 1 that drives this kinematic pair, and the forward and reverse rotation of the motor realizes movement in both positive and negative directions along the Y axis throughout the mechanism, and this configuration enables a parallel connection mechanism. The rigidity is improved, and the stability during movement is also improved. One end of the second link 12 of the first branch 1 is simultaneously connected to the first holder 41 of the movable platform symmetrically distributed at both ends of the movable platform 4 to form a rotation kinematic pair, and the axis of the rotation kinematic pair is the first. It intersects the axis of the second kinematic pair R12 of one branch 1 and the center of rotation in three dimensions. Alternatively, if it is possible to realize that the branch 1 moves in the Y direction, it is not necessary to adopt the form of a slide rail for the first moving kinematic pair P11 of the first branch 1 of the mechanism. A formula or a roller type may be adopted. Further, the entire robot has a smaller configuration and is easier to implement.

第二分枝2における第一円柱対偶のP対偶を駆動対偶とする時に、円柱対偶におけるR対偶は、この駆動モータ2からの影響が与えられず、運動対偶とされる。好ましくは、第三分枝3における第一円柱対偶のR対偶を駆動対偶とする時に、円柱対偶のP対偶は、この駆動モータ3からの影響が与えられず、従動の運動対偶とされる。第一及び第二分枝が同じとされ、しかも、YZ平面に対して対称分布することが好ましい。そうすると、駆動モータ2と駆動モータ3の位置が第二、三分枝間に切り替えられてもよいが、一つの分枝を駆動するのが一つのモータに過ぎず、しかも、駆動される運動対偶がそれぞれ円柱対偶におけるP対偶及びC対偶とされるという保証が必要である。フットペダルに固定接続されるリンクと可動プラットフォームの第四ホルダーを接続する回転対偶には、駆動モータ4が設けられ、可動プラットフォーム4の分枝のホルダーが、比較的小さい一方端に優先に設置される。 When the P kinematic pair of the first kinematic pair in the second branch 2 is the drive kinematic pair, the R kinematic pair in the cylinder kinematic pair is not affected by the drive motor 2 and is regarded as a motion kinematic pair. Preferably, when the R kinematic pair of the first cylinder kinematic pair in the third branch 3 is the driving kinematic pair, the P kinematic pair of the cylinder kinematic pair is not affected by the driving motor 3 and is regarded as a driven motion kinematic pair. It is preferable that the first and second branches are the same and are symmetrically distributed with respect to the YZ plane. Then, the positions of the drive motor 2 and the drive motor 3 may be switched between the second and third branches, but only one motor drives one branch, and the kinematic pair is driven. It is necessary to guarantee that are P-even and C-even in the kinematic pair, respectively. A drive motor 4 is provided in the rotary pair that connects the link fixedly connected to the foot pedal and the fourth holder of the movable platform, and the branch holder of the movable platform 4 is preferentially installed at one end, which is relatively small. The platform.

ロボット検知システムは、主に、角変位センサ、リニア変位センサ、位置制限スイッチ及び力センサを含む。図5に示されているように、ロボットがZ向に回転する出力量を検知し、分枝一の回転対偶R12に設置されるセンサは、角変位センサJ1である。ロボットがX向に回転する出力量を検知し、分枝1の回転対偶R13に設置されるセンサは、角変位センサJ2である。ロボットがY向に回転する出力量を検知し、分枝1の回転対偶R13に設置されるセンサは、角変位センサJ3である。また、第三分枝3の駆動対偶のC対偶におけるR対偶に設置されている角変位センサJ4は、駆動対偶のフィードバック情報を即時に受信するためのものである。ロボットがY向に移動する出力量を検知し、ベース6のエンドに設置されるセンサは、リニア変位センサZ1である。ベース6の第二ホルダー62の上端には、位置制限スイッチX1が設置され、ベース6の第二ホルダー62の上端には、位置制限スイッチX2が設置される。フットペダル5の先端には、趾端の力を検知する力センサL1が設置され、フットペダル5の中央には、Y向に牽引する力を検知する力センサL2が設置され、フットペダル5のエンドには、かかとの力を検知する力センサL3が設置される。これらのセンサを設置することにより、ロボットの情報を智能化に処理するのを保証するのみならず、ロボット全体に安全性かつ安定性が向上する。コストを抑える可能な範囲に、機械・電気採集システムにより、トレーニング者の生理のフィードバックが直観にわかるようにしてもよい。 The robot detection system mainly includes an angular displacement sensor, a linear displacement sensor, a position limiting switch and a force sensor. As shown in FIG. 5, the sensor that detects the output amount of the robot rotating in the Z direction and is installed on the rotary pair R12 of the branch is the angular displacement sensor J1. The sensor that detects the output amount of the robot rotating in the X direction and is installed on the rotational pair R13 of the branch 1 is the angular displacement sensor J2. The sensor that detects the output amount of the robot rotating in the Y direction and is installed on the rotational pair R13 of the branch 1 is the angular displacement sensor J3. Further, the angular displacement sensor J4 installed in the R kinematic pair in the C kinematic pair of the driving kinematic pair of the third branch 3 is for immediately receiving the feedback information of the driving kinematic pair. The sensor installed at the end of the base 6 that detects the output amount of the robot moving in the Y direction is the linear displacement sensor Z1. A position limiting switch X1 is installed at the upper end of the second holder 62 of the base 6, and a position limiting switch X2 is installed at the upper end of the second holder 62 of the base 6. A force sensor L1 for detecting the force at the toe end is installed at the tip of the foot pedal 5, and a force sensor L2 for detecting the force to pull in the Y direction is installed at the center of the foot pedal 5. A force sensor L3 that detects the force of the heel is installed at the end. By installing these sensors, not only is it guaranteed that the robot information is processed intelligently, but also the safety and stability of the entire robot are improved. To the extent possible to keep costs down, mechanical and electrical collection systems may provide intuitive feedback on the trainee's physiology.

本発明の第一実施形態の具体的な使用過程は、以下の通りである。 The specific process of use of the first embodiment of the present invention is as follows.

ロボットにより介護のトレーニングを行う前に、人間体の実際の足関節の回転中心と、ロボットの実際の回転中心、つまり、可動プラットフォームのo1点とが一致するように、異なる人間の足関節の高さに基づいて、フットペダルリンクの長さを調整する。運動プロセス全体に渡って、足部とロボットとのマッチング程度を保証するように、フットペダルに固定ベルトが取り付けられる。使用される時に、足を固定ベルトに入れることにより、足の位置がフットペダルに対して安定にマッチするようにする。 Different human ankle heights so that the actual center of rotation of the human body coincides with the actual center of rotation of the robot, i.e. point o1 of the movable platform, before training the care by the robot. Based on this, adjust the length of the foot pedal link. A fixed belt is attached to the foot pedal to ensure a good match between the foot and the robot throughout the motion process. When used, the foot is placed in a fixed belt to ensure a stable match of the foot position with respect to the foot pedal.

使用されている過程には、駆動モータ1により、駆動モータ3と協力させ、足関節の牽引の運動を個別に実現し、又は、牽引のプロセスに、それと伴い内旋・外旋の運動を実現することができる。駆動モータ2により、足関節の背足の指屈の運動を個別に実現することができ、駆動モータ3により、足関節の内旋・外旋運動を個別に実現することができ、駆動モータ4により、足関節の内反・外反の運動を個別に実現することができる。必要な多種類の関節運動速度や範囲を設定した場合に、同時に複数のモータを個別に制御することにより、運動を個別に実現することができる。それとともに、多種類の運動のフィードバック信号を採集し、機構の運動を即時に調整することにより、一番良い介護のトレーニング効果を得ることができる。主動的なトレーニングが必要となると、各駆動モータのロックを解除して、各モータを従動具とすればよい。 In the process being used, the drive motor 1 cooperates with the drive motor 3 to individually realize the traction movement of the ankle joint, or in the traction process, the internal rotation / external rotation movement is realized. can do. The drive motor 2 can individually realize the finger flexion motion of the back foot of the ankle joint, and the drive motor 3 can individually realize the internal rotation / external rotation motion of the ankle joint. Therefore, the varus and valgus movements of the ankle joint can be realized individually. When the required various types of joint movement speeds and ranges are set, the movements can be individually realized by individually controlling a plurality of motors at the same time. At the same time, the best nursing care training effect can be obtained by collecting feedback signals of various types of exercise and immediately adjusting the exercise of the mechanism. When main dynamic training is required, each drive motor may be unlocked and each motor may be used as a driven tool.

第二実施形態
図6に示されているように、ベース104は、空間の直角座標系O−Xに固定され、ベース104の固定座標系O−XYZには、XY平面がZ軸と垂直し、ベース104におけるX及びY軸が、それぞれ、空間直角座標系におけるX軸及びY軸方向と平行し、可動プラットフォーム105の可動座標系o1−xyzには、o点がR対偶及びR対偶の軸線の結び線に位置し、z軸が可動プラットフォーム105と垂直し、y軸がR対偶及びR対偶の軸線の結び線に垂直し、x軸がR対偶及びR対偶の軸線の結び線に平行する。
Second Embodiment As shown in FIG. 6, the base 104 is fixed to the Cartesian coordinate system O 0- X 0 Y 0 Z 0 in space, and the fixed coordinate system O-XYZ of the base 104 has an XY plane. There Z 0 and perpendicular to the axis, X and Y-axis in the base 104, respectively, parallel to the X 0 axis and Y 0 axis direction in the spatial rectangular coordinate system, the movable coordinate system o1-xyz of the movable platform 105, o One point is located at the connection of the axes of R 3 pairs and R 4 pairs, the z axis is perpendicular to the movable platform 105, the y axis is perpendicular to the connection of the axes of R 3 pairs and R 4 pairs, and the x axis. There parallel to tie line of the axis of R 3 contraposition and R 4 kinematic pair.

本発明に係る対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構は、図1に示されるように、第一分枝101、第二分枝102、第三分枝103、ベース104及び可動プラットフォーム105を含み、第一分枝101、第二分枝102及び第三分枝103は、それぞれ、ベース104及び可動プラットフォーム105に接続される。ベース104は、その見かけが長方形であり、第一スライドレール141、第二スライドレール142とホルダー143とを含み、第一スライドレール141と第二スライドレール142とは、ホルダー143の両側に対称分布し、ホルダー143がベース104の中心線に位置し、第一スライドレール141と第二スライドレール142とがYZ平面に対して対称し、ホルダー143は、YZ平面内に位置すると共に、ベース104に垂直する。可動プラットフォーム105の見かけが正三角形であり、正三角形の各頂点に、それぞれ、第一ホルダー151、第二ホルダー152及び第三ホルダー153という三つのホルダーを有する。 The symmetrical two-rotation, one-moving, complete decoupling parallel connection mechanism according to the present invention includes the first branch 101, the second branch 102, the third branch 103, the base 104 and, as shown in FIG. The movable platform 105 is included, and the first branch 101, the second branch 102, and the third branch 103 are connected to the base 104 and the movable platform 105, respectively. The base 104 is rectangular in appearance and includes a first slide rail 141, a second slide rail 142 and a holder 143, and the first slide rail 141 and the second slide rail 142 are symmetrically distributed on both sides of the holder 143. The holder 143 is located at the center line of the base 104, the first slide rail 141 and the second slide rail 142 are symmetrical with respect to the YZ plane, and the holder 143 is located in the YZ plane and at the base 104. Vertical. The movable platform 105 is apparently an equilateral triangle, and each vertex of the equilateral triangle has three holders, a first holder 151, a second holder 152, and a third holder 153, respectively.

第一分枝101及び第二分枝102は、いずれも、リンク、P対偶及びR対偶で構成されるPRR分枝であり、第三分枝103が、リンク、C対偶、P対偶及びU対偶で構成されるCPU分枝であり、第一分枝101、第二分枝102及び第三分枝103は、運動の対偶により、完全なデカップリングを実現する。 The first branch 101 and the second branch 102 are both PRR branches composed of links, P pairs and R pairs, and the third branch 103 is a link, C pair, P pair and U pair. The CPU branch is composed of, and the first branch 101, the second branch 102, and the third branch 103 realize complete decoupling by the even number of movements.

第一分枝101には、第一リンク111の第一端が、P対偶を介して、ベース104の第一スライドレール141に接続され、第一リンク111の第二端が第二リンク112の一方端にR対偶を介して接続され、第二リンク112の他方端が可動プラットフォーム105の第一ホルダー151に、R対偶を介して接続される。 At the first branch 101, the first end of the first link 111 is connected to the first slide rail 141 of the base 104 via the P pair, and the second end of the first link 111 is the second link 112. One end is connected via R kinematic pair, and the other end of the second link 112 is connected to the first holder 151 of the movable platform 105 via R kinematic pair.

第二分枝102には、第一リンク121の一方端がP対偶を介して、ベース104の第二スライドレール142に接続され、第一リンク121の他方端が第二リンク122の一方端に、R対偶を介して接続され、第二リンク122の他方端が可動プラットフォーム105の第二ホルダー152に、R対偶を介して接続される。 To the second branch 102, one end of the first link 121 is connected to the second slide rail 142 of the base 104 via a P pair, and the other end of the first link 121 is connected to one end of the second link 122. , The other end of the second link 122 is connected to the second holder 152 of the movable platform 105 via the R kinematic pair.

図7に示されるように、第三分枝103には、第一リンク131の一方端がベース104のホルダー143に、C対偶を介して接続され、第一リンク131の他方端が第二リンク132の一方端に、P対偶を介して接続され、第二リンク132の他方端がU対偶を介して、可動プラットフォーム105の第三ホルダー153に接続される。 As shown in FIG. 7, to the third branch 103, one end of the first link 131 is connected to the holder 143 of the base 104 via a C pair, and the other end of the first link 131 is the second link. One end of the 132 is connected via a P pair, and the other end of the second link 132 is connected to the third holder 153 of the movable platform 105 via a U pair.

第一分枝101におけるP対偶の移動方向は、第二分枝102におけるP対偶の移動方向と同じ、いずれも、Y軸方向に沿ってベース104平面と平行する。第一分枝101のR対偶の軸線は、ベース104の平面と垂直し、しかも、可動プラットフォーム105のo点を通過し、第一分枝101のR対偶の軸線がベース104の平面と平行し、しかも、X軸方向に沿って平行する。第二分枝102のR対偶と第一分枝101のR対偶とが共線し、可動プラットフォーム105のo1点を通過し、第二分枝102のR対偶の軸線が第一分枝101のR対偶の軸線と常に共線する。 The moving direction of the P 1 kinematic pair in the first branch 101 is the same as the moving direction of the P 2 kinematic pair in the second branch 102, and both are parallel to the base 104 plane along the Y-axis direction. The axis of the R 1 contraposition of first branch 101 perpendicular to the plane of the base 104, moreover, passes through the o 1 point movable platform 105, the plane of the R 3 kinematic pair of axes base 104 of the first branch 101 And parallel to the X-axis direction. And R 1 contraposition of R 2 contraposition and first branch 101 of the second branch 102 is collinear passes through o1 point of the movable platform 105, the axis of the R 4 contraposition of second branch 102 is first minute always collinear with the axis of the R 3 kinematic pair of branches 101.

第三分枝103におけるC対偶は、その軸線がベース104の平面と垂直し、第三分枝103のP3対偶方向が常にベース104平面と平行し、第三分枝103のU対偶が二つの回転軸線で構成され、一つの回転軸線が常にベース104の平面と垂直し、もう一つの回転軸線がベース104のプラットフォームに平行し、しかも、常に第一分枝101のR対偶の軸線及び第二分枝102のR対偶の軸線と平行する。 The axis of the C pair even in the third branch 103 is perpendicular to the plane of the base 104, the P3 pair even direction of the third branch 103 is always parallel to the plane 104 of the base, and there are two U pairs of the third branch 103. consists of a rotational axis, one axis of rotation is always perpendicular to the plane of the base 104, another axis of rotation parallel to the platform of the base 104, moreover, always the axis of the R 3 contraposition of first branch 101 and the parallel to the axis of the R 4 kinematic pair of bifurcated 102.

第一分枝101及び第二分枝102は、可動プラットフォーム105の両側に対称分布し、第一分枝101の第一リンク111及び第二分枝102の第一リンク121が一つの全体とされ、この全体の構成と、ベース104における第一スライドレール141又は第二スライドレール142と間の距離が等しい。第一分枝101の第二リンク112及び第二分枝102の第二リンク122がL形状であり、第一分枝101の第二リンク112及び第二分枝102の第二リンク122の二つの辺の長さの加法和が可動プラットフォーム105の辺の長さと等しく、可動プラットフォーム105の辺の長さがベース104における第一スライドレール141と第二スライドレール142との距離よりも大きい。 The first branch 101 and the second branch 102 are symmetrically distributed on both sides of the movable platform 105, and the first link 111 of the first branch 101 and the first link 121 of the second branch 102 are regarded as one whole. , The distance between this overall configuration and the first slide rail 141 or the second slide rail 142 at the base 104 is equal. The second link 112 of the first branch 101 and the second link 122 of the second branch 102 are L-shaped, and the second link 112 of the first branch 101 and the second link 122 of the second branch 102 are two. The additive sum of the lengths of the two sides is equal to the length of the sides of the movable platform 105, and the length of the sides of the movable platform 105 is larger than the distance between the first slide rail 141 and the second slide rail 142 at the base 104.

第一分枝101のP対偶には、その運動量がこの並列接続機構の第一移動自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、第二分枝102のR対偶には、その運動量がこの並列接続機構の第一回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、第三分枝103のC対偶に含まれているP対偶には、その運動量がこの並列接続機構の第二回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられる。 The P 1 even number of first branch 101, the momentum driving motor is provided showing the output parameter of the first freedom of movement of the parallel connection mechanism, the R 2 contraposition of second branch 102, the momentum Is provided with a drive motor that indicates the output parameter of the first degree of freedom of rotation of this parallel connection mechanism, and the momentum of the P pair included in the C pair of the third branch 103 is the second of this parallel connection mechanism. A drive motor is provided to indicate the output parameters of the degree of freedom of rotation.

それぞれ、第一分枝101、第二分枝102及び第三分枝103に設けられた三つの駆動モータにより、並列接続機構の可動プラットフォーム105が、o1点を中心としてx0軸及びz0軸の軸線の周りに、二つの自由度で回転すること、及び、Y軸方向に沿って移動することを実現することができる。しかも、この三自由度の運動は、完全なデカップリングであり、即ち、可動プラットフォーム105の回転の特徴が、R2対偶とU対偶の一つの回転軸線しかに関係しなく、しかも、一対一に対応する。第三分枝103のU対偶は、二つの回転軸線により構成され、一つの回転軸線がベース104プラットフォームと平行し、しかも、常に第一分枝101のR対偶の軸線及び第二分枝102のR対偶の軸線に平行している。このことから、可動プラットフォーム105の回転の特徴がR2対偶及びR対偶の一つの回転軸線しかに関係しなく、しかも一対一に対応し、可動プラットフォーム105のY向における移動の特徴がP対偶しかに関係しないといえる。 The movable platform 105 of the parallel connection mechanism is centered on the o1 point by the three drive motors provided on the first branch 101, the second branch 102, and the third branch 103, respectively. It can be realized to rotate around and move along the Y-axis direction with two degrees of freedom. Moreover, this three-degree-of-freedom motion is a complete decoupling, that is, the rotational characteristics of the movable platform 105 are related to only one axis of rotation, R2 kinematic pair and U kinematic pair, and have a one-to-one correspondence. To do. U kinematic pair of the third branch 103 is constituted by two axes of rotation, one of the rotation axis is parallel to the base 104 platform, moreover, always the axis of the R 3 contraposition of first branch 101 and second branch 102 It is parallel to the axis of the R 4 even number of. Therefore, characteristics of the rotation of the movable platform 105 is not related to one of the rotational axis deer of R2 even number and R 3 kinematic pair, yet one-to-one correspondence, characterized P 1 even number of moving in the Y direction of the movable platform 105 It can be said that it has nothing to do with it.

以下に、実施形態に基づいて、本発明に係る対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構を詳しく説明する。 Hereinafter, based on the embodiment, a symmetrical two-rotation-one-movement complete decoupling parallel connection mechanism according to the present invention will be described in detail.

本発明の構成により、対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構を単に2−CPU−PRR機構として略称し、2−CPU−PRR機構における第一分枝101、第二分枝102及び第三分枝103は、運動対偶により、完全なデカップリングを実現し、各入力量がいずれも唯一に特定された運動と対応していることから、ベース104に対する可動プラットフォーム105の運動については、三つの分枝のモータを同時に制御する必要がなくなり、制御が易くされ、必要な自由度に応じて、対応するモータだけを駆動すればよい。そして、制御に複雑度を低減し、制御に正確性を向上させ、2−CPU−PRR機構の実用性が向上する。 According to the configuration of the present invention, the symmetrical two-rotation, one-moving, complete decoupling parallel connection mechanism is simply abbreviated as the 2-CPU-PRR mechanism, and the first branch 101 and the second branch in the 2-CPU-PRR mechanism are used. Regarding the motion of the movable platform 105 with respect to the base 104, the 102 and the third branch 103 achieve perfect decoupling by motion pairing, and each input amount corresponds to the only identified motion. It is not necessary to control the motors of the three branches at the same time, the control is facilitated, and only the corresponding motors need to be driven according to the required degree of freedom. Then, the complexity of the control is reduced, the accuracy of the control is improved, and the practicality of the 2-CPU-PRR mechanism is improved.

2−CPU−PRR機構における可動プラットフォーム105がベース104に対してY向に沿う水平移動を取得するために、三つの分枝の駆動モータを同時に駆動する必要がなく、第一分枝101におけるP対偶の駆動モータだけを駆動すれば、対応する自由度を取得することができる。 2-In order for the movable platform 105 in the CPU-PRR mechanism to acquire horizontal movement along the Y direction with respect to the base 104, it is not necessary to drive the drive motors of the three branches at the same time, and the P in the first branch 101 By driving only one pair of even drive motors, the corresponding degrees of freedom can be obtained.

2−CPU−PRR機構における可動プラットフォーム105がベース104に対してX軸の軸線に周りに回転自由度を取得するために、三つの分枝の駆動モータを同時に駆動する必要がなく、第三分枝103におけるC対偶に含まれるP対偶に設置される駆動モータだけを駆動すれば、対応する自由度を取得することができる。 2-In order for the movable platform 105 in the CPU-PRR mechanism to acquire rotational degrees of freedom around the X-axis axis with respect to the base 104, it is not necessary to drive the drive motors of the three branches at the same time, and the third component. The corresponding degrees of freedom can be obtained by driving only the drive motor installed in the P pair included in the C pair in the branch 103.

2−CPU−PRR機構における可動プラットフォーム105がベース104に対してZ軸の軸線に周りに回転自由度を取得するために、三つの分枝の駆動モータを同時に駆動する必要がなく、第二分枝102におけるR2対偶の駆動モータだけを駆動すれば、対応する自由度を取得することができる。 2-In order for the movable platform 105 in the CPU-PRR mechanism to acquire rotational degrees of freedom around the Z-axis axis with respect to the base 104, it is not necessary to drive the drive motors of the three branches at the same time, and the second component. By driving only the R2 kinematic pair drive motor on the branch 102, the corresponding degrees of freedom can be obtained.

本発明の2−CPU−PPR並列接続機構は、明らかに分枝に運動対偶が少なくなり、取り付けに対する要求や精度が低くなり、運動デカップリングや制御が簡単であるなどの優位性を有し、二つの回転中心が一点に一致しているため、機構に安定性が良く、現代工業において設計を実行したり、試験によりプラットフォームの構築を検証したりする数多くのニーズを満たすようにすることができる。 The 2-CPU-PPR parallel connection mechanism of the present invention has advantages such as clearly less kinematic pairs in branches, lower requirements and accuracy for mounting, and easy kinematic decoupling and control. Since the two centers of rotation are aligned at one point, the mechanism is stable and can meet a number of needs in modern industry, such as executing designs and testing platform construction. ..

本発明に係る2−CPU−PRR機構は、並列接続機構に構成がコンパクトであり、累積な誤差が小さく、運動に安定性があるなどの利点をそのまま維持している上で、運動学に、三自由度での機構の完全なデカップリングが実現でき、2−CPU−PRR機構に対称性を有し、第一分枝と第二分枝とが同じ構成とされ、構成が簡易であり、加工の難しさを低減させ、製造コスト及び時間を省き、着脱が便宜にされ、関連する試験によりプラットフォームを検証することができ、2−CPU−PRRという機構分枝に、運動の対偶が少なく、制御に正確性を向上させ、取り付けの精度に対する要求が他の並列接続機構のほうよりも低く、可動空間が大きく、従来の対称並列接続機構に制御が複雑となり、整合性が強いなどの欠点を克服することができる。 The 2-CPU-PRR mechanism according to the present invention has a compact structure in a parallel connection mechanism, has a small cumulative error, and maintains the advantages of stability in motion, and is used in kinematics. Complete decoupling of the mechanism with three degrees of freedom can be realized, the 2-CPU-PRR mechanism has symmetry, the first branch and the second branch have the same configuration, and the configuration is simple. It reduces processing difficulties, saves manufacturing costs and time, facilitates attachment and detachment, allows the platform to be verified by related tests, and has a mechanical branch called 2-CPU-PRR with less kinematic pairs. Improves control accuracy, requires lower mounting accuracy than other parallel connection mechanisms, has a large movable space, complicates control with conventional symmetric parallel connection mechanisms, and has strong consistency. Can be overcome.

最後に、説明するべきところは、上記の実施例が本発明の技術的手段を説明するものに過ぎず、それらを限定するものではなく、好ましい実施例を参照しながら本発明を詳しく説明したが、当業者にとって依然として本発明の具体的な実施形態を補正したり、その一部を均等置換したりすることが可能であり、本発明に係る技術方案の趣旨を逸脱しない限り、それらの補正や均等置換も本発明の保護請求しようとする範囲に含まれている。 Finally, what should be explained is that the above examples merely explain the technical means of the present invention, do not limit them, and have described the present invention in detail with reference to preferred examples. It is still possible for those skilled in the art to amend specific embodiments of the present invention or evenly replace a part thereof, and as long as they do not deviate from the gist of the technical plan according to the present invention, such amendments may be made. Equal substitution is also included in the scope of the present invention for which protection is to be claimed.

P11 分枝
1 第一移動対偶
R12 分枝
1 第二回転対偶
R13 分枝
1 第三回転対偶
C21 分枝
2 第一円柱対偶
P22 分枝
2 第二移動対偶
R23 分枝
2 第三回転対偶
R24 分枝
2 第四回転対偶
C31 分枝
3 第一円柱対偶
P32 分枝
3 第二移動対偶
R33 分枝
3 第三回転対偶
R34 分枝
3 第四回転対偶
R51 直列接続回転対偶
1 第一分枝
11 第一リンク
12 第二リンク
2 第二分枝
21 第一リンク
22 第二リンク
23 第三リンク
3 第三分枝
31 第一リンク
32 第二リンク
33 第三リンク
6 ベース
61 スライドレール
62 第二ホルダー
63 第三ホルダー
4 可動プラットフォーム
41 第一ホルダー
42 第二ホルダー
43 第三ホルダー
44 第四ホルダー
5 フットペダル
51 フットペダルリンク
101 第一分枝
111 第一リンク
112 第二リンク
102 第二分枝
121 第一リンク
122 第二リンク
103 第三分枝
131 第一リンク
132 第二リンク
104 ベース
141 第一スライドレール
142 第二スライドレール
143 ホルダー
105 可動プラットフォーム
151 第一ホルダー
152 第二ホルダー
153 第三ホルダー
第一移動対偶
第二移動対偶
第三移動対偶
C 円柱対偶
第一回転対偶
第二回転対偶
第三回転対偶
第四回転対偶
U フック継手副
P11 branch 1 1st moving pair even R12 branch 1 2nd rotation pair even R13 branch 1 3rd rotation pair even C21 branch 2 1st column pair even P22 branch 2 2nd moving pair R23 branch 2 3rd rotation pair R24 Branch 2 4th kinematic pair C31 branch 3 1st column kinematic pair P32 branch 3 2nd moving kinematic pair R33 branch 3 3rd kinematic pair R34 branch 3 4th kinematic pair R51 Series connection kinematic pair 1 1st branch 11 1 link 12 2nd link 2 2nd branch 21 1st link 22 2nd link 23 3rd link 3 3rd branch 31 1st link 32 2nd link 33 3rd link 6 base 61 Slide rail 62 2nd holder 63 Third holder 4 Movable platform 41 First holder 42 Second holder 43 Third holder 44 Fourth holder 5 Foot pedal 51 Foot pedal link 101 First branch 111 First link 112 Second link 102 Second branch 121 First Link 122 Second link 103 Third branch 131 First link 132 Second link 104 Base 141 First slide rail 142 Second slide rail 143 Holder 105 Movable platform 151 First holder 152 Second holder 153 Third holder P 1 First One moving pair P 2 Second moving pair P 3 Third moving pair C Cylindrical pair R 1 First rotation pair R 2 Second rotation pair R 3 Third rotation pair R 4 Fourth rotation pair U Hook joint sub

Claims (9)

胴体、駆動機構、及び、検知システムを含む、三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボットであって、
前記胴体は、ベース、可動プラットフォーム、前記ベースと前記可動プラットフォームとを接続する三つの分枝、及び、前記可動プラットフォームに直列接続されるフットペダルを含む、対称な直並列接続機構であり、
前記ベースの底部には、Y軸に対して対称分布すると共に、Y軸方向と一致するスライドレールが二つ設置され、Y軸に対して対称するホルダーが二つ設けられ、
前記可動プラットフォームは、首尾が順次に接続される第一ホルダー、第二ホルダー、第三ホルダー及び第四ホルダーを含む、フレーム構成であり、
前記直並列接続機構における並列接続部分は、デカップリングされた二回転一移動式とされる2−CPRR−PRRの並列接続機構であり、前記三つの分枝は、第一分枝がPRR分枝であり、第二分枝及び第三分枝がいずれも、YOZ平面に対して対称分布する初期姿勢のCPRR分枝であり、
前記第一分枝は、第一リンク及び第二リンクを含み、
前記第一リンクは、第一端が前記スライドレールに移動対偶を介して接続され、第二端が前記第二リンクの第一端に、軸線が前記ベースの底部と垂直する回転対偶を介して接続され、
前記第二リンクは、第二端が、前記可動プラットフォームの第一ホルダーに、軸線が可動プラットフォームのx軸と平行する回転対偶を介して接続され、
前記第二分枝は、第一リンク、第二リンク及び第三リンクを含み、
前記第一リンクは、第一端が前記ベースの第二ホルダーに軸線がベースと垂直する円柱対偶を介して接続され、第二端が前記第二リンクの第一端に前記ベースの底部と平行する移動対偶を介して接続され、
前記第二リンクは、第二端が、軸線がベースの底部と垂直する回転対偶を介して、前記第三リンクの第一端に接続され、
前記第三リンクは、第二端が前記可動プラットフォームの第二ホルダーに、軸線が可動プラットフォームのx軸と平行する回転対偶を介して接続され、
前記第三分枝は、第一リンク、第二リンク及び第三リンクを含み、
前記第一リンクは、第一端が、前記ベースの第三ホルダーに、軸線がベースと垂直する円柱対偶を介して接続され、第二端が、前記第二リンクの第一端に、前記ベースの底部と平行する移動対偶を介して接続され、
前記第二リンクは、第二端が、軸線が前記ベースの底部と垂直する回転対偶を介して、前記第三リンクの第一端に接続され、
前記第三リンクは、第二端が、前記可動プラットフォームの第三ホルダーに、軸線が可動プラットフォームのx軸と平行する回転対偶を介して接続され、
前記直並列接続機構における直列接続部分は、前記可動プラットフォーム及び前記フットペダルを含み、
前記フットペダルは、フットペダルリンクの第一端に固定接続され、
前記フットペダルリンクの第二端と、前記可動プラットフォームの第四ホルダーとは、軸線が可動プラットフォームのy軸を通過する回転対偶を介して接続される、ことを特徴とする三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボット。
A three-turn, one-moving decoupling ankle care robot that includes a torso, drive mechanism, and detection system.
The fuselage is a symmetrical series-parallel connection mechanism including a base, a movable platform, three branches connecting the base and the movable platform, and a foot pedal connected in series with the movable platform.
At the bottom of the base, two slide rails that are symmetrically distributed with respect to the Y-axis and that coincide with the Y-axis direction are installed, and two holders that are symmetrical with respect to the Y-axis are provided.
The movable platform has a frame configuration that includes a first holder, a second holder, a third holder, and a fourth holder to which the success is sequentially connected.
The parallel connection portion in the series-parallel connection mechanism is a decoupled two-rotation one-movement parallel connection mechanism of 2-CPRR-PRR, and the first branch of the three branches is a PRR branch. The second branch and the third branch are both CPRR branches in the initial posture that are symmetrically distributed with respect to the YOZ plane.
The first branch includes a first link and a second link.
The first link is connected to the slide rail via a moving kinematic pair, the second end is connected to the first end of the second link via a rotating kinematic pair whose axis is perpendicular to the bottom of the base. Connected,
The second link has a second end connected to the first holder of the movable platform via a kinematic pair whose axis is parallel to the x-axis of the movable platform.
The second branch includes a first link, a second link and a third link.
The first link is connected to the second holder of the base via a cylindrical kinematic pair whose axis is perpendicular to the base, and the second end is parallel to the bottom of the base at the first end of the second link. Connected via moving kinematic pair,
The second link is connected to the first end of the third link via a rotating pair whose axis is perpendicular to the bottom of the base.
The third link is connected to the second holder of the movable platform at its second end via a kinematic pair whose axis is parallel to the x-axis of the movable platform.
The third branch includes a first link, a second link and a third link.
The first end of the first link is connected to the third holder of the base via a cylindrical kinematic pair whose axis is perpendicular to the base, and the second end is connected to the first end of the second link by the base. Connected via a moving kinematic pair parallel to the bottom of the
The second link is connected to the first end of the third link via a rotating pair whose axis is perpendicular to the bottom of the base.
The third link has a second end connected to the third holder of the movable platform via a kinematic pair whose axis is parallel to the x-axis of the movable platform.
The series connection portion in the series-parallel connection mechanism includes the movable platform and the foot pedal.
The foot pedal is fixedly connected to the first end of the foot pedal link.
The second end of the foot pedal link and the fourth holder of the movable platform are connected via a kinematic pair of rotations whose axes pass through the y-axis of the movable platform. Decoupling ankle care robot.
前記駆動機構は、介護ロボットに対して三つの回転自由度及び一つの移動自由度をそれぞれ、実現する四つの駆動モータを含み、
前記第一分枝の第一移動対偶には、運動量がこの機構の第一移動自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、
前記第二分枝の第一円柱対偶に含まれているP対偶には、運動量がこの機構の第一回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、
前記第三分枝の第一円柱対偶のR対偶には、運動量がこの機構の第二回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、
前記フットペダルにおける固定接続リンクと前記可動プラットフォームにおける第四ホルダーとが接続される回転対偶には、運動量がこの機構の第三回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられる、ことを特徴とする、請求項1に記載の三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボット。
The drive mechanism includes four drive motors that each realize three degrees of freedom of rotation and one degree of freedom of movement for the nursing robot.
The first moving kinematic pair of the first branch is provided with a drive motor in which the momentum indicates the output parameter of the first movement degree of freedom of this mechanism.
The P pair included in the first column pair even of the second branch is provided with a drive motor in which the momentum indicates the output parameter of the first rotational degree of freedom of this mechanism.
The R pair of the first cylinder pair of the third branch is provided with a drive motor whose momentum indicates the output parameter of the second degree of freedom of rotation of this mechanism.
The rotary pair to which the fixed connection link in the foot pedal and the fourth holder in the movable platform are connected is provided with a drive motor whose momentum indicates the output parameter of the third degree of freedom of rotation of this mechanism. The three-turn, one-movable decoupling ankle care robot according to claim 1.
前記検知システムは、角変位センサ、リニア変位センサ、位置制限スイッチ、及び、力センサを含み、
前記角変位センサは、駆動対偶が回転対偶である位置に取り付けられ、
前記リニア変位センサは、駆動対偶が移動対偶である位置に取り付けられ、
前記位置制限スイッチは、各駆動対偶の限界位置に分布され、
前記力センサは、前記フットペダルに取り付けられ、
前記フットペダルに、加熱装置又はマッサージ装置を取り付けることにより、介護ロボットの機能を増加させるためのアダプターアセンブリが設けられる、ことを特徴とする、請求項2に記載の三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボット。
The detection system includes an angular displacement sensor, a linear displacement sensor, a position limiting switch, and a force sensor.
The angular displacement sensor is mounted at a position where the drive pair is a rotational pair.
The linear displacement sensor is mounted at a position where the driving kinematic pair is a moving kinematic pair.
The position limiting switches are distributed at the limit positions of each drive pair and even.
The force sensor is attached to the foot pedal and
The three-rotation, one-movable decoupling according to claim 2, wherein an adapter assembly for increasing the function of the nursing robot is provided by attaching a heating device or a massage device to the foot pedal. Ankle care robot.
前記足関節介護ロボットは、運動学にデカップリング機構であり、足関節の運動における背屈・足指屈、内反・外反、内旋・外旋、及び、牽引運動を対応して実現するように、異なる分枝を制御することにより、三つの回転及び一つの移動を個別に実現する、ことを特徴とする、請求項3に記載の三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボット。 The ankle joint care robot is a kinematically decoupling mechanism, and realizes dorsiflexion / toe flexion, varus / valgus, internal rotation / external rotation, and traction movement in the movement of the ankle joint. The three-rotation, one-movement decoupling ankle care robot according to claim 3, wherein three rotations and one movement are individually realized by controlling different branches. ロボットの三つの回転中心が一点に一致しており、
フットペダルを接続するリンクの長さが調節可能であり、前記リンクの長さを調整することにより、異なる高さの足首を持つ人間が介護のトレーニングを行っている際に、足関節の中心とロボットの実際の回転中心とが一致し、より良い介護効果が達成できるようにする、ことを特徴とする、請求項1に記載の三回転一移動式のデカップリング足関節介護ロボット。
The three centers of rotation of the robot coincide with one point,
The length of the link connecting the foot pedal is adjustable, and by adjusting the length of the link, it can be used as the center of the ankle joint when humans with different heights of the ankle are training for long-term care. The three-rotation, one-movable decoupling ankle care robot according to claim 1, wherein the actual rotation center of the robot is aligned with the actual rotation center of the robot so that a better care effect can be achieved.
ベース、可動プラットフォーム、及び、前記ベースと前記可動プラットフォームとを接続する第一分枝、第二分枝及び第三分枝を含む、対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構であって、
前記ベースは、平行する二つのスライドレール及び一つのホルダーを含み、
前記可動プラットフォームは、正三角形状を有し、第一ホルダー、第二ホルダー及び第三ホルダーが、三つの頂点にそれぞれ設けられ、前記第一分枝及び前記第二分枝が、いずれも、リンク、移動対偶のP対偶及び回転対偶のR対偶を含むPRR分枝であり、前記第三分枝が、リンク、円柱対偶のC対偶、移動対偶のP対偶及びフック継手のU対偶を含むCPU分枝であり、前記第一分枝、第二分枝及び第三分枝は、運動対偶により、完全なデカップリングが実現可能であり、
前記第一分枝及び前記第二分枝は、それぞれ、第一リンク及び第二リンクを含み、
前記第一分枝の第一リンクの第一端は、前記ベースの第一スライドレールに接続されて、P対偶を形成し、
前記第二分枝の第一リンクの第一端は、前記ベースの第二スライドレールに接続されて、P対偶を形成し、
前記第一分枝におけるP対偶の移動方向と、前記第二分枝におけるP対偶の移動方向とは、いずれも、前記ベースの固定座標系のY軸方向に沿う同じ方向であり、
前記第一分枝の第一リンクの第二端は、前記第一分枝の第二リンクの第一端に接続されて、R対偶を形成し、
前記R対偶の軸線方向と、前記ベースの固定座標系でのZ軸方向とは、可動プラットフォームのo点を通過する同じ方向であり、
前記第二分枝の第一リンクの第二端は、前記第二分枝の第二リンクの第一端に接続されて、R対偶を形成し、
前記第二分枝のR対偶は、前記第一分枝におけるR対偶と共線し、
前記第一分枝の第二リンクの第二端は、前記可動プラットフォームの第一ホルダーに接続されて、R対偶を形成し、
前記第二分枝の第二リンクの第二端は、前記可動プラットフォームの第二ホルダーに接続されて、R対偶を形成し、
前記第二分枝のR対偶の軸線は、前記第一分枝におけるR対偶の軸線と常に共線し、可動プラットフォーム上のo点を常に通過し、
前記第三分枝は、第三リンク及び第四リンクを含み、
前記第三リンクの第一端は、前記ベースのホルダーにC対偶を介して接続され、前記円柱対偶の軸線が常に前記ベース平面と垂直し、
前記第三リンクの第二端は、前記第四リンクの第一端にP対偶を介して接続され、前記P対偶の方向は、前記ベース平面と常に平行し、
前記第四リンクの第二端は、U対偶を介して前記可動プラットフォームの第三ホルダーに接続され、
前記第三分枝のU対偶は、二つの回転対偶からなり、二つの方向に互いに垂直する回転軸線を有し、前記U対偶の第一回転軸線は、前記ベースの平面と常に垂直し、前記U対偶の第二回転軸線は、前記ベースのプラットフォームと平行し、前記第一分枝のR対偶の軸線及び前記第二分枝のR対偶の軸線と常に平行する、ことを特徴とする対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構。
With a symmetrical bi-rotation, one-moving, fully decoupling parallel connection mechanism that includes a base, a movable platform, and a first branch, a second branch, and a third branch that connect the base to the movable platform. There,
The base includes two parallel slide rails and one holder.
The movable platform has a regular triangular shape, and a first holder, a second holder, and a third holder are provided at three vertices, respectively, and the first branch and the second branch are all linked. , PRR branch including moving kinematic pair P kinematic pair and rotating kinematic pair R kinematic pair, and the third branch is a CPU component including link, columnar kinematic pair C kinematic pair, moving kinematic pair P kinematic pair and hook joint U kinematic pair. It is a branch, and the first branch, the second branch and the third branch can achieve complete decoupling by kinematic kinematic pair.
The first branch and the second branch include a first link and a second link, respectively.
The first end of the first link of the first branch is connected to the base of the first slide rail, to form a P 1 even number,
The first end of the first link of the second branch is connected to the base of the second slide rail, to form a P 2 contraposition,
The moving direction of the P 1 kinematic pair in the first branch and the moving direction of the P 2 kinematic pair in the second branch are both the same direction along the Y-axis direction of the fixed coordinate system of the base.
The second end of the first link of the first branch, the coupled to the first end of the second link of the first branch to form a R 1 contraposition,
The axial direction of the R 1 even number, and Z-axis direction at the base of the fixed coordinate system is the same direction passing through the o 1 point movable platform,
The second end of the first link of the second branch, the coupled to the first end of the second link of the second branch to form a R 2 contraposition,
Wherein R 2 contraposition of second branch is to collinear and R 1 contraposition in the first branch,
The second end of the second link of the first branch, the coupled to the first holder of the movable platform, to form a R 3 contraposition,
The second end of the second link of the second branch, the coupled to the second holder movable platform to form R 4 even number,
The axis of the R 4 contraposition of the second branch is always collinear with the axis of the R 3 contraposition in the first branch, always passes through o 1 point on the movable platform,
The third branch includes a third link and a fourth link.
The first end of the third link is connected to the holder of the base via a C pair, so that the axis of the cylinder pair is always perpendicular to the base plane.
The second end of said third link, said fourth link first end to be connected through the P 3 contraposition of the direction of the P 3 even number, always parallel to the base plane,
The second end of the fourth link is connected to the third holder of the movable platform via a U pair.
The U pair of the third branch is composed of two rotation pairs and has rotation axes perpendicular to each other in two directions, and the first rotation axis of the U pair is always perpendicular to the plane of the base. second rotational axis of the U kinematic pair, parallel to said base platform, always parallel to the axis of the R 4 even number of axes and the second branch of R 3 contraposition of the first branch, and wherein the Symmetrical two-turn, one-moving, fully decoupling parallel connection mechanism.
前記第一分枝及び前記第二分枝は、前記可動プラットフォームの両側に対称分布し、
前記第一分枝の第一リンク及び前記第二分枝の第一リンクは、全体として一体化とされ、前記全体の幅と前記ベースにおける二つのスライドレール間の距離とが等しく、
前記第一分枝の第二リンク及び前記第二分枝の第二リンクは、L字形であり、前記可動プラットフォームの辺の長さが前記ベースにおける二つのスライドレール間の距離よりも長い、ことを特徴とする請求項6に記載の対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構。
The first branch and the second branch are symmetrically distributed on both sides of the movable platform.
The first link of the first branch and the first link of the second branch are integrated as a whole, and the total width is equal to the distance between the two slide rails at the base.
The second link of the first branch and the second link of the second branch are L-shaped, and the side length of the movable platform is longer than the distance between the two slide rails at the base. The symmetrical two-turn, one-moving, fully decoupling parallel connection mechanism according to claim 6.
前記第一分枝の移動対偶には、運動量がこの並列接続機構の第一移動自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、
前記第二分枝の回転対偶には、運動量がこの並列接続機構の第一回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられ、
前記第三分枝の円柱対偶のC対偶に含まれるP対偶には、運動量がこの並列接続機構の第二回転自由度の出力パラメータを示す駆動モータが設けられる、ことを特徴とする請求項7に記載の対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構。
The moving kinematic pair of the first branch is provided with a drive motor in which the momentum indicates the output parameter of the first degree of freedom of movement of this parallel connection mechanism.
The rotational pair of the second branch is provided with a drive motor whose momentum indicates the output parameter of the first rotational degree of freedom of this parallel connection mechanism.
7. The kinematic pair included in the C kinematic pair of the columnar kinematic pair of the third branch is provided with a drive motor whose momentum indicates the output parameter of the second rotational degree of freedom of the parallel connection mechanism. Symmetrical two-turn, one-moving, fully decoupling parallel connection mechanism as described in.
前記並列接続機構の可動プラットフォームは、前記三つの分枝にそれぞれ設けられる三つの駆動モータにより、可動プラットフォームのo点を中心として可動プラットフォームの座標系におけるx軸及びz軸の軸周りに回転すると共に、固定プラットフォームの固定座標系におけるY軸方向に沿って移動することを実現する、ことを特徴とする請求項8に記載の対称な二回転一移動式の完全なデカップリング並列接続機構。 Moveable platform of the parallel connection mechanism, the three drive motors provided to each of the three branches, for rotation about the axis of x-axis and z-axis in the coordinate system of the movable platform around a o 1 point movable platform The symmetric bi-rotation-one-movement complete decoupling parallel connection mechanism according to claim 8, which also realizes movement along the Y-axis direction in a fixed coordinate system of a fixed platform.
JP2020558966A 2019-04-01 2020-04-01 Decoupling ankle care robot and complete decoupling parallel connection mechanism Active JP6921454B2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910257810.8A CN109940589B (en) 2019-04-01 2019-04-01 Symmetrical two-rotation one-movement complete decoupling parallel mechanism
CN201910257810.8 2019-04-01
CN201910266824.6 2019-04-03
CN201910266824.6A CN109925167B (en) 2019-04-03 2019-04-03 Three-rotation one-movement decoupling ankle joint rehabilitation robot
PCT/CN2020/082737 WO2020200231A1 (en) 2019-04-01 2020-04-01 Decoupled ankle rehabilitation robot and completely decoupled parallel mechanism

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021515680A true JP2021515680A (en) 2021-06-24
JP6921454B2 JP6921454B2 (en) 2021-08-18

Family

ID=72665010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020558966A Active JP6921454B2 (en) 2019-04-01 2020-04-01 Decoupling ankle care robot and complete decoupling parallel connection mechanism

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6921454B2 (en)
WO (1) WO2020200231A1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113262029B (en) * 2021-04-24 2022-05-24 北京工业大学 Parallel external fixator for correcting double-plane angle deformity of ankle
CN114019031B (en) * 2021-09-13 2023-10-13 上海工程技术大学 Main end operating mechanism of force touch system and operation and maintenance device of force touch nuclear power equipment
CN114191080B (en) * 2021-11-25 2024-01-30 燕山大学 Decoupling type bone setting robot
CN114081794B (en) * 2021-12-17 2022-12-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 Ankle joint rehabilitation robot
CN114177567B (en) * 2021-12-20 2023-02-21 北京石油化工学院 Ankle joint rehabilitation training device
CN114668629B (en) * 2022-04-22 2024-01-12 河北工业大学 Four-degree-of-freedom ankle joint rehabilitation parallel mechanism with closed chain of children

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102431028B (en) * 2011-10-30 2014-04-16 燕山大学 Decoupling parallel robot mechanism with single movement, double rotation and triple degree of freedom
CN102501243B (en) * 2011-10-30 2014-07-23 燕山大学 Decoupling parallel robot mechanism with one rotational degree of freedom and two translational degrees of freedom
ITMI20112325A1 (en) * 2011-12-20 2013-06-21 Consiglio Nazionale Ricerche DEVICE AND METHOD FOR REHABILITATION OF FOOT MOVEMENTS
CN104306133B (en) * 2014-09-26 2016-06-01 福州大学 There is isotropic rehabilitation of anklebone parallel institution
CN104626122A (en) * 2015-01-20 2015-05-20 江南大学 (1T2R) and 1R four-degree-of-freedom decoupling series-parallel mechanism
CN105108734A (en) * 2015-09-06 2015-12-02 江南大学 Three-rotation one-movement fully-isotropic parallel robot mechanism
CN106974805B (en) * 2017-05-10 2019-07-19 重庆邮电大学 A kind of parallel ankle joint rehabilitation device
CN107139166B (en) * 2017-06-30 2019-11-22 燕山大学 The broad sense decoupling parallel mechanism of property is moved with three turn one
CN109531552B (en) * 2019-01-23 2024-03-22 河南科技大学 Two-degree-of-freedom pure rotation parallel mechanism
CN109925167B (en) * 2019-04-03 2020-03-13 燕山大学 Three-rotation one-movement decoupling ankle joint rehabilitation robot
CN109940589B (en) * 2019-04-01 2020-12-18 燕山大学 Symmetrical two-rotation one-movement complete decoupling parallel mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
JP6921454B2 (en) 2021-08-18
WO2020200231A1 (en) 2020-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6921454B2 (en) Decoupling ankle care robot and complete decoupling parallel connection mechanism
CN106924013B (en) Exoskeleton type upper limb rehabilitation training robot
US8347710B2 (en) Robotic exoskeleton for limb movement
CN107050763B (en) Novel ankle joint rehabilitation robot and control method thereof
CN109925167B (en) Three-rotation one-movement decoupling ankle joint rehabilitation robot
US20080295637A1 (en) Parallel manipulator
CN107010136B (en) Six-degree-of-freedom walking robot single-leg structure capable of performing leg-arm fusion operation
Zhang et al. Constraint analysis and bifurcated motion of the 3PUP parallel mechanism
CN105748260B (en) Three Degree Of Freedom shoulder recovery exercising robot
Li et al. Influence of a compatible design on physical human-robot interaction force: a case study of a self-adapting lower-limb exoskeleton mechanism
WO2022222514A1 (en) Exoskeleton robot ankle joint having three flexible driving branches
CN112057292A (en) Six-degree-of-freedom series-parallel upper limb rehabilitation robot
CN109987170B (en) lower limb device of humanoid robot based on cylinder
CN211356566U (en) Six-freedom-degree series-parallel upper limb rehabilitation robot
Shi et al. Force field control for the three-dimensional gait adaptation using a lower limb rehabilitation robot
CN111759677B (en) Leg joint rehabilitation series-parallel robot
CN1429692A (en) Series-parallel man-shaped robot
CN210500263U (en) Three-degree-of-freedom generalized spherical parallel mechanism
Tang et al. Structural design of a novel wearable knee exoskeleton
Cai et al. Dual-Arm Upper Limb Rehabilitation Robot: Mechanism Design and Preliminary Experiments
CN110718129B (en) Six-degree-of-freedom knee joint motion simulation system
CN105943306A (en) Pneumatic muscle driving three-freedom-degree ankle joint recovery device
Yoon et al. A new family of hybrid 4‐DOF parallel mechanisms with two platforms and its application to a footpad device
Zhang et al. Design of an Underactuated Body Fixture for a 7-DOF Cable-Driven Upper Limb Exoskeleton
CN206764771U (en) Isotropic space two degrees of freedom one-rotation parallel mechanism

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20201120

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20201120

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210525

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210614

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210713

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210719

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6921454

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150