[发明专利]一种可换向的机械臂重力矩平衡装置

说明书

本发明属于医疗康复训练设备领域，并具体公开了一种可换向的机械臂重力矩平衡装置，该装置包括配重导槽模块、配重、机械臂关节、绳索、导向滑轮组、配重盘、机械臂关节连杆和机架，配重导槽模块安装在机架上；配重的下端安装在配重导槽模块上，上端与绳索相连，绳索绕过导向滑轮组后缠绕在配重盘上，导向滑轮组安装在机架上；机械臂关节安装在机架上，其内部设有电机；配重盘安装在机械臂关节电机的输出轴上；机械臂关节连杆同样安装在机械臂关节电机的输出轴上，机械臂关节连杆的重力在机械臂关节上产生重力矩。本发明可以在机械臂变换形态时改变其所提供的平衡力矩的方向，具有操作简单、迅速、省力，结构可靠的特点。

技术领域

本发明属于医疗康复训练设备领域，更具体地，涉及一种可换向的机械臂重力矩平衡装置。

背景技术

串联机械臂由于其自身结构特点不可避免地会在关节处产生因自重带来的重力矩。机械臂工作时，该重力矩和负载叠加容易导致关节处电机过载。机械臂重力矩平衡装置能够有效地减小自重产生的重力矩对关节负载的影响，从而大大减小电机、减速器的负担。

医疗康复训练设备尤其是针对四肢的机器人形式的医疗康复设备，大多需要有一定的变形能力，以此来满足左侧肢体和右侧肢体不同的使用要求。由于左侧肢体和右侧肢体可以近似看成是镜像的关系，因此其平衡重力矩所需的平衡力矩具有方向相反，大小相等的特点。而传统的重力矩平衡装置大多只能产生单一方向的平衡力矩，因此难以满足要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种可换向的机械臂重力矩平衡装置，该装置可以在机械臂变换形态时改变其所提供的平衡力矩的方向，具有操作简单、迅速、省力，结构可靠的特点。

为实现上述目的，本发明提出了一种可换向的机械臂重力矩平衡装置，包括配重导槽模块、配重、机械臂关节、绳索、导向滑轮组、配重盘、机械臂关节连杆和机架，其中，所述配重导槽模块安装在机架上，用于限制配重的运动，实现卡位作用；所述配重的下端安装在配重导槽模块上，上端与所述绳索相连，该绳索绕过所述导向滑轮组后缠绕在所述配重盘上，该导向滑轮组安装在所述机架上；所述机械臂关节安装在所述机架上，其内部设有电机；所述配重盘安装在机械臂关节电机的输出轴上，该机械臂关节用于限制配重盘绕电机输出轴旋转的自由度；所述机械臂关节连杆同样安装在机械臂关节电机的输出轴上，该机械臂关节连杆的重力在机械臂关节上产生重力矩。

作为进一步优选的，所述配重导槽模块包括配重安装块、换向导槽、卡位器、导向轴和模块底板，其中，所述配重安装在配重安装块的上端；所述换向导槽安装于配重安装块的下端，该换向导槽的中部开有与导向轴配合的导向孔，该换向导槽的侧面加工有预设形状的导向槽；所述卡位器安装在模块底板上；所述导向轴下端安装在模块底板上；所述换向导槽可沿着导向轴做上下往复运动，在换向导槽上下往复运动过程中，该换向导槽侧面的具有预设形状的导向槽与卡位器配合，以在预期位置限制换向导槽运动，实现卡位作用。

作为进一步优选的，所述卡位器包括卡位销钉、卡位销钉安装支座、直线导轨、弹簧和弹簧安装支座，其中，所述卡位销钉安装于卡位销钉安装支座上端；所述卡位销钉安装支座下端安装在直线导轨上端；所述直线导轨下端安装在模块底板上；所述弹簧一端连接在卡位销钉安装支座上，另一端连接在弹簧安装支座上；所述弹簧安装支座安装于模块底板上。

作为进一步优选的，所述卡位销钉和卡位销钉安装支座构成的整体安装在直线导轨上可沿直线导轨移动；所述弹簧在卡位销钉安装支座上产生一拉力，使得卡位销钉和卡位销钉安装支座构成的整体存在向该弹簧方向运动的趋势。

作为进一步优选的，所述配重以及配重导槽模块中的配重安装块和换向导槽的重力转化为绳索上的拉力，该拉力在配重盘上转化成与重力矩方向相反的平衡力矩，起到平衡重力矩的作用。