[发明专利]一种基于刚柔耦合系统的上肢康复机器人

说明书

本发明涉及一种基于刚柔耦合系统的上肢康复机器人，该机器人包括仿生学脊柱，电活性聚合物EAP，锥齿轮，皮带轮，大臂连杆，小臂套筒，内啮合齿轮等部件。整个机器人手臂采用了刚柔耦合结构，同时为机器人提供刚性驱动力和柔性驱动力，使变形更连续，自由度更高，并利用肌电信号控制，实现脑机互动。

技术领域

本发明涉及上肢康复机器人，具体地说，涉及一种基于刚柔耦合系统的上肢康复机器人。

背景技术

全世界每年有1500万人手臂留下永久性残疾，其中40岁以下的青壮年在上肢运动障碍人群中所占比例较大，甚至有8％的儿童也有手臂残疾的问题。针对上肢残疾的患者，目前常见的治疗方式主要有药物治疗、人工康复训练、电击疗法等形式，但都有一定的弊端：药物会产生一定毒理作用，目前医院理疗师的数量达不到上肢残疾者的需求，用于刺激神经的电流大小不易控制，容易对患者造成二次伤害。

传统的上肢康复机器人大多是如公开号为CN107854813、公开日为2018年3月30日专利申请，虽然能够对病人进行复健，但具有惯性冲击大，运动连续性差的缺点。少量康复机器人使用了含有并联机构的混联主体机构机型，但机型设计不是特别合理，运动形式较为简单，无法满足复健病人的需要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于刚柔耦合系统的上肢康复机器人，本发明改变康复机器人的刚性结构，使变形更连续，自由度更高，并实现脑机互动。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种基于刚柔耦合系统的上肢康复机器人，包括脊柱底部支撑架、脊椎连接器、仿生学脊柱、固定带、脊柱支撑板、锥齿轮传动轴、电池支撑架、大臂套筒、EAP电极、肩部支撑架、联轴器、内齿轮、关节电机、锥齿轮、皮带小轮、EAP电活性聚合物、锥齿轮传动轴、大臂防震圈皮带标准直齿轮、皮带大轮、皮带轮传动轴、大臂连杆、电机垫圈、小臂套筒、小臂EAP电极、电池、电池座、仿生学脊柱支撑、电池束线管、肌电信号传感器、右半侧手臂套筒、手臂套筒调节装置、左半侧手臂套筒、螺钉；其特征在于：脊柱支撑板上连接有多个仿生学脊柱，仿生学脊柱与脊柱连接器通过螺钉进行固定，同时脊柱连接器通过螺钉固定在脊柱支撑板上；脊柱支撑板通过螺钉固定在脊柱底部支撑架上，脊柱底部支撑架通过螺钉固定有电池支撑架，电池支撑架通过螺钉固定有电池为机器人的康复训练提供能量，脊柱支撑板的两侧通过多个螺钉固定有机械手臂整体装配，肩部支撑架通过装置自带的螺纹孔，使用螺钉连接有EAP电极及关节电机，关节电机套有具有弹性的电机垫圈，关节电机通过联轴器连接有皮带小轮，皮带小轮通过皮带将力及转矩传递给皮带大轮，皮带大轮通过皮带轮传动轴以键传动的形式带动大臂套筒进行转动，EAP电极上连接有多个EAP电活性聚合物，EAP电活性聚合物的另一端粘在内齿轮上，大臂套筒通过装置自带的螺纹孔使用螺钉连接关节电机，关节电机通过联轴器连接标准直齿轮，标准直齿轮与内齿轮内啮合，通过关节电机驱动标准直齿轮实现内齿轮的转动，内齿轮带动小臂套筒转动。内齿轮通过装置自带的螺纹孔，使用螺钉连接关节电机，关节电机通过联轴器连接锥齿轮，锥齿轮带动与之啮合的锥齿轮进行转动，锥齿轮通过齿轮传动轴借助键传动驱动小臂套筒进行转动，小臂套筒上通过通过装置自带的螺纹孔使用螺钉连接有EAP电极。

优选地，小臂套筒和大臂套筒都分为右半侧手臂套筒、手臂套筒调节装置、左半侧手臂套筒三部分，三部分协调配置实现对小臂套筒和大臂套筒长度和直径的调节。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

本发明的整个机器人手臂采用了刚柔耦合结构，同时为机器人提供刚性驱动力和柔性驱动力，使变形更连续，自由度更高，并利用肌电信号控制，实现脑机互动。

附图说明