[发明专利]外骨骼康复训练机械臂及其语音交互系统

权利要求书

1.一种外骨骼康复训练机械臂，其特征在于，包括肩关节、肘关节、第一上臂外骨骼、小臂外骨骼、小臂固定环、大臂固定环和执行器；其中：所述肩关节安装在第一上臂外骨骼的上端，肘关节安装在所述肘关节中的第二上臂外骨骼的下端；所述第一上臂外骨骼的下端与第二上臂外骨骼的上端通过夹紧块连接；所述小臂外骨骼的一端与所述肘关节中的肘部外骨骼铰接，该小臂外骨骼的另一端为悬臂端，在该悬臂端的端头固定有小臂固定环，并使该小臂固定环位于该小臂外骨骼的上表面；所述肘部外骨骼另一端与肘关节铰接；在所述第一上臂外骨骼的凹弧面上有大臂固定环；

执行器位于所述小臂外骨骼的下方，并使该执行器的内圈输出端端面与肘部外骨骼固连，所述执行器的外圈输出端端面与小臂外骨骼固连；

所述肩关节的三个自由度分别由第一电机、第二电机以及执行器进行控制实现；所述的三个自由度包括肩关节内旋/外旋自由度、肩关节的屈曲/伸展自由度和肩关节的外摆/内收自由度；

所述肘关节的屈曲/伸展自由度通过第三电机、第一齿轮轴、第二齿轮轴以及肘部外骨骼实现；当所述第三电机带动第一齿轮轴转动，通过该第一齿轮轴与第二齿轮轴啮合，使第二齿轮轴带动该肘部外骨骼摆动，从而实现肘关节的屈曲/伸展；

所述外骨骼康复训练机械臂的小臂外骨骼前端上安装有一个压力传感器，所述外骨骼康复训练机械臂的第二上臂外骨骼的下端安装有一个九轴传感器；所述压力传感器与九轴传感器构成了传感器模块。

2.如权利要求1所述外骨骼康复训练机械臂，其特征在于，所述肩关节包括固定板、第一电机、第二电机和转向架；所述固定板的一对支杆的一端分别套装在所述第二电机的输出轴上，并使二者之间转动配合；转向架的一对耳片分别固定在所述第二电机的输出轴上；所述第一电机的输出轴安装在该转向架上，并使该第一电机的输出轴与位于所述第一上臂外骨骼上端的肩关节环固连；所述第一电机的轴线与所述第二电机的轴向空间相互垂直。

3.如权利要求1所述外骨骼康复训练机械臂，其特征在于，所述肘关节包括第三电机、第一齿轮轴、倾角仪、第二齿轮轴和肘部外骨骼、第二上臂外骨骼；其中，所述第一齿轮轴两端的轴杆分别装入所述第二上臂外骨骼下端一侧的轴孔内，并使二者之间转动配合；所述第三电机位于该第二上臂外骨骼的一侧，并使该第三电机的输出轴与第一齿轮轴的轴杆固连；所述第二齿轮轴的两端分别装入所述第二上臂外骨骼下端另一侧的轴孔内，并使二者之间转动配合；所述肘部外骨骼的U形连接端套装在该第二齿轮轴的两端；所述第二齿轮轴与第一齿轮轴啮合；所述倾角仪安装在所述第二上臂外骨骼下端的表面上。

4.如权利要求1所述外骨骼康复训练机械臂，其特征在于，所述肩关节内旋/外旋自由度通过所述执行器、小臂外骨骼以及肘部外骨骼实现，具体是，通过所述执行器外圈的转动带动所述小臂外骨骼转动，使该小臂外骨骼产生相对于肘部外骨骼的转动，从而产生肩关节的内旋或外旋运动；所述肩关节的屈曲/伸展自由度通过所述第一电机、转向架以及第一上臂外骨骼实现；当所述第一电机带动第一上臂外骨骼转动时，使该第一上臂外骨骼与转向架之间产生相对转动，从而实现该肩关节的屈曲/伸展运动；

所述肩关节的外摆/内收自由度通过所述第二电机、转向架以及固定板实现；当第二电机转动时，带动转向架摆动，使该转向架与固定板之间产生相对转动，从而实现肩关节的外摆/内收运动。

5.如权利要求1所述外骨骼康复训练机械臂，其特征在于，所述肩关节的第二电机的轴线与所述肘关节的第三电机的轴线空间相互垂直；所述的大臂固定环的轴线与小臂固定环轴线空间垂直相交。