[发明专利]一种多自由度并联式康复机器人关节

说明书

本发明公开一种多自由度并联式康复机器人关节，其包括：肩部件，肘部件，固定安装到肩部件的滚珠丝杠和驱动电机的传动件，以及包括第一万向节、弹簧以及第二万向节的连接件，滚珠丝杠上设有轴向往复运动的滑块；弹簧一端通过第一万向节转动连接到滑块，另一端通过第二万向节转动连接到肘部件；传动件和连接件数量相同；若干个连接件沿肩部件和肘部件连接处周向均匀分布；驱动电机与滚珠丝杠联动，促使滑块沿滚珠丝杠轴向往复运动，对弹簧提供沿长度方向的拉伸和压缩的力，在两个万向节的转动配合下，带动肘部件产生旋转力矩以实现沿多个自由度的关节驱动，具有响应速度快、防止产生刚性挤压磨损、有效增加单关节活动度、提高安全性的优点。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，本发明涉及一种多自由度并联式康复机器人关节。

背景技术

外骨骼式上肢康复机器人关节以单自由度的旋转关节串联为主，单关节的活动受限，串联式集成度不足。目前国内外存在采用三气缸的驱动关节连接方式的并联式机器人关节的设计，例如郭盛、马可、王向阳在北京交通大学学报上发表的论文“新型可穿戴上肢康复机构的设计与分析”，文中，机械臂关节的相对运动由肘部与肩部气缸的相对运动产生，气缸驱动伸缩也实现肘关节屈伸运动。但是，采用气缸驱动方式，行程短，实现的关节角度变化范围小，关节活动范围小，运动精度低，响应时间长，不能够实现即时高精度的角度调整，按照预定的轨迹设计进行活动。气缸驱动还属于刚性连接，对于不同的患者适应性差，气缸控制的响应时间长导致关节的安全性低，无法及时的对特殊情况进行处理。

现有技术还存在采用万向节式的气缸连接方式，易出现在姿态调整时的关节振动，产生一定的不稳定性。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种多自由度并联式康复机器人关节，用于解决现有康复机器人关节串联式集成不足以及并联式气缸控制精度低、响应时间长的技术问题，响应速度快，防止产生刚性挤压磨损，有效增加单关节活动度，提高安全性。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供一种多自由度并联式康复机器人关节，其包括：

肩部件，其用于固定和容纳肩部；

肘部件，其用于容纳臂部；

传动件，其包括固定安装到所述肩部件的滚珠丝杠和驱动电机，所述滚珠丝杠上设有轴向往复运动的滑块；以及，

连接件，其包括第一万向节、弹簧以及第二万向节，所述弹簧一端通过所述第一万向节转动连接到所述滑块，所述弹簧另一端通过所述第二万向节转动连接到所述肘部件；

其中，所述传动件和所述连接件分别包括数量匹配的若干个；若干个所述连接件沿所述肩部件和所述肘部件连接处外侧周向均匀分布并形成一容纳肘部的空腔；

所述驱动电机与所述滚珠丝杠联动，所述驱动电机的转动，带动所述滚珠丝杠转动，促使所述滑块沿所述滚珠丝杠轴向往复运动，从而对所述弹簧提供沿长度方向的拉伸和压缩的力，在所述第一万向节和所述第二万向节的转动配合下，进而带动所述肘部件产生旋转力矩以实现沿多个自由度方向的关节驱动。

优选的是，若干个所述连接件的若干个所述弹簧之间的弹簧系数和长度分别不同。

优选的是，所述肩部件包括平行的第一固定板和第二固定板以及固定连接到所述第一固定板与所述第二固定板之间的第一连接板；所述肘部件包括平行的第三固定板和第四固定板以及固定连接到所述第三固定板和所述第四固定板之间的第二连接板；

其中，所述滚珠丝杠固定安装到所述第一固定板与所述第二固定板之间，所述驱动电机固定安装到所述第一固定板；

所述弹簧另一端通过所述第二万向节转动连接到所述第三固定板；