[发明专利]一种可重构模块化柔体上肢外骨骼康复机器人

说明书

本发明涉及一种可重构模块化柔体上肢外骨骼康复机器人，包括依次连接的手握杆、腕部柔性结构、下臂气动组件、肘部柔性结构、上臂气动组件以及肩部柔性结构，所述腕部柔性结构、肘部柔性结构以及肩部柔性结构均为可变形连接件，所述下臂气动组件和所述上臂气动组件中，每一者包括并联设置的多条气动连接链，每条所述气动连接链包括串联设置并可拆卸连接的多个气动模块，本发明结构巧妙合理，通过各构件之间的配合，利用气动模块的灵活组合装配，可提高上肢外骨骼康复机器人对不同康复对象与康复需求的适应性，改善穿戴舒适性与动作柔顺性，实现灵活柔顺安全康复任务。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是指一种可重构模块化柔体上肢外骨骼康复机器人。

背景技术

上肢外骨骼康复机器人是一种模拟人体上肢动作，对具有上肢运动障碍的患者进行康复训练的新型智能设备，它将机械、控制、信息、医学等多个学科有机地融合于一体，相较于人工辅助康复具有很大的优势。对上肢外骨骼康复机器人而言，面对具有不同上肢特征与康复需求的康复对象，如何提高上肢外骨骼康复机器人对不同康复对象的适应性，改善穿戴舒适性与动作柔顺性，实现灵活柔顺安全康复，是评价上肢外骨骼康复机器人工作能力的重要指标，也是上肢外骨骼康复机器人的设计难点。

但是，目前现有上肢外骨骼康复机器人在面对人机穿戴偏差、个体体征差异与人机关节运动属性不同等带来的适用范围窄、穿戴不灵活问题时也显得束手无措，难以适应多样化的康复对象与康复需求，并且大多没有充分考虑康复机器人与人体上肢的贴合特性，不能保障穿戴舒适性与动作柔顺性，导致不能很好地实现柔顺动作。

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重构模块化柔体上肢外骨骼康复机器人，以适应多样化的康复对象与康复需求，精确、舒适、安全与高效地完成上肢辅助康复训练。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中上肢外骨骼康复机器人在面对人机穿戴偏差、个体体征差异与人机关节运动属性不同等带来的适用范围窄、穿戴不灵活问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种可重构模块化柔体上肢外骨骼康复机器人，包括依次连接的手握杆、腕部柔性结构、下臂气动组件、肘部柔性结构、上臂气动组件以及肩部柔性结构，所述腕部柔性结构、肘部柔性结构以及肩部柔性结构均为可变形连接件，所述下臂气动组件和所述上臂气动组件中，每一者包括并联设置的多条气动连接链，每条所述气动连接链包括串联设置并可拆卸连接的多个气动模块。

进一步的，所述可变形连接件包括柔性关节和连接于所述柔性关节两端的滑环A和滑环B，所述下臂气动组件一端与所述腕部柔性结构的滑环B连接，所述下臂气动组件另一端与所述肘部柔性结构的滑环A连接，所述上臂气动组件一端与所述肘部柔性结构的滑环B连接，所述上臂气动组件另一端与所述肩部柔性结构的滑环连接。

进一步的，所述腕部柔性结构、肘部柔性结构以及肩部柔性结构中，每一者的旋转角度范围为0°-180°。

进一步的，所述可变形连接件整体呈C形管状。

进一步的，所述柔性关节采用高度可压缩和可拉伸的硅弹性体制成。

进一步的，所述气动模块包括受气压变形的外部气动软体和用于约束所述外部气动软体沿非功能方向形变的约束结构，所述外部气动软体具有腔体，还包括用于受气压变形的内部气动软体，所述内部气动软体设于所述外部气动软体的腔体内，所述内部气动软体的内部设有并列布置的多条网格气道，不同所述网格气道之间互不相通。

进一步的，所述约束结构为绕所述外部气动软体的长度方向缠绕的纤维丝，所述纤维丝为刚性碳纤维丝。

进一步的，还包括非变形层，所述非变形层设于所述外部气动软体的非变形部，所述非变形层为刚性碳纤维薄层。

进一步的，所述网格气道的横截面为矩形。