[发明专利]一种新型基于差速传动的三自由度腕部康复机器人

摘要

本发明提供了一种新型基于差速传动的三自由度腕部康复机器人，包括：侧屈与侧偏运动模块、旋转运动模块和电机转速控制模块，侧屈与侧偏运动模块使用双电机差速传动用于帮助患者实现腕关节掌侧屈、背侧屈，尺侧偏和桡侧偏运动；旋转运动模块用于帮助患者腕关节的旋转和对手臂的支撑；电机转速控制模块用于控制整个机器人的侧偏模式、侧屈模式和旋转模式，使其完成训练腕关节活动的功能。本发明辅助患者进行腕部的掌屈/背屈、内翻/外翻、内收/外展三个运动自由度的运动训练，具有贴合腕部运动轨迹，结构紧凑、尺寸小、重量低，便于家庭使用，提高康复训练效率的特点。

主权项

1.一种新型基于差速传动的三自由度腕部康复机器人，其特征在于，包括：侧屈与侧偏运动模块、旋转运动模块和电机转速控制模块，其中：/n所述侧屈与侧偏运动模块用于帮助患者实现腕关节掌侧屈、背侧屈，尺侧偏和桡侧偏，包括：底座机架(1)，安放在底座上的两个直流无刷电机(2)(3)和安装在电机上的转轮(4)(5)，固定在底座上的两个转轮(6)(7)分别与转轮(4)(5)相连，固定在底座机架上的T型通轴(8)上安装有一个外侧绞盘(9)和一个内侧绞盘(10)，在两个绞盘之间分别有摩擦片(11)(12)，外侧绞盘(9)的大转轮(13)和内侧绞盘的大转轮(14)分别与转轮(6)(7)相连，从而使电机带动绞盘旋转，T型通轴(8)上的旋转板(15)上有两个与内外侧绞盘的小转轮分别相连的小带轮(16)(17)，在旋转板(15)的两边分别有导向轮(18)(19)，在旋转板的另一边上安放有手柄(20)，手柄(20)和旋转板(15)下方的大带轮(21)使用花键连接，小带轮(16)(17)与导向轮(18)(19)之间和导向轮(18)(19)与大带轮(21)之间都使用圆带(22)传动，使手柄实现转动，固定在底座机架上的摩擦轮(23)和T型通轴(8)的顶端圆盘(24)相连，控制旋转板(15)的转动；/n所述旋转运动模块用于帮助患者腕关节的旋转和对手臂的支撑，包括：固定在底座机架(1)上的滑轨机架(25)和直流无刷电机(26)，与电机相连的转轮(27)与手臂固定架(28)的外端滑轨相连，在电机转动时，放在手臂固定架(28)内端上的人的手臂随其运动；/n所述电机转速控制模块用于控制整个机器人的运动模式使其完成功能，包括：单片机控制电机(2)(3)(26)的转速和方向，当两个电机(2)(3)等速转动，带动内外侧绞盘(9)(10)一起同向运动，并且通过T型通轴(8)上的摩擦片(11)(12)使得与T型通轴(8)通过键连接的旋转板(15)扭矩突破黑色摩擦轮(23)限定的阀值，带动旋转板(15)绕T型通轴(8)旋转，同时，小带轮(16)(17)与导向轮(18)(19)和大带轮(21)之间的圆带(22)传动只能接受方向相反的扭矩，所以手柄(20)会被卡住不动，即此时为旋转板(15)和板上零件跟随绞盘(9)(10)的小转轮转动的腕关节侧偏模式；当两个电机(2)(3)等速反向转动时，绞盘(9)(10)与摩擦片(11)(12)的摩擦力相互抵消，此时无法跨越黑色摩擦轮(23)设定的阀值，旋转板(15)不做运动，而绞盘(9)(10)的小转轮带动圆带(22)经导向轮(18)(19)使大带轮(21)和手柄(20)转动，即此时为手柄转动的腕关节侧屈模式；当电机(26)转动时，带动手臂固定架(28)的外端滑轨转动，使手臂固定架(28)及人的手臂随其运动，即完成腕关节旋转模式。/n