專利名稱：康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可對(duì)各種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的力學(xué)性能進(jìn)行定量測(cè)試的標(biāo)定測(cè)試裝置，尤其涉及一種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人是幫助中風(fēng)等運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷病人進(jìn)行主、被動(dòng)訓(xùn)練的智能化裝置，運(yùn)動(dòng)速度和輸出牽引力(或阻尼力)是康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的主要參數(shù)指標(biāo)。現(xiàn)在的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模式多為速度控制或力度控制。在康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中病人肌肉痙攣或是關(guān)節(jié)位置變化等原因會(huì)引起負(fù)載阻抗的變化，這就要求康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人能夠適應(yīng)這種阻抗的變化，盡可能的輸出穩(wěn)定的速度或是力度，提高康復(fù)效率和保證康復(fù)安全。由于康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人是近幾年才開(kāi)始研究的新技術(shù)，因此尚未有康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人標(biāo)定測(cè)試裝置的研究。本發(fā)明針對(duì)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人研發(fā)的需要，設(shè)計(jì)了一種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的標(biāo)定測(cè)試裝置，該裝置可對(duì)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人末端的每一維運(yùn)動(dòng)速度和每一維力分別進(jìn)行標(biāo)定測(cè)試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)Ω鞣N康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的力學(xué)性能進(jìn)行定量測(cè)試的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置，主要在于測(cè)試康復(fù)機(jī)器人的康復(fù)臂的運(yùn)動(dòng)速度和輸出牽引力。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置，包括三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)，其特征在于，在三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)上設(shè)有支架，在支架上設(shè)有皮帶主動(dòng)輪和皮帶被動(dòng)輪且皮帶主動(dòng)輪和皮帶被動(dòng)輪分別與支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在皮帶主動(dòng)輪和皮帶被動(dòng)輪上套設(shè)有皮帶，在皮帶上設(shè)有三維腕力傳感器，在皮帶主動(dòng)輪上連接有直流電機(jī)，在皮帶被動(dòng)輪上連接有測(cè)速電機(jī)。所述的三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)包括升降機(jī)構(gòu)，在升降機(jī)構(gòu)上設(shè)有U形架且U形架的U形底部與升降機(jī)構(gòu)連接，在U形架上設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)，在第一步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上連接有第一蝸桿且第一蝸桿嚙合有第一蝸輪，在U形架的兩個(gè)直臂之間設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)盤(pán)支架， 在轉(zhuǎn)盤(pán)支架上設(shè)有左旋轉(zhuǎn)軸和右旋轉(zhuǎn)軸，所述的左旋轉(zhuǎn)軸和右旋轉(zhuǎn)軸分別與U形架的兩個(gè)直臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接且左旋轉(zhuǎn)軸與第一蝸輪連接，在轉(zhuǎn)盤(pán)支架上還設(shè)有第二步進(jìn)電機(jī)，在第二步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上連接有第二蝸桿且第二蝸桿嚙合有第二蝸輪，在第二蝸輪的轉(zhuǎn)軸上連接有轉(zhuǎn)盤(pán)，所述支架設(shè)在轉(zhuǎn)盤(pán)上。本發(fā)明的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的標(biāo)定測(cè)試裝置有以下優(yōu)點(diǎn)
1.標(biāo)定測(cè)試裝置有三個(gè)自由度可調(diào)節(jié)，可適應(yīng)于不同機(jī)構(gòu)的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的標(biāo)定測(cè)試。2.在簡(jiǎn)單測(cè)速的基礎(chǔ)上，加入了存在阻尼力情況下的測(cè)試。使用直流電機(jī)產(chǎn)生可控的阻尼力，真實(shí)的再現(xiàn)實(shí)際康復(fù)環(huán)境，提高了標(biāo)定測(cè)試的有效性。


圖1是本發(fā)明的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置的A-A剖視圖。圖3是本發(fā)明的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置的姿態(tài)調(diào)整的示意圖。
具體實(shí)施例方式一種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置，包括三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)，其特征在于， 在三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)上設(shè)有支架4，在支架4上設(shè)有皮帶主動(dòng)輪10和皮帶被動(dòng)輪11且皮帶主動(dòng)輪10和皮帶被動(dòng)輪11分別與支架4轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在皮帶主動(dòng)輪10和皮帶被動(dòng)輪11上套設(shè)有皮帶6，在皮帶6上設(shè)有三維腕力傳感器5，在皮帶主動(dòng)輪10上連接有直流電機(jī)9， 在皮帶被動(dòng)輪11上連接有測(cè)速電機(jī)8。所述的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置，其特征在于，所述的三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)包括升降機(jī)構(gòu)1，在升降機(jī)構(gòu)1上設(shè)有U形架2且U形架2 的U形底部與升降機(jī)構(gòu)1連接，在U形架2上設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)7，在第一步進(jìn)電機(jī)7的輸出軸上連接有第一蝸桿12且第一蝸桿12嚙合有第一蝸輪13，在U形架2的兩個(gè)直臂之間設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)盤(pán)支架3，在轉(zhuǎn)盤(pán)支架3上設(shè)有左旋轉(zhuǎn)軸15和右旋轉(zhuǎn)軸16，所述的左旋轉(zhuǎn)軸15和右旋轉(zhuǎn)軸16分別與U形架2的兩個(gè)直臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接且左旋轉(zhuǎn)軸 15與第一蝸輪13連接，在轉(zhuǎn)盤(pán)支架3上還設(shè)有第二步進(jìn)電機(jī)19，在第二步進(jìn)電機(jī)19的輸出軸上連接有第二蝸桿18且第二蝸桿18嚙合有第二蝸輪17，在第二蝸輪17的轉(zhuǎn)軸上連接有轉(zhuǎn)盤(pán)14，所述支架4設(shè)在轉(zhuǎn)盤(pán)14上。本發(fā)明中的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的標(biāo)定測(cè)試裝置為三個(gè)自由度姿態(tài)可調(diào)節(jié)，可根據(jù)被測(cè)量機(jī)器人的實(shí)際情況調(diào)節(jié)本裝置的高度，角度以及可以根據(jù)不同帶測(cè)量的需求調(diào)整本裝置的俯仰角等。本發(fā)明的底部為升降機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)上裝有直流步進(jìn)電機(jī)，可以垂直上下調(diào)節(jié)。升降機(jī)構(gòu)上安裝有U型架，U型架可帶動(dòng)安裝在其上的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行俯仰角的運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)也安裝有蝸輪蝸桿副，可以帶動(dòng)安裝在其上的標(biāo)定組件進(jìn)行周向運(yùn)動(dòng)。標(biāo)定組件由支架、皮帶、皮帶主動(dòng)輪、皮帶從動(dòng)輪、直流電機(jī)、測(cè)速電機(jī)以及安裝在皮帶中心的三維腕力傳感器組成。當(dāng)測(cè)量康復(fù)機(jī)器人的輸出力時(shí)，將皮帶主動(dòng)輪周向固定，即固定皮帶及其上的三維腕力傳感器，將康復(fù)機(jī)器人的機(jī)械臂末端垂直固定在三維腕力傳感器上(可通過(guò)通用的法蘭盤(pán))，啟動(dòng)康復(fù)機(jī)器人，即可通過(guò)三維腕力傳感器的輸出得到康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的X、Y、Z 方向的輸出力。測(cè)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的輸出速度時(shí)，解開(kāi)皮帶主動(dòng)輪上的周向固定，調(diào)整標(biāo)定測(cè)試裝置的姿態(tài)，使得皮帶的運(yùn)動(dòng)方向與待測(cè)康復(fù)機(jī)器人的機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)方向一致，將康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的機(jī)械臂末端垂直固定在三維腕力傳感器上，啟動(dòng)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人，通過(guò)記錄考察測(cè)速電機(jī)的輸出即可得到康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的輸出速度。為了測(cè)試康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的阻抗適應(yīng)情況，讓皮帶主動(dòng)輪上的直流電機(jī)產(chǎn)生設(shè)定的阻尼力，再次測(cè)量測(cè)速電機(jī)的輸出， 考察被測(cè)康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的抗干擾能力。
權(quán)利要求
1.一種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置，包括三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)，其特征在于，在三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)上設(shè)有支架(4)，在支架(4)上設(shè)有皮帶主動(dòng)輪(10)和皮帶被動(dòng)輪(11)且皮帶主動(dòng)輪(10)和皮帶被動(dòng)輪(11)分別與支架(4)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在皮帶主動(dòng)輪(10)和皮帶被動(dòng)輪(11)上套設(shè)有皮帶(6)，在皮帶(6)上設(shè)有三維腕力傳感器(5)，在皮帶主動(dòng)輪(10) 上連接有直流電機(jī)(9 )，在皮帶被動(dòng)輪(11)上連接有測(cè)速電機(jī)(8 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置，其特征在于，所述的三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)包括升降機(jī)構(gòu)(1 )，在升降機(jī)構(gòu)(1)上設(shè)有U形架(2)且U形架(2)的U形底部與升降機(jī)構(gòu)(1)連接，在U形架(2 )上設(shè)有第一步進(jìn)電機(jī)(7 )，在第一步進(jìn)電機(jī)(7 )的輸出軸上連接有第一蝸桿(12)且第一蝸桿(12)嚙合有第一蝸輪(13)，在U形架(2)的兩個(gè)直臂之間設(shè)有轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)盤(pán)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)盤(pán)支架(3)，在轉(zhuǎn)盤(pán)支架(3)上設(shè)有左旋轉(zhuǎn)軸 (15)和右旋轉(zhuǎn)軸(16)，所述的左旋轉(zhuǎn)軸(15)和右旋轉(zhuǎn)軸(16)分別與U形架(2)的兩個(gè)直臂轉(zhuǎn)動(dòng)連接且左旋轉(zhuǎn)軸(15)與第一蝸輪(13 )連接，在轉(zhuǎn)盤(pán)支架(3 )上還設(shè)有第二步進(jìn)電機(jī) (19)，在第二步進(jìn)電機(jī)(19)的輸出軸上連接有第二蝸桿(18)且第二蝸桿(18)嚙合有第二蝸輪(17)，在第二蝸輪(17)的轉(zhuǎn)軸上連接有轉(zhuǎn)盤(pán)(14)，所述支架(4)設(shè)在轉(zhuǎn)盤(pán)(14)上。
全文摘要
一種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置，其特征在于，在三維姿態(tài)調(diào)整臺(tái)上設(shè)有支架，在支架上設(shè)有皮帶主動(dòng)輪和皮帶被動(dòng)輪且皮帶主動(dòng)輪和皮帶被動(dòng)輪分別與支架轉(zhuǎn)動(dòng)連接，在皮帶主動(dòng)輪和皮帶被動(dòng)輪上套設(shè)有皮帶，在皮帶上設(shè)有三維腕力傳感器，在皮帶主動(dòng)輪上連接有直流電機(jī)，在皮帶被動(dòng)輪上連接有測(cè)速電機(jī)。本發(fā)明的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人性能的標(biāo)定測(cè)試裝置有以下優(yōu)點(diǎn)標(biāo)定測(cè)試裝置有三個(gè)自由度可調(diào)節(jié)，可適應(yīng)于不同機(jī)構(gòu)的康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的標(biāo)定測(cè)試；在簡(jiǎn)單測(cè)速的基礎(chǔ)上，使用直流電機(jī)產(chǎn)生可控的阻尼力，真實(shí)的再現(xiàn)實(shí)際康復(fù)環(huán)境，提高了標(biāo)定測(cè)試的有效性。
文檔編號(hào)A61H1/00GK102327174SQ20111030138
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者吳娟, 吳常鋮, 宋愛(ài)國(guó), 崔建偉, 李會(huì)軍, 李建清, 柯欣, 王楠 申請(qǐng)人:東南大學(xué)