本發(fā)明涉及外骨骼機(jī)器人，尤其涉及一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、在醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域中，外骨骼機(jī)器人可以通過感知、控制和執(zhí)行系統(tǒng)與人體進(jìn)行物理和信息交互，從而增強(qiáng)或輔助人體的運(yùn)動(dòng)能力，能夠替代康復(fù)醫(yī)師完成對(duì)病人的康復(fù)訓(xùn)練，避免了康復(fù)醫(yī)師繁重的體力康復(fù)訓(xùn)練任務(wù)。

2、現(xiàn)有的上肢外骨骼機(jī)器人大多都是被動(dòng)式訓(xùn)練，且存在驅(qū)動(dòng)剛性較大、裝置復(fù)雜以及肌肉超負(fù)荷等問題，具體表現(xiàn)為：

3、1.驅(qū)動(dòng)方式單一：現(xiàn)有的上肢外骨骼機(jī)器人多為單一剛性電機(jī)驅(qū)動(dòng)，難以保證多關(guān)節(jié)進(jìn)行最適角度康復(fù)運(yùn)動(dòng)，無法將驅(qū)動(dòng)力矩準(zhǔn)確應(yīng)用到具體部位；

4、2.肌肉負(fù)荷過載：肌肉長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行循環(huán)康復(fù)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生大量乳酸導(dǎo)致乳酸堆積引起肌肉酸痛，康復(fù)時(shí)間因此大打折扣；

5、3.產(chǎn)品個(gè)性化不足：同用戶具有不同的身高、體重等生理參數(shù)，若統(tǒng)一使用同一種內(nèi)設(shè)程序輔助用戶進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，平均會(huì)浪費(fèi)及其動(dòng)能約20％，同時(shí)還會(huì)減慢用戶康復(fù)效率約17％，從而難以達(dá)到最佳康復(fù)治療效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，以解決上述技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，包括軀干和兩個(gè)肢體，所述軀干由軀干組件和兩個(gè)肩部組件組成，兩個(gè)所述肩部組件分別位于軀干組件兩側(cè)肩部，所述肢體由手部組件、下臂組件、上臂組件和臂部全包覆式氣囊組件組成，所述臂部全包覆式氣囊組件安裝于下臂組件和上臂組件的內(nèi)側(cè)，所述手部組件、下臂組件、上臂組件和肩部組件之間的相鄰處分別安裝有一個(gè)關(guān)節(jié)組件。

3、優(yōu)選的，所述軀干組件包括背板和兩個(gè)左右分布的柔性背心，所述柔性背心位于背板前側(cè)，所述柔性背心腋部固定連接有腋下氣囊，所述背板和柔性背心的腰部固定連接有兩個(gè)背心側(cè)邊固定帶，所述背板和柔性背心的肩部固定連接有背心肩部固定帶，兩個(gè)所述柔性背心的前側(cè)固定連接有兩個(gè)背心前側(cè)固定帶。

4、優(yōu)選的，所述肩部組件包括肩胛骨活動(dòng)板，所述肩胛骨活動(dòng)板通過合頁(yè)活動(dòng)連接在背板兩側(cè)肩部，所述肩胛骨活動(dòng)板前側(cè)固定連接有y-z面擺動(dòng)舵機(jī)，所述y-z面擺動(dòng)舵機(jī)上固定連接有肩臂連接桿。

5、優(yōu)選的，所述上臂組件包括上臂節(jié)板，所述上臂節(jié)板頂部通過螺栓固定連接有上臂上連接板，所述上臂上連接板和肩臂連接桿通過關(guān)節(jié)組件相互連接，所述上臂節(jié)板底部通過螺栓固定連接有上臂下連接板。

6、優(yōu)選的，所述下臂組件包括下臂上節(jié)板，所述下臂上節(jié)板頂部通過螺栓固定連接有下臂上連接板，所述下臂上連接板和上臂下連接板通過關(guān)節(jié)組件相互連接，所述下臂上節(jié)板底部通過螺栓固定連接有下臂下節(jié)板，所述下臂下節(jié)板底部通過螺栓固定連接有下臂下連接板。

7、優(yōu)選的，所述手部組件包括握桿座，所述握桿座底部固定連接有手握桿，所述手握桿頂部通過螺栓固定連接有腕部關(guān)節(jié)連接板，所述腕部關(guān)節(jié)連接板和下臂下連接板通過關(guān)節(jié)組件相互連接。

8、優(yōu)選的，所述關(guān)節(jié)組件由齒輪圈、三個(gè)行星齒輪、行星齒輪架、電機(jī)固定蓋、伺服電機(jī)和角度傳感器保護(hù)蓋組成。

9、優(yōu)選的，所述臂部全包覆式氣囊組件由上臂覆蓋氣囊、肘部柔性氣囊和下臂覆蓋氣囊組成，所述肘部柔性氣囊固定連接在上臂覆蓋氣囊和下臂覆蓋氣囊之間，所述上臂覆蓋氣囊兩側(cè)分別固定連接有上臂卡扣卡座端和上臂卡扣按扣端，所述上臂覆蓋氣囊接縫處通過上臂卡扣卡座端和上臂卡扣按扣端固定連接，所述肘部柔性氣囊兩側(cè)分別固定連接有肘部卡扣帶環(huán)基座和肘部卡扣帶鉤基座，所述肘部柔性氣囊接縫處通過肘部卡扣帶環(huán)基座和肘部卡扣帶鉤基座固定連接，所述下臂覆蓋氣囊兩側(cè)分別固定連接有下臂卡扣卡座端和下臂卡扣按扣端，所述下臂覆蓋氣囊接縫處通過下臂卡扣卡座端和下臂卡扣按扣端固定連接，所述上臂覆蓋氣囊外側(cè)固定連接有上臂固定座，所述上臂覆蓋氣囊通過上臂固定座固定連接在上臂節(jié)板上，所述下臂覆蓋氣囊外側(cè)固定連接有下臂固定座，所述下臂覆蓋氣囊通過下臂固定座固定連接在下臂上節(jié)板上。

10、與相關(guān)技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人具有如下

11、有益效果：

12、1、通過利用主控機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)內(nèi)部仿生肌肉氣囊和腋下氣囊組件工作，當(dāng)用戶在康復(fù)過程中由于肌肉長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行循環(huán)康復(fù)運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致乳酸堆積引起肌肉酸痛時(shí)，可以調(diào)整為靜態(tài)模式，通過驅(qū)動(dòng)仿生肌肉氣囊充放氣，可規(guī)律性壓迫用戶臂部肌肉，從而達(dá)到按摩的效果，緩解肌肉酸痛，腋下氣囊充氣程度對(duì)應(yīng)患肢與軀干圍合角度，通過控制腋下氣囊不同充氣程度實(shí)現(xiàn)多角度理療效果。

13、2、剛?cè)狁詈鲜酵夤趋罊C(jī)器人可以通過剛性驅(qū)動(dòng)和柔性協(xié)調(diào)搭配實(shí)現(xiàn)身體姿態(tài)和臂部動(dòng)作精細(xì)控制，通過上肢外骨骼與剛性組件配合，構(gòu)建多電機(jī)驅(qū)動(dòng)與上肢運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的基本轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)一般步行的高效助力，同時(shí)配合仿生肌肉氣囊代償發(fā)力，實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練下臂部姿態(tài)的精細(xì)化控制和肘關(guān)節(jié)角度隨動(dòng)精細(xì)調(diào)節(jié)能力。

14、3、通過可打開的背心連接扣帶和左右環(huán)抱式的左右柔性背心用于貼合用戶胸腹部和腰背部位置，構(gòu)成u型圍抱狀背負(fù)系統(tǒng)，且內(nèi)部空心結(jié)構(gòu)可容納用戶軀干部，肩帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便用戶穿戴，保持背負(fù)系統(tǒng)隨用戶身體姿態(tài)跟隨運(yùn)動(dòng)并始終保持良好承重性能，而且背負(fù)系統(tǒng)承重時(shí)，受力可通過肩帶，柔性背心傳遞至腰部進(jìn)而傳遞至腿部，使肩部負(fù)重減輕，在保證機(jī)械結(jié)構(gòu)良好的人機(jī)匹配前提下，更好應(yīng)用于日?？祻?fù)訓(xùn)練場(chǎng)景。

技術(shù)特征：

1.一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，包括軀干和兩個(gè)肢體，所述軀干由軀干組件(4)和兩個(gè)肩部組件(5)組成，兩個(gè)所述肩部組件(5)分別位于軀干組件(4)兩側(cè)肩部，所述肢體由手部組件(1)、下臂組件(2)、上臂組件(3)和臂部全包覆式氣囊組件(8)組成，所述臂部全包覆式氣囊組件(8)安裝于下臂組件(2)和上臂組件(3)的內(nèi)側(cè)，所述手部組件(1)、下臂組件(2)、上臂組件(3)和肩部組件(5)之間的相鄰處分別安裝有一個(gè)關(guān)節(jié)組件(7)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，所述軀干組件(4)包括背板(41)和兩個(gè)左右分布的柔性背心(42)，所述柔性背心(42)位于背板(41)前側(cè)，所述柔性背心(42)腋部固定連接有腋下氣囊(6)，所述背板(41)和柔性背心(42)的腰部固定連接有兩個(gè)背心側(cè)邊固定帶(44)，所述背板(41)和柔性背心(42)的肩部固定連接有背心肩部固定帶(43)，兩個(gè)所述柔性背心(42)的前側(cè)固定連接有兩個(gè)背心前側(cè)固定帶(45)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，所述肩部組件(5)包括肩胛骨活動(dòng)板(51)，所述肩胛骨活動(dòng)板(51)通過合頁(yè)活動(dòng)連接在背板(41)兩側(cè)肩部，所述肩胛骨活動(dòng)板(51)前側(cè)固定連接有y-z面擺動(dòng)舵機(jī)(52)，所述y-z面擺動(dòng)舵機(jī)(52)上固定連接有肩臂連接桿(53)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，所述上臂組件(3)包括上臂節(jié)板(31)，所述上臂節(jié)板(31)頂部通過螺栓固定連接有上臂上連接板(33)，所述上臂上連接板(33)和肩臂連接桿(53)通過關(guān)節(jié)組件(7)相互連接，所述上臂節(jié)板(31)底部通過螺栓固定連接有上臂下連接板(32)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，所述下臂組件(2)包括下臂上節(jié)板(21)，所述下臂上節(jié)板(21)頂部通過螺栓固定連接有下臂上連接板(22)，所述下臂上連接板(22)和上臂下連接板(32)通過關(guān)節(jié)組件(7)相互連接，所述下臂上節(jié)板(21)底部通過螺栓固定連接有下臂下節(jié)板(23)，所述下臂下節(jié)板(23)底部通過螺栓固定連接有下臂下連接板(24)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，所述手部組件(1)包括握桿座(11)，所述握桿座(11)底部固定連接有手握桿(12)，所述手握桿(12)頂部通過螺栓固定連接有腕部關(guān)節(jié)連接板(13)，所述腕部關(guān)節(jié)連接板(13)和下臂下連接板(24)通過關(guān)節(jié)組件(7)相互連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，所述關(guān)節(jié)組件(7)由齒輪圈(71)、三個(gè)行星齒輪(72)、行星齒輪架(73)、電機(jī)固定蓋(74)、伺服電機(jī)(75)和角度傳感器保護(hù)蓋(76)組成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，其特征在于，所述臂部全包覆式氣囊組件(8)由上臂覆蓋氣囊(81)、肘部柔性氣囊(82)和下臂覆蓋氣囊(83)組成，所述肘部柔性氣囊(82)固定連接在上臂覆蓋氣囊(81)和下臂覆蓋氣囊(83)之間，所述上臂覆蓋氣囊(81)兩側(cè)分別固定連接有上臂卡扣卡座端(811)和上臂卡扣按扣端(812)，所述上臂覆蓋氣囊(81)接縫處通過上臂卡扣卡座端(811)和上臂卡扣按扣端(812)固定連接，所述肘部柔性氣囊(82)兩側(cè)分別固定連接有肘部卡扣帶環(huán)基座(821)和肘部卡扣帶鉤基座(822)，所述肘部柔性氣囊(82)接縫處通過肘部卡扣帶環(huán)基座(821)和肘部卡扣帶鉤基座(822)固定連接，所述下臂覆蓋氣囊(83)兩側(cè)分別固定連接有下臂卡扣卡座端(831)和下臂卡扣按扣端(832)，所述下臂覆蓋氣囊(83)接縫處通過下臂卡扣卡座端(831)和下臂卡扣按扣端(832)固定連接，所述上臂覆蓋氣囊(81)外側(cè)固定連接有上臂固定座(813)，所述上臂覆蓋氣囊(81)通過上臂固定座(813)固定連接在上臂節(jié)板(31)上，所述下臂覆蓋氣囊(83)外側(cè)固定連接有下臂固定座(833)，所述下臂覆蓋氣囊(83)通過下臂固定座(833)固定連接在下臂上節(jié)板(21)上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種剛?cè)狁詈鲜椒律夤趋揽祻?fù)機(jī)器人，涉及外骨骼機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括軀干和兩個(gè)肢體，所述軀干由軀干組件和兩個(gè)肩部組件組成，兩個(gè)所述肩部組件分別位于軀干組件兩側(cè)肩部，所述肢體由手部組件、下臂組件、上臂組件和臂部全包覆式氣囊組件組成，所述臂部全包覆式氣囊組件安裝于下臂組件和上臂組件的內(nèi)側(cè)，所述手部組件、下臂組件、上臂組件和肩部組件之間的相鄰處分別安裝有一個(gè)關(guān)節(jié)組件；本申請(qǐng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，便于穿戴，驅(qū)動(dòng)多樣化，同時(shí)可以將外骨骼機(jī)器人從運(yùn)動(dòng)模式調(diào)整為靜態(tài)模式，使得用戶可根據(jù)疲勞狀況進(jìn)行休息，有利于康復(fù)訓(xùn)練。

技術(shù)研發(fā)人員：萬歡,楊政,甘霖,劉星語,徐州,劉禹,曾新星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：萬歡
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17