本發(fā)明涉及一種醫(yī)療機(jī)器人，具體是用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

1、康復(fù)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展得益于信息技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是醫(yī)用機(jī)器人領(lǐng)域的多學(xué)科融合成果。隨著社會(huì)老齡化的加劇，運(yùn)動(dòng)或認(rèn)知功能障礙患者數(shù)量增加，康復(fù)機(jī)器人作為輔助康復(fù)訓(xùn)練的設(shè)備，解決了人工康復(fù)訓(xùn)練中存在的易疲勞、訓(xùn)練差異性等問(wèn)題，成為研究熱點(diǎn)。然而現(xiàn)有的康復(fù)機(jī)器人存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高、適應(yīng)性和個(gè)性化調(diào)整困難、操作難度較高等問(wèn)題。

2、并聯(lián)結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，擁有更大的剛度、更強(qiáng)的柔性、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、定位精度高、姿態(tài)調(diào)節(jié)能力優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，利于現(xiàn)階段更加多元化的加工生產(chǎn)?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)，相關(guān)研究人員已研究出多種用于軀干康復(fù)的并聯(lián)機(jī)器人，但是大多存在受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致機(jī)器人在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)無(wú)法靈活調(diào)整以及負(fù)載能力弱、剛度不高等問(wèn)題。因此，針對(duì)康復(fù)機(jī)器人在使用時(shí)提高負(fù)載能力、剛度以及靈活度的需求，提出一種用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人是十分有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服上述背景技術(shù)中的不足，提供一種用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，該機(jī)器人具有剛度高、工作空間適配程度高、使用靈活、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：該機(jī)器人包括用于由上而下穿戴在人體上的軀干外骨骼底座、軀干外骨骼上平臺(tái)以及并聯(lián)連接在所述軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的五條分支；

4、所述五條分支包括一條第一分支、兩條第二分支和兩條第三分支；

5、所述第一分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；

6、所述第二分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、第一虎克鉸、第四連桿以及第一球鉸；

7、所述第三分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的由第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、第一虎克鉸、第四連桿以及第一球鉸；

8、所述第一分支與軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的短軸上，第一分支與軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的短軸上；兩個(gè)第三分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且臨近第一分支布置，兩個(gè)第二分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且遠(yuǎn)離第一分支布置；

9、或者，所述五條分支包括一條第一分支、兩條第四分支和兩條第三分支；

10、所述第一分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；

11、所述第四分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第二虎克鉸、第一移動(dòng)副以及第二球鉸；

12、所述第三分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的由第三伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、第一虎克鉸、第四連桿以及第一球鉸；

13、所述第一分支與軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的短軸上，第一分支與軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的短軸上；兩個(gè)第三分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且臨近第一分支布置，兩個(gè)第四分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且遠(yuǎn)離第一分支布置；

14、或者，所述五條分支包括一條第一分支、兩條第二分支和兩條第五分支；

15、所述第一分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；

16、所述第二分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三連桿、第一虎克鉸、第四連桿以及第一球鉸；

17、所述第五分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第三虎克鉸、伺服電動(dòng)缸、第二up桿以及第三球鉸；

18、所述第一分支與軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的短軸上，第一分支與軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的短軸上；兩個(gè)第五分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且臨近第一分支布置，兩個(gè)第二分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且遠(yuǎn)離第一分支布置；

19、或者，所述五條分支包括一條第一分支、兩條第四分支和兩條第五分支；

20、所述第一分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的由第一伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第一連桿、由第二伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二連桿以及第三轉(zhuǎn)動(dòng)副；

21、所述第四分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第二虎克鉸、第一移動(dòng)副以及第二球鉸；

22、所述兩條第五分支包括依次連接在軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的第三虎克鉸、伺服電動(dòng)缸、第二up桿、第三球鉸；

23、所述第一分支與軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼上平臺(tái)的短軸上，第一分支與軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)位于橢圓形軀干外骨骼底座的短軸上；兩個(gè)第五分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且臨近第一分支布置，兩個(gè)第四分支對(duì)稱(chēng)于第一分支且遠(yuǎn)離第一分支布置。

24、所述軀干外骨骼上平臺(tái)與軀干外骨骼底座均由首尾相接且可拆卸的箍帶圍擋成與人體軀干相適合的橢圓形；使用時(shí)，第一分支位于使用者的背部中間位置或胸部中間位置。

25、所述五條分支在軀干外骨骼底座上的五個(gè)連接點(diǎn)，均布在軀干外骨骼底座的圓周方向，所述五條分支在軀干外骨骼上平臺(tái)上的五個(gè)連接點(diǎn)，均布在軀干外骨骼上平臺(tái)的圓周方向；且同一個(gè)分支與軀干外骨骼底座的連接點(diǎn)以及與軀干外骨骼上平臺(tái)的連接點(diǎn)上下對(duì)應(yīng)。

26、所述第一分支中的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸相互平行且垂直于第一連桿與第二連桿軸線，第二分支的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直于第三連桿軸線。

27、所述第一移動(dòng)副由第一up桿與第一ps桿滑動(dòng)配合形成。

28、所述第一分支的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副以及第三分支的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副均為驅(qū)動(dòng)副，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

29、所述第二移動(dòng)副為驅(qū)動(dòng)副，為配有一個(gè)伺服電機(jī)與一個(gè)滾珠絲桿機(jī)構(gòu)的伺服電動(dòng)缸。

30、本發(fā)明的有益效果是：

31、本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)具有緊湊便捷、低成本、靈活度高的特點(diǎn)，與現(xiàn)有的并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，具備更佳的發(fā)展前景；本發(fā)明在工作場(chǎng)景中可實(shí)現(xiàn)靈活空間定位移動(dòng)以及適應(yīng)性和個(gè)性化調(diào)整，與現(xiàn)有的軀干康復(fù)相比，負(fù)載能力強(qiáng)、剛度高、可靠性高、自適應(yīng)能力強(qiáng)、靈活度高；本發(fā)明具有驅(qū)動(dòng)器少、桿件數(shù)量少、加工精度高的優(yōu)點(diǎn)，與現(xiàn)有的軀干康復(fù)相比，是更為行之有效的軀干康復(fù)機(jī)器人方式。

技術(shù)特征：

1.一種用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：該機(jī)器人包括用于由上而下穿戴在人體上的軀干外骨骼底座(1)、軀干外骨骼上平臺(tái)(2)以及并聯(lián)連接在所述軀干外骨骼底座(1)與軀干外骨骼上平臺(tái)(2)之間的五條分支；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：所述軀干外骨骼上平臺(tái)與軀干外骨骼底座均由首尾相接且可拆卸的箍帶圍擋成與人體軀干相適合的橢圓形；使用時(shí)，第一分支(3)位于使用者的背部中間位置或胸部中間位置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：所述五條分支在軀干外骨骼底座上的五個(gè)連接點(diǎn)，均布在軀干外骨骼底座的圓周方向，所述五條分支在軀干外骨骼上平臺(tái)上的五個(gè)連接點(diǎn)，均布在軀干外骨骼上平臺(tái)的圓周方向；且同一個(gè)分支與軀干外骨骼底座(1)的連接點(diǎn)以及與軀干外骨骼上平臺(tái)(2)的連接點(diǎn)上下對(duì)應(yīng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：所述第一分支(3)中的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸相互平行且垂直于第一連桿(33)與第二連桿(36)軸線，第二分支(4)的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副(41)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線垂直于第三連桿(42)軸線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：所述第一移動(dòng)副(63)由第一up桿(62)與第一ps桿(64)滑動(dòng)配合形成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：所述第一分支(3)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(31)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副(34)以及第三分支(5)的第四轉(zhuǎn)動(dòng)副(41)均為驅(qū)動(dòng)副，由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：所述第二移動(dòng)副(34)為驅(qū)動(dòng)副，為配有一個(gè)伺服電機(jī)的伺服電動(dòng)缸(72)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種醫(yī)療機(jī)器人，具體是用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人。目的是提供一種用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，該機(jī)器人具有剛度高、工作空間適配程度高、使用靈活、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。技術(shù)方案是一種用于軀干康復(fù)的五分支四自由度并聯(lián)機(jī)器人，其特征在于：該機(jī)器人包括用于由上而下穿戴在人體上的軀干外骨骼底座、軀干外骨骼上平臺(tái)以及并聯(lián)連接在所述軀干外骨骼底座與軀干外骨骼上平臺(tái)之間的五條分支。

技術(shù)研發(fā)人員：徐靈敏,張瑩,劉善怡,賀樹(shù)祥,柴馨雪,李秦川
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8