專利名稱：具有兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及外骨骼髖關(guān)節(jié)輔助康復(fù)運(yùn)動醫(yī)療設(shè)備，具體說是一種具有兩自 由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼。
技術(shù)背景肢殘患者的關(guān)節(jié)運(yùn)動康復(fù)訓(xùn)練需要依賴于醫(yī)療康復(fù)輔助器械，傳統(tǒng)的外骨 骼醫(yī)療康復(fù)輔助器械，通常采用單自由度關(guān)節(jié)串連模式，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛性較差。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種具有兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼。 本發(fā)明的具有兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼包括底盤、底盤上固定有Y軸電機(jī)支架，X軸電機(jī)支架和齒輪支架，Y軸電機(jī)固定在Y軸電機(jī)支架上， Y軸電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與Y軸傳動機(jī)構(gòu)的輸入軸相連，Y軸傳動機(jī)構(gòu)的輸出軸與雙十 字萬向節(jié)的輸入軸相連，X軸電機(jī)固定在X軸電機(jī)支架上，X軸電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與 X軸二級傳動機(jī)構(gòu)的輸入軸相連，X軸二級傳動機(jī)構(gòu)的輸出軸與運(yùn)動齒輪的軸 相連，運(yùn)動齒輪與固定在齒輪支架上的固定齒輪嚙合，運(yùn)動齒輪的軸線與X軸 電機(jī)軸線平行，運(yùn)動齒輪的一側(cè)固定有套筒，套筒的軸線與運(yùn)動齒輪的軸線垂 直，雙十字萬向節(jié)的輸出軸穿越套筒，其伸出端與外骨骼支架相連，上述的運(yùn) 動齒輪和固定齒輪的齒數(shù)相同。使用時(shí)，將外骨骼支架綁在患者髖關(guān)節(jié)處，Y軸電機(jī)通過Y軸傳動機(jī)構(gòu)帶 動雙十字萬向節(jié)旋轉(zhuǎn)，利用雙十字萬向節(jié)的輸出軸帶動外骨骼支架繞Y軸轉(zhuǎn)動， X軸電機(jī)經(jīng)過X軸二級傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動運(yùn)動齒輪環(huán)繞固定齒輪旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，運(yùn)動 齒輪又通過套筒帶動雙十字萬向節(jié)的輸出軸繞X軸擺動，從而實(shí)現(xiàn)使外骨骼支 架既繞Y軸旋轉(zhuǎn)又繞X軸擺動，滿足人體髖關(guān)節(jié)屈/伸和內(nèi)收/外展兩自由度的 醫(yī)療康復(fù)訓(xùn)練。兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼具有兩個(gè)自由度，為了便于利用計(jì)算機(jī) 控制外骨骼支架繞X軸和Y軸的旋轉(zhuǎn)角度，可在X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的輸出 軸上分別安裝角度傳感器。本發(fā)明利用雙十字萬向節(jié)，結(jié)構(gòu)緊湊，控制方便，通過對X軸電機(jī)和Y軸 電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度伺服控制，可實(shí)現(xiàn)人體髖關(guān)節(jié)兩自由度運(yùn)動，本發(fā)明的外骨骼 可以作為髖關(guān)節(jié)肌肉萎縮或者殘疾人士的醫(yī)療康復(fù)輔助器械。


圖1是兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼結(jié)構(gòu)三維示意圖； 圖2是兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼平面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是雙十字萬向節(jié)輸入輸出軸夾角關(guān)系圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合結(jié)附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。參照圖1、圖2，本發(fā)明具有兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼包括底盤1、 底盤1上固定有Y軸電機(jī)支架3， X軸電機(jī)支架13和齒輪支架7， Y軸電機(jī)2 固定在Y軸電機(jī)支架3上，X軸電機(jī)12固定在X軸電機(jī)支架13上，這里，X 軸電機(jī)和Y軸電機(jī)可以采用伺服電機(jī)，便于實(shí)現(xiàn)角度控制。圖示實(shí)例中，Y軸 電機(jī)2的轉(zhuǎn)軸上固定帶輪4，雙十字萬向節(jié)9的輸入軸23固定帶輪6，帶輪4 和帶輪帶輪6通過皮帶5相連。X軸二級傳動機(jī)構(gòu)包括帶輪14，皮帶15，帶輪 16，帶輪17，皮帶18和帶輪20，帶輪14固定在X軸電機(jī)12的轉(zhuǎn)軸上，帶輪 16和帶輪17同軸相連，帶輪14與帶輪16通過皮帶15相連，帶輪17與帶輪 20通過皮帶18相連，帶輪20與運(yùn)動齒輪21同軸固定。運(yùn)動齒輪21與固定在齒輪支架7上的固定齒輪19嚙合，運(yùn)動齒輪21的軸 線與X軸電機(jī)軸線平行，運(yùn)動齒輪21的一側(cè)固定有套筒22，套筒22的軸線與 運(yùn)動齒輪的軸線垂直，雙十字萬向節(jié)9的輸出軸26穿越套筒22,其伸出端與 外骨骼支架11相連。上述的運(yùn)動齒輪21和固定齒輪19的齒數(shù)相同，這樣可以 保證雙十字萬向節(jié)9的輸入軸23與雙十字萬向節(jié)中間軸8形成的輸入角和雙十 字萬向節(jié)的輸出軸26與雙十字萬向節(jié)中間軸8夾角形成的輸出角相等(如圖3 所示)，實(shí)現(xiàn)外骨骼支架11和雙十字萬向節(jié)9的輸入軸23以相同的轉(zhuǎn)速繞Y軸 旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1. 具有兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼，其特征在于包括底盤(1)、底盤(1)上固定有Y軸電機(jī)支架(3)，X軸電機(jī)支架(13)和齒輪支架(7)，Y軸電機(jī)(2)固定在Y軸電機(jī)支架(3)上，Y軸電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸與Y軸傳動機(jī)構(gòu)的輸入軸相連，Y軸傳動機(jī)構(gòu)的輸出軸與雙十字萬向節(jié)(9)的輸入軸(23)相連，X軸電機(jī)(12)固定在X軸電機(jī)支架(13)上，X軸電機(jī)(12)的轉(zhuǎn)軸與X軸二級傳動機(jī)構(gòu)的輸入軸相連，X軸二級傳動機(jī)構(gòu)的輸出軸與運(yùn)動齒輪(21)的軸相連，運(yùn)動齒輪(21)與固定在齒輪支架(7)上的固定齒輪(19)嚙合，運(yùn)動齒輪(21)的軸線與X軸電機(jī)軸線平行，運(yùn)動齒輪(21)的一側(cè)固定有套筒(22)，套筒(22)的軸線與運(yùn)動齒輪的軸線垂直，雙十字萬向節(jié)(9)的輸出軸(26)穿越套筒(22)，其伸出端與外骨骼支架(11)相連，上述的運(yùn)動齒輪(21)和固定齒輪(19)的齒數(shù)相同。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動的外骨骼，其特征 是在X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的輸出軸上分別安裝有角度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明的兩自由度髖關(guān)節(jié)輔助運(yùn)動外骨骼利用雙十字萬向節(jié)，通過對X軸電機(jī)和Y軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度控制，可實(shí)現(xiàn)外骨骼輔助患者進(jìn)行髖關(guān)節(jié)屈伸和內(nèi)收/外展兩自由度運(yùn)動訓(xùn)練。這種結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的髖關(guān)節(jié)外骨骼相比，結(jié)構(gòu)新穎，輕便靈巧，便于穿戴。將外骨骼固定在患者髖關(guān)節(jié)外側(cè)，并由安裝在旋轉(zhuǎn)副上的角度傳感器獲取患者髖關(guān)節(jié)運(yùn)動參數(shù)，可通過計(jì)算機(jī)對X軸和Y軸電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度控制，帶動患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。
文檔編號A61F2/50GK101254147SQ20081006088
公開日2008年9月3日 申請日期2008年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月25日
發(fā)明者煜 張, 張佳帆, 李澤松, 寅 楊, 楊燦軍, 董亦鳴, 鄧美英, 鷹 陳 申請人:浙江大學(xué)