一種基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，它包括機(jī)架、電機(jī)、關(guān)節(jié)、繞線裝置和柔繩，關(guān)節(jié)的箱體和繞線裝置分別與機(jī)架固定連接，電機(jī)通過聯(lián)軸器與繞線裝置連接；柔繩纏繞在繞線裝置上，并且在由繞線裝置引出后，柔繩的兩端分別與關(guān)節(jié)的固定輪固定連接。本實(shí)用新型在精確實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的同時(shí)，較大程度地減輕了外骨骼康復(fù)治療裝置的重量，減輕患者的負(fù)擔(dān)。
【專利說明】一種基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及ー種人體運(yùn)動(dòng)輔助裝置，尤其涉及一種康復(fù)外骨骼中基于柔繩傳動(dòng)的柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于四肢疾病患者，包括意外傷害、中風(fēng)等，科學(xué)的康復(fù)訓(xùn)練治療對(duì)于最大限度的恢復(fù)四肢靈活性有著非常重要的意義。目前許多研究者已經(jīng)根據(jù)生物外骨骼的思路制出了一種機(jī)械外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置，并逐步取代傳統(tǒng)的醫(yī)師治療。
[0003]現(xiàn)有的機(jī)械外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置存在ー個(gè)共同的改進(jìn)之處:由于采用齒輪ー類的傳動(dòng)方式，電機(jī)和傳動(dòng)裝置必須被固定在機(jī)械外骨骼上，使得患者在佩戴康復(fù)訓(xùn)練裝置時(shí)必須承受較大的負(fù)重。由于速度的突變，齒輪ー類的傳動(dòng)也使得康復(fù)訓(xùn)練裝置在工作時(shí)不可避免的對(duì)人體產(chǎn)生一定的剛性沖擊。大的負(fù)重和沖擊必會(huì)對(duì)四肢的康復(fù)效果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供ー種基于柔繩傳動(dòng)的機(jī)械外骨骼關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置包括機(jī)架、電機(jī)、關(guān)節(jié)、繞線裝置和柔繩，關(guān)節(jié)的箱體和繞線裝置分別與機(jī)架固定連接，電機(jī)通過聯(lián)軸器與繞線裝置連接；柔繩纏繞在繞線裝置上，并且在由繞線裝置引出后，柔繩的兩端分別與關(guān)節(jié)的固定輪固定連接。
[0007]進(jìn)ー步地，本實(shí)用新型還包括第一導(dǎo)管和第二導(dǎo)管，所述第一導(dǎo)管的一端和第二導(dǎo)管的一端分別與機(jī)架固定連接，第一導(dǎo)管的另一端和第二導(dǎo)管的另一端分別與關(guān)節(jié)固定連接；柔繩由所述繞線裝置引出后，柔繩的一端在與所述關(guān)節(jié)的固定輪固定連接之前先穿過第一導(dǎo)管，柔繩的另一端在與所述關(guān)節(jié)的固定輪固定連接之前先穿過第二導(dǎo)管。
[0008]進(jìn)ー步地，本實(shí)用新型還包括第一預(yù)緊裝置和第二預(yù)緊裝置，第一預(yù)緊裝置、第二預(yù)緊裝置分別與機(jī)架固定連接，所述第一預(yù)緊裝置用于對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第一導(dǎo)管之間的部分施加張緊力，所述第二預(yù)緊裝置用于對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第二導(dǎo)管之間的部分施加張緊カ。
[0009]進(jìn)ー步地，本實(shí)用新型所述第一預(yù)緊裝置和第二預(yù)緊裝置均設(shè)有導(dǎo)輪，柔繩經(jīng)由第一預(yù)緊裝置和第二預(yù)緊裝置的導(dǎo)輪的槽，所述第一預(yù)緊裝置通過第一預(yù)緊裝置的導(dǎo)輪的槽對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第一導(dǎo)管之間的部分施加張緊力，所述第二預(yù)緊裝置通過第二預(yù)緊裝置的導(dǎo)輪的槽對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第二導(dǎo)管之間的部分施加張緊力。
[0010]進(jìn)ー步地，本實(shí)用新型所述關(guān)節(jié)還包括扭簧，扭簧的一端與關(guān)節(jié)的其中一個(gè)箱體固定連接，扭簧的另一端與關(guān)節(jié)的固定輪固定連接。[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0012]本實(shí)用新型將柔繩傳動(dòng)巧妙地運(yùn)用于外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置中，其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎，想法獨(dú)特，控制精確，為康復(fù)訓(xùn)練裝置的改進(jìn)提供了一種新的方向。
[0013]本實(shí)用新型通過結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，克服了現(xiàn)有技術(shù)的外骨骼康復(fù)治療裝置的缺點(diǎn)。本實(shí)用新型通過將柔繩纏繞在繞線裝置上，并且在由繞線裝置引出后，柔繩的兩端分別與關(guān)節(jié)的固定輪固定連接，使柔繩、繞線裝置、電機(jī)和關(guān)節(jié)構(gòu)成基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，使得原本固定在外骨骼上的電機(jī)和傳動(dòng)裝置與外骨骼分離，在精確實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的同時(shí)，較大程度地減輕了外骨骼康復(fù)治療裝置的重量，減輕患者的負(fù)擔(dān)。除此之外，本實(shí)用新型在關(guān)節(jié)的固定輪上加入扭簧，扭簧能夠抗剛性沖擊且抵消裝置的一部分自重，使治療效果更佳。同時(shí)，本實(shí)用新型屬于模塊化設(shè)計(jì)，可靈活運(yùn)用于不同患者的不同關(guān)節(jié)的治療裝置中。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，體積小，應(yīng)用范圍廣，可大大減輕病患負(fù)重，起到更好的治療效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)俯視示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的預(yù)緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實(shí)用新型的關(guān)節(jié)及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)分解示意圖；
[0017]圖中，2.第一預(yù)緊裝置、3.第二預(yù)緊裝置、4.關(guān)節(jié)、5.第一軸承座、6.第二軸承座、7.電機(jī)固定板、8.聯(lián)軸器、9.繞線裝置、10.柔繩、11.電機(jī)、12.導(dǎo)管固定板、13.第一導(dǎo)管、14.第二導(dǎo)管、15.關(guān)節(jié)固定底板、16.機(jī)架、17.底座、18.軸、19.導(dǎo)輪、20.壓簧、21.第一箱體、22.扭簧、23.第一固定螺釘、24.第二固定螺釘、25.固定輪、26.滾動(dòng)軸承、27.卡簧、28.第二箱體。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖進(jìn)ー步說明本實(shí)用新型。
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置主要包括機(jī)架16、關(guān)節(jié)4、繞線裝置9、電機(jī)11和柔繩10。
[0020]如圖3所示，本實(shí)用新型的關(guān)節(jié)4包括第一箱體21、第一固定螺釘23、第二固定螺釘24、固定輪25、滾動(dòng)軸承26、卡簧27和第二箱體28。滾動(dòng)軸承26套于固定輪25上并通過卡簧27定位。
[0021]作為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，本實(shí)用新型的關(guān)節(jié)4還可包括扭簧22。扭簧22的一端與關(guān)節(jié)4的第一箱體21 (或第二箱體28)固定連接，扭簧22的另一端與關(guān)節(jié)4的固定輪25固定連接。固定輪25轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)扭簧22扭轉(zhuǎn)，其扭轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的扭矩可抵消關(guān)節(jié)4的一部分自重并抵抗剛性沖擊。
[0022]在圖1中，關(guān)節(jié)固定板15與機(jī)架16固定連接，關(guān)節(jié)4與關(guān)節(jié)固定底板15固定連接。繞線裝置9的一端與第一軸承座5固定連接，且第一軸承座5與機(jī)架16固定連接，繞線裝置9的另一端與第二軸承座6固定連接，且第二軸承座6與機(jī)架16固定連接。電機(jī)11與電機(jī)固定板7固定連接，且電機(jī)固定板7與機(jī)架16固定連接，電機(jī)11的軸與繞線裝置9的軸通過聯(lián)軸器8固定連接。柔繩10纏繞在繞線裝置9上，柔繩10的兩端分別與關(guān)節(jié)4的固定輪25固定連接。作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，柔繩10的一端可通過第一固定螺釘23與固定輪25固定連接，柔繩10的另一端可通過第二固定螺釘24與固定輪25固定連接。
[0023]作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，本實(shí)用新型還進(jìn)一歩包括第一導(dǎo)管13和第二導(dǎo)管14。第一導(dǎo)管13的一端可通過導(dǎo)管固定板12與機(jī)架16固定連接(即將導(dǎo)管固定板12與機(jī)架16固定連接，并將第一導(dǎo)管13的一端與導(dǎo)管固定板12固定連接)，第一導(dǎo)管12的另一端與關(guān)節(jié)4固定連接。同樣，第二導(dǎo)管14的一端可通過導(dǎo)管固定板12與機(jī)架16固定連接，第二導(dǎo)管14的另一端與關(guān)節(jié)4固定連接。柔繩10纏繞在繞線裝置9上，柔繩10的一端穿過第一導(dǎo)管13后與固定輪25固定連接，柔繩10的另一端穿過第二導(dǎo)管14后與固定輪25固定連接。第一導(dǎo)管13和第二導(dǎo)管14可用于對(duì)柔繩10在導(dǎo)管固定板12和關(guān)節(jié)4之間的部分進(jìn)行長度的限定，防止柔繩10在工作過程中松動(dòng)或打滑，影響工作效果。
[0024]如圖2所示，本實(shí)用新型還包括第一預(yù)緊裝置2和第二預(yù)緊裝置3。第一預(yù)緊裝置
2、第二預(yù)緊裝置3分別與機(jī)架16固定連接。柔繩10經(jīng)由第一預(yù)緊裝置2、第二預(yù)緊裝置3時(shí)，第一預(yù)緊裝置2可以對(duì)柔繩10在繞線裝置9與第一導(dǎo)管13之間的部分施加張緊力，第ニ預(yù)緊裝置3則可以對(duì)柔繩10在繞線裝置9與第二導(dǎo)管14之間的部分施加張緊カ。張緊力可使柔繩10在傳動(dòng)過程中始終處于張緊狀態(tài)，避免因摩擦カ過小而導(dǎo)致柔繩10出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，影響傳動(dòng)精度。作為本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式，可在第一預(yù)緊裝置2和第二預(yù)緊裝置3中分別設(shè)有導(dǎo)輪19，并使柔繩10經(jīng)由第一預(yù)緊裝置2和第二預(yù)緊裝置3的導(dǎo)輪19的槽，由此使第一預(yù)緊裝置2通過第一預(yù)緊裝置2的導(dǎo)輪19的槽對(duì)柔繩10在繞線裝置9與第一導(dǎo)管13之間的部分施加張緊力，第二預(yù)緊裝置3通過第二預(yù)緊裝置3的導(dǎo)輪19的槽對(duì)柔繩10在繞線裝置9與第二導(dǎo)管14之間的部分施加張緊力。
[0025]本實(shí)用新型的工作過程如下:
[0026]將本實(shí)用新型基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的關(guān)節(jié)4固定于患者所使用的各種外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置上，并對(duì)本實(shí)用新型裝置的控制器下達(dá)控制命令，患者的患病部分即可在本裝置的帶動(dòng)下進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。具體如下:關(guān)節(jié)4的固定輪25可通過多種方式與外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置連接，例如:鍵連接、聯(lián)軸器連接、螺釘固定等。電機(jī)11正轉(zhuǎn)帶動(dòng)繞線裝置9正轉(zhuǎn)，繞線裝置9上所纏繞的柔繩10在繞線裝置9的帶動(dòng)進(jìn)一步卷繞在繞線裝置9，柔繩10帶動(dòng)固定輪25正轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與固定輪25的一端連接的外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置正轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)患者四肢做伸展運(yùn)動(dòng)，反之，電機(jī)11反轉(zhuǎn)帶動(dòng)繞線裝置9反轉(zhuǎn)，繞線裝置9上所纏繞的柔繩10在繞線裝置9的帶動(dòng)下退出繞線裝置9，柔繩10帶動(dòng)固定輪25反轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)與固定輪25的一端連接的外骨骼康復(fù)訓(xùn)練裝置反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)患者四肢做蜷縮運(yùn)動(dòng)。本實(shí)用新型工作過程中，通過第一預(yù)緊裝置2和第二預(yù)緊裝置3對(duì)柔繩10施加張緊力。本實(shí)用新型工作前，通過調(diào)節(jié)第一預(yù)緊裝置2和第二預(yù)緊裝置3之間的相對(duì)距離預(yù)先設(shè)定柔繩10的張緊力，柔繩10運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一預(yù)緊裝置2的軸18和第二預(yù)緊裝置3的軸18將通過軸18上所套壓簧20的壓縮和伸長調(diào)節(jié)兩個(gè)導(dǎo)輪19的間距，從而調(diào)節(jié)施加給柔繩10的張緊力，使柔繩10在傳動(dòng)過程中不會(huì)因摩擦力過小而與繞線裝置9產(chǎn)生滑動(dòng)。同時(shí)，本實(shí)用新型エ作時(shí)，固定輪25轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)扭簧22扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)カ矩，該扭轉(zhuǎn)カ矩可在康復(fù)訓(xùn)練裝置的速度方向突變時(shí)抵抗其沖擊性，達(dá)到柔性且保護(hù)人體的作用。本實(shí)用新型通過采用柔繩傳動(dòng)的方式和扭簧等柔性元件，大大減輕了康復(fù)訓(xùn)練裝置的質(zhì)量和慣量，且使康復(fù)訓(xùn)練裝置柔性抗沖擊，能夠使康復(fù)訓(xùn)練裝置達(dá)到更可觀的治療效果。
【權(quán)利要求】
1.一種基于柔繩傳動(dòng)的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:包括機(jī)架、電機(jī)、關(guān)節(jié)、繞線裝置和柔繩，關(guān)節(jié)的箱體和繞線裝置分別與機(jī)架固定連接，電機(jī)通過聯(lián)軸器與繞線裝置連接；柔繩纏繞在繞線裝置上，并且在由繞線裝置引出后，柔繩的兩端分別與關(guān)節(jié)的固定輪固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:還包括第一導(dǎo)管和第ニ導(dǎo)管，所述第一導(dǎo)管的一端和第二導(dǎo)管的一端分別與機(jī)架固定連接，第一導(dǎo)管的另一端和第二導(dǎo)管的另一端分別與關(guān)節(jié)固定連接；柔繩由所述繞線裝置引出后，柔繩的一端在與所述關(guān)節(jié)的固定輪固定連接之前先穿過第一導(dǎo)管，柔繩的另一端在與所述關(guān)節(jié)的固定輪固定連接之前先穿過第二導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:還包括第一預(yù)緊裝置和第二預(yù)緊裝置，第一預(yù)緊裝置、第二預(yù)緊裝置分別與機(jī)架固定連接，所述第一預(yù)緊裝置用于對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第一導(dǎo)管之間的部分施加張緊力，所述第二預(yù)緊裝置用于對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第二導(dǎo)管之間的部分施加張緊力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:所述第一預(yù)緊裝置和第二預(yù)緊裝置均設(shè)有導(dǎo)輪，柔繩經(jīng)由第一預(yù)緊裝置和第二預(yù)緊裝置的導(dǎo)輪的槽，所述第一預(yù)緊裝置通過第一預(yù)緊裝置的導(dǎo)輪的槽對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第一導(dǎo)管之間的部分施加張緊力，所述第二預(yù)緊裝置通過第二預(yù)緊裝置的導(dǎo)輪的槽對(duì)柔繩在所述繞線裝置與第二導(dǎo)管之間的部分施加張緊カ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:所述關(guān)節(jié)還包括扭簧，扭簧的一端與關(guān)節(jié)的其中一個(gè)箱體固定連接，扭簧的另一端與關(guān)節(jié)的固定輪固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外骨骼柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:所述關(guān)節(jié)還包括扭簧，扭簧的一端與關(guān)節(jié)的其中一個(gè)箱體固定連接，扭簧的另一端與關(guān)節(jié)的固定輪固定連接。
【文檔編號(hào)】A61H1/02GK203408211SQ201320371465
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】楊燦軍, 任志華, 郁新, 吳燕, 畢千, 范景昌 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)