一種轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)及使用該轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的機(jī)械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)及使用該轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]人體運動功能障礙一一因為脊柱損傷、腦卒、意外事故傷害等而造成人體的神經(jīng)受損一一已成為一種常見的疾病。通過及時而有效的康復(fù)訓(xùn)練，可以刺激大腦中樞神經(jīng)以恢復(fù)部分功能，消除由于運動神經(jīng)元損傷帶來的肢體運動功能障礙提高患者的運動能力。隨著近年來經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展，利用自動化系統(tǒng)來幫助患者康復(fù)成為了國內(nèi)外康復(fù)訓(xùn)練發(fā)展的主流。
[0003]現(xiàn)有的康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備，雖然經(jīng)過了多年發(fā)展，有些也已經(jīng)應(yīng)用于臨床治療。但在使用中仍有不足之處:
I)、康復(fù)訓(xùn)練中運動姿態(tài)曲線多是預(yù)先存入控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，因為涉及到編程的原因，修改難度大。這種數(shù)據(jù)曲線，是對大多數(shù)正常人行走步態(tài)曲線或上肢活動的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集后，經(jīng)過統(tǒng)計和分析，獲得的單一數(shù)據(jù)，是無法適用于各種病患和病情的；
2)、作為康復(fù)訓(xùn)練中的主導(dǎo)者和決策者，理療師很難學(xué)會有效操縱現(xiàn)有康復(fù)設(shè)備，更不能夠針對每個病人都及時編寫或改動步態(tài)曲線數(shù)據(jù)?？祻?fù)訓(xùn)練設(shè)備本應(yīng)該是配合理療師的治療，起輔助作用的，但現(xiàn)在卻因為操控問題而影響患者的治療進(jìn)程。
[0004]在授權(quán)公告號為CN100398273C的中國發(fā)明專利說明書中公開了一種康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有電機(jī)、機(jī)械臂及減速裝置，其中，減速裝置的輸入段與電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸向，在減速裝置和機(jī)械臂之間設(shè)有離合-阻尼器，離合-阻尼器的主動軸與減速裝置的輸出端相連，從動軸與機(jī)械臂相連，離合-阻尼器的外殼內(nèi)設(shè)有對應(yīng)與主動軸和從動軸固定連接的主動盤和從動盤，主動盤和從動盤相對設(shè)置，主動盤和從動盤的相對表面上分別設(shè)有極性相反的電極板，在主動盤和從動盤相鄰側(cè)的外殼內(nèi)壁上分別設(shè)有與其上的電極板極性一致的壁內(nèi)電極板，在外殼內(nèi)腔中填滿電流變液。
[0005]使用時，由于可以控制電極板上的電壓變化，使得主動盤和從動盤之間的電流變液發(fā)生變化，在電壓逐漸增大時，電流便也變得越來越粘稠，使得主動盤和從動盤之間的相對運動阻力逐漸增大，當(dāng)電壓大于某個設(shè)定閾值時，主動盤和從動盤之間的電流變液完全固話，主動盤和從動盤固連。這樣一來，可以控制電極板上的電壓控制離合-阻尼器處于與離合器的方式工作還是以阻尼器的方式工作。當(dāng)使用上述康復(fù)訓(xùn)練機(jī)器人的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)入阻尼訓(xùn)練模式時，電機(jī)停止工作，離合-阻尼器工作在阻尼器狀態(tài)，由于渦輪蝸桿減速裝置的自鎖特性，主動軸無法自由轉(zhuǎn)動，而從動軸可以進(jìn)行有阻尼的自由轉(zhuǎn)動，此時，患者可帶動機(jī)械臂進(jìn)行有阻尼的往復(fù)運動，通過控制外加電壓的大小，就可以準(zhǔn)確控制機(jī)械臂的阻尼。
[0006]但上述這種利用電壓控制電流變液來實現(xiàn)離合-阻尼器的阻尼大小變化，使用操作較為麻煩，且需要精確控制加載在離合-阻尼器上的電壓大小，控制精度要求較高，且對電流變液的純度等也有較高要求，使得使用上述離合-阻尼器的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，成本較高，維護(hù)檢修均較為不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的利用電壓控制電流變液來實現(xiàn)離合-阻尼器的阻尼力變化導(dǎo)致關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的技術(shù)問題；同時，本發(fā)明還提供一種使用上述轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的機(jī)械臂。
[0008]本發(fā)明所提供的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的技術(shù)方案是:轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，包括沿左右方向間隔分布的第一連接座和第二連接座，第一連接座上設(shè)有用于將轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與機(jī)械臂相鄰兩臂體中的其中一個臂體固連的第一固連部，第二連接座上設(shè)有用于將轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與所述機(jī)械臂相鄰兩臂體中的另一個臂體固連的第二固連部，第一連接座上固設(shè)有沿左右方向延伸的主軸，第二連接座轉(zhuǎn)動裝配在所述主軸上，第二連接座上固設(shè)有同軸轉(zhuǎn)動裝配在主軸上的轉(zhuǎn)動摩擦盤，主軸上沿左右方向滑動裝配有用于與轉(zhuǎn)動摩擦盤接觸摩擦配合以控制兩連接座之間轉(zhuǎn)動阻尼的滑動摩擦盤，滑動摩擦盤由設(shè)置在主軸上的直動驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動往復(fù)移動，直動驅(qū)動機(jī)構(gòu)為氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)或液壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)或電動推桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0009]所述的主軸為空心軸結(jié)構(gòu)，直動驅(qū)動結(jié)構(gòu)為安裝在所述主軸端部的所述氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的活塞桿傳動連接有滑動裝配在所述空心軸結(jié)構(gòu)的沿左右方向延伸的通孔中的傳動芯軸，傳動芯軸通過連接銷連接有滑動座，所述滑動摩擦盤固設(shè)在所述滑動座上，所述氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過傳動芯軸、滑動座驅(qū)動滑動摩擦盤沿左右方向往復(fù)滑移。
[0010]所述的主軸和第二連接座之間設(shè)有用于檢測第二連接座與主軸相對轉(zhuǎn)動角度的角度傳感器。
[0011]本發(fā)明所提供的使用上述轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的機(jī)械臂的技術(shù)方案是:機(jī)械臂，包括轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)和通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的相鄰兩臂體，轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)包括沿左右方向間隔分布的第一連接座和第二連接座，第一連接座上設(shè)有將轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與所述相鄰兩臂體中的其中一個臂體固連的第一固連部，第二連接座上設(shè)有將轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)與所述相鄰兩臂體中的另一個臂體固連的第二固連部，第一連接座上固設(shè)有沿左右方向延伸的主軸，第二連接座轉(zhuǎn)動裝配在所述主軸上，第二連接座上固設(shè)有同軸轉(zhuǎn)動裝配在主軸上的轉(zhuǎn)動摩擦盤，主軸上沿左右方向滑動裝配有用于與轉(zhuǎn)動摩擦盤接觸摩擦配合以控制兩連接座之間轉(zhuǎn)動阻尼的滑動摩擦盤，滑動摩擦盤由設(shè)置在主軸上的直動驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動往復(fù)移動，直動驅(qū)動機(jī)構(gòu)為氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)或液壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)或電動推桿驅(qū)動機(jī)構(gòu)。
[0012]所述的主軸為空心軸結(jié)構(gòu)，直動驅(qū)動結(jié)構(gòu)為安裝在所述主軸端部的所述氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)，氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)的活塞桿傳動連接有滑動裝配在所述空心軸結(jié)構(gòu)的沿左右方向延伸的通孔中的傳動芯軸，傳動芯軸通過連接銷連接有滑動座，所述滑動摩擦盤固設(shè)在所述滑動座上，所述氣壓缸驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過傳動芯軸、滑動座驅(qū)動滑動摩擦盤沿左右方向往復(fù)滑移。
[0013]所述的主軸和第二連接座之間設(shè)有用于檢測第二連接座與主軸相對轉(zhuǎn)動角度的角度傳感器。
[0014]所述的機(jī)械臂具有兩個所述的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，兩轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)分別為上、下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，通過上轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的相鄰兩臂體為機(jī)械臂安裝座和上臂體，通過下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的相鄰兩臂體為下臂體和所述的上臂體。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)中，通過直動驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動滑動摩擦盤在主軸上沿左右方向往復(fù)移動，控制滑動摩擦盤與轉(zhuǎn)動摩擦盤之間的接觸摩擦強(qiáng)度，進(jìn)而調(diào)整兩連接座之間的轉(zhuǎn)動阻尼，使得轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)可以滿足不同的康復(fù)訓(xùn)練要求，應(yīng)用范圍廣。并且，通過控制兩摩擦盤的接觸摩擦強(qiáng)度來實現(xiàn)轉(zhuǎn)動阻尼的控制調(diào)整，轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的整體結(jié)構(gòu)相對簡單，生產(chǎn)設(shè)計成本低，便于操作和維護(hù)檢修。
[0016]當(dāng)將上述的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)應(yīng)用在機(jī)械臂上時，機(jī)械臂上通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接的相鄰兩臂體可通過轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)調(diào)整量臂體之間的轉(zhuǎn)動阻尼，便于調(diào)整應(yīng)用該機(jī)械臂進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練時的訓(xùn)練阻力。
[0017]進(jìn)一步地，將主軸設(shè)計成空心軸結(jié)構(gòu)，便于將傳動芯軸布置在主軸的通孔中，一方面便于實現(xiàn)移動導(dǎo)向，另一方面也可以相對減少整個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的整體體積。
[0018]進(jìn)一步地，在主軸和第二連接座之間設(shè)有角度傳感器來檢測主軸和第二連接座的相對轉(zhuǎn)動角度。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明所提供的機(jī)械臂的一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1所示機(jī)械臂側(cè)視圖；
圖3是圖1中下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是圖1所示機(jī)械臂的氣缸控制氣路示意圖；
圖5是圖3所示控制臂的下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)作為主動機(jī)械臂的下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)應(yīng)用于康復(fù)訓(xùn)練設(shè)備時的控制原理圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1至圖4所示，一種機(jī)械臂的實施例，該實施例中的機(jī)械臂包括兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，兩轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)分別為上轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)2和下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)4，上轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)2實現(xiàn)上臂體3與機(jī)械臂安裝座I的轉(zhuǎn)動連接，下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)4用于實現(xiàn)上臂體3與下臂體5的轉(zhuǎn)動連接。
[0021]兩轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)基本相同，以下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)4為例，下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)包括沿左右方向間隔分布的第一連接座18和第二連接座22。相應(yīng)的，第一連接座18上設(shè)有將下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)4與上臂體2固連的第一固連部，第二連接座22上設(shè)有將下轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)4與下臂體5固連的第二固連部。第一連接座18上固設(shè)有沿左右方向延伸的主軸12，具體來講，第一連接座