专利名称：康复机器人大腿长度调整装置的制作方法
技术领域：
本发明属于医疗设备技术领域，尤其是一种康复机器人大腿长度调整装置。
背景技术：
据统计，我国60岁以上的老年人已有I. 7亿，占全国人口的13%，伴随老龄化进程中明显生理衰退的就是老年人四肢的灵活性明显下降，进而对日常生活产生了种种不利影响。此外，由于各种疾病引起的肢体运动障碍的病人以及由于意外事故导致的脊髓损伤患者也在显著增加。通过医师帮助病人进行运动训练以及简单器械辅助医师对病人进行运
动训练已经远不能满足患者的要求。近年来，随着机电一体化技术的高速发展，康复机器人以其自动化、精确化以及智能化的特点开始逐渐替代人类完成一些简单的任务。目前，只有欧美等发达国家研制出了较高级的康复医疗机器人，能够帮助患者进行多种多样的主被动训练，不仅将康复医师从繁重的体力劳动中解放出来，使他们能够同时去指导多个病人进行康复训练，同时也增加了患者的运动积极性和运动强度等。然而，目前的康复设备功能单一，其应用范围仅限于局部关节的康复，没有能够实现腿部各个关节康复的集成产品，而且现有产品的智能化程度并不高。国内医疗设备自动化程度较高的大多数为进口设备，成本较高，因此只有很少一部分患者能够得到充分的治疗，大部分患者只能自己在家休养。因此，康复医疗机器人的研究不仅有助于不同病情患者的早日康复，也有助于社会的和谐和稳定发展。
发明内容
本发明的康复机器人大腿长度调整装置的目的旨在提供一种通过丝杠转动驱动燕尾槽滑块在燕尾槽导轨内发生移动，使康复机器人能够实现大腿部位伸缩以适应不同体型患者的装置。本发明所提出的一种康复机器人大腿长度调整装置，其特征在于，该装置包括大腿支撑架，大腿伸缩动力传动装置和大腿伸缩杆，其中所述大腿支撑架用于支撑所述大腿伸缩动力传动装置和所述大腿伸缩杆，其包括燕尾槽滑块I，燕尾槽导轨2，上端盖4，燕尾槽前挡板5，右端盖6，下端盖7和燕尾槽后挡板27，其中，所述燕尾槽滑块I在所述燕尾槽导轨2中滑动；上端盖4和下端盖7各自的两个端面分别与燕尾槽导轨2和右端盖6通过螺钉连接；所述燕尾槽前挡板5和燕尾槽后挡板27通过螺钉固定于所述燕尾槽导轨2的前后两端，用于限制燕尾槽滑块I的运动范围；所述大腿伸缩动力传动装置用于调节大腿长度，记录大腿的伸缩量，其包括铰链座16，电机17，电机套18，固定板销19，大腿绳轮20，电位器固定板21，电位器22，丝杠23，电位器紧固螺母35，绳端固定螺钉37，联轴器40，前套筒39，中间套41，轴承42，外套筒44和插销32，其中，电机17置于电机套18内；电机17、电机套18和前套筒39通过固定螺钉连接；所述前套筒39的一端面上设有绳端固定螺钉37 ;联轴器40—端通过键连接丝杠23，另一端与电机17的输出轴连接；轴承42嵌套于外套筒44的圆柱孔内；前套筒39、联轴器
40、中间套41、轴承42和外套筒44依次通过连接螺钉连接；固定板销19通过连接螺钉固定于中间套41上；电位器22通过电位器紧固螺母35固定于电位器固定板21上；大腿绳轮20与电位器22的转动轴固定连接；插销32与铰链座16配合固定安装于电机套18的一外端面；大腿绳分别绕于绳端固定螺钉37上、固定板销19与大腿绳轮20上；所述大腿伸缩杆用于支撑大腿伸缩动力传动装置及伸长大腿长度，其包括上扣板10,下扣板11,角钢侧板12，加强角钢13，加强板14，角钢下底板15，其中，角钢侧板12与燕尾槽滑块I通过螺钉连接；上扣板10、下扣板11、加强角钢13、加强板14、角钢下底板15和角钢侧板12焊接形成一个大腿伸缩杆，所述大腿伸缩杆通过插销32和铰链座16与所述电机套18连接。在本发明中，大腿部位的伸缩装置主要包括丝杠、丝杠方螺母、电位器、电位器固定板、燕尾槽滑块、燕尾槽导轨以及燕尾槽调整块等。丝杠螺母由丝杠固定柄固定在大腿支 撑机架上，同时大腿伸缩杆和电机以及丝杠联接成一个整体，电机转动,带动丝杠转动,丝杠方螺母不动，电机以及丝杠和大腿伸缩杆沿着燕尾槽进行轴向进给，燕尾槽导轨与燕尾槽滑块配合，并通过燕尾槽调整块调整之间的间隙，保证燕尾槽滑块运动的平行精度。与大腿伸缩杆相连的还有电位器大腿绳轮，当大腿伸缩时，大腿绳带动电位器转动，进而记录大腿伸缩的长度。由于加工和安装时的误差，燕尾槽运动轨迹和丝杠可能不平行，本装置通过使用燕尾槽调整块来消除误差，来保证整个装置的可靠性。此机构有两种限位装置，机械限位和电器限位。保证了机构运动的安全性。本发明的大腿部位调整装置采用电机驱动，装有精度较高的电位器，可以记录大腿调整的伸缩量，即使掉电也能保持记忆，并且调整后计算机能自动修改大腿杆长，不需要重新设定杆长。丝杠螺母带有两个转动轴，该转动轴与一对螺母支撑架形成圆孔配合，在丝杠伸缩时丝杠螺母可绕其转动轴转动，以调节丝杠运动方向和大腿运动方向的角度，另外，螺母支撑架分上下两部分，用螺栓连接，便于安装。本发明的大腿长度调整装置有很高的定位精度，运动直观性强，系统整体刚度大，结构实现起来较容易，驱动器和控制结构简单。
图I是本发明康复机器人大腿长度调整装置结构示意图；图2是大腿支撑架结构示意图；图3是大腿伸缩动力传动装置结构示意图；图4是大腿伸缩杆结构示意图；图5是大腿伸缩架部分爆炸视图；图6是大腿伸缩动力传动装置部分爆炸视图I ;图7是大腿伸缩动力传动装置部分爆炸视图2。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。主要元件符号说明
I-燕尾槽滑块，2-燕尾槽导轨，3-燕尾槽调整块，4-上端盖，5-燕尾槽前挡板，6-右端盖，7_下端盖,8_联接螺柱,9_端连接板,10-上扣板,11-下扣板,12-角钢侧板，13-加强角钢，14-加强板,15-角钢下底板，16-铰链座，17-电机,18-电机套，19-固定板销，20-大腿绳轮，21-电位器固定板，22-电位器，23-丝杠，24-丝杠方螺母，25-螺母下支撑架，26-螺母上支撑架，27-燕尾槽后挡板，28-侧板，29-髋关节转动轴，30-髋关节转动轴支架，31-轴承，32-插销，33-外端盖外盖，34-连接螺钉，35-电位器紧固螺母，36-固定螺钉，37-绳端固定螺钉，38-固定螺钉，39-前套筒，40-联轴器，41-中间套，42-轴承，43-轴套，44-外套筒，45-连接螺钉，46-连接螺钉。图I是本发明康复机器人大腿长度调整装置结构示意图，如图I所示，本发明康复机器人大腿长度调整装置包括大腿支撑架，大腿伸缩动力传动装置和大腿伸缩杆三个部分，其中图2是大腿支撑架的结构示意图，大腿支撑架主要用于支撑大腿伸缩动力传动装置和大腿伸缩杆。如图2所示，所述大腿支撑架包括燕尾槽滑块1，燕尾槽导轨2，燕尾槽 调整块3，上端盖4，燕尾槽前挡板5 (如图I所示)，右端盖6，下端盖7，燕尾槽后挡板27，髋关节转动轴29，髋关节转动轴支架30，轴承31，外端盖外盖33 (如图5所示)。其中，如图5所示，燕尾槽滑块I在燕尾槽导轨2中滑动，上端盖4和下端盖7各自的两个端面上分别设有三个螺纹孔，燕尾槽导轨2和右端盖6上分别设有与之使用螺钉连接的通孔；燕尾槽前挡板5和燕尾槽后挡板27上分别设有螺纹孔，燕尾槽导轨2上设有与燕尾槽前挡板5和燕尾槽后挡板27使用螺钉连接的通孔，所述燕尾槽前挡板5和燕尾槽后挡板27固定于所述燕尾槽导轨2的前后两端，用于限制燕尾槽滑块I的运动范围。燕尾槽调整块3通过螺钉与燕尾槽导轨2的上端连接，用于调整燕尾槽滑块I运动平面法线方向的间隙，以及燕尾槽滑块I运动方向侧面的间隙；外端盖外盖33通过螺钉与右端盖6连接；髋关节转动轴支架30通过螺钉将大腿支撑架与康复机器人机架固定连接，所述康复机器人机架用于支撑大腿长度调整装置；髋关节转动轴支架30还通过轴承31与髋关节转动轴29连接，当髋关节转动轴29转动时，大腿支撑架绕髋关节转动轴29转动；图3是大腿伸缩动力传动装置的结构示意图，大腿伸缩动力传动装置主要用于调节大腿长度，记录大腿的伸缩量。如图3所示，所述大腿伸缩动力传动装置主要包括联接螺柱8，铰链座16，电机17，电机套18，固定板销19，大腿绳轮20，电位器固定板21，电位器22，丝杠23，丝杠方螺母24，螺母下支撑架25，螺母上支撑架26，连接螺钉34，电位器紧固螺母35，绳端固定螺钉37，固定螺钉38，联轴器40，前套筒39，中间套41，轴承42，轴套43，夕卜套筒44，连接螺钉45，连接螺钉46和插销32，其中，螺母下支撑架25的下端设有螺纹孔，其通过连接螺柱8与下端盖7固定连接(如图2所示)；如图6所示，电机17置于电机套18内，电机17、电机套18和前套筒39通过固定螺钉38固定连接，所述前套筒39的一端面上设有绳端固定螺钉37 ;固定板销19通过连接螺钉46固定于中间套41上；联轴器40 —端通过键连接丝杠23，另一端与电机17的输出轴连接；轴承42之间设有轴套43，它们嵌套于外套筒44的圆柱孔内，轴套43用于隔离两个轴承，使丝杠转动更加平稳；前套筒39、联轴器40、中间套41、轴承42和外套筒44依次通过连接螺钉45连接。如图7所示，电位器22通过电位器紧固螺母35固定于电位器固定板21上；大腿绳轮20与电位器22的转动轴固定连接，当大腿绳轮20转动时，电位器22的转动轴转动，记录数据；丝杠23与丝杠方螺母24组成传动配合；丝杠方螺母24两端具有突出的圆柱体，其与螺母上支撑架26和螺母下支撑架25配合，以对丝杠方螺母24进行固定；电位器固定板21、螺母上支撑架26和螺母下支撑架25通过连接螺钉34固定连接。插销32与铰链座16配合固定安装于电机套18的一外端面(如图1、3所示)。将大腿绳分别绕于绳端固定螺钉37上、固定板销19与大腿绳轮20上，形成大腿绳轮20和绳之间的转动配合。图4是大腿伸缩杆结构示意图，大腿伸缩杆主要用于支撑大腿伸缩动力传动装置及伸长大腿长度。如图4所示，所述大腿伸缩杆包括端连接板9，上扣板10，下扣板11，角钢侧板12，加强角钢13，加强板14，角钢下底板15，其中，角钢侧板12的光孔与燕尾槽滑块I (燕尾槽滑块I在图2中显示)上的螺纹孔通过螺钉固定连接；上扣板10与铰链座16通过螺钉连接；端连接板9与康复机器人大腿髋关节转动动力装置连接；上扣板10、下扣板11、加强角钢13、加强板14、角钢下底板15和角钢侧板12焊接形成一个大腿伸缩杆；大腿伸缩杆通过插销32和铰链座16与大腿伸缩动力传动装置的电机套18连接(如图I所示)。
在本发明康复机器人大腿长度调整装置工作时，首先启动电机17，带动丝杠23转动，在丝杠转动的同时，丝杠方螺母24不动，燕尾槽滑块I沿着丝杠轴向移动，带动大腿伸缩杆移动。电位器固定板21上同时安装电位器22，在燕尾槽滑块I沿丝杠轴向运动的同时，通过绳子拉动绳轮20，电位器22记录大腿的伸缩量。同时由于加工和安装时的误差，燕尾槽滑块I运动轨迹和燕尾槽2可能不平行，为此通过使用燕尾槽调整块3来消除误差，来保证整个装置的可靠性，燕尾槽调整块3即可调整燕尾槽滑块I运动平面法线方向的间隙，也可调整燕尾槽滑块I运动方向侧面的间隙。同时在燕尾槽后挡板27和侧板28上都安装有行程开关，当大腿伸缩杆向前移动时，安装在侧板28的行程开关与右端盖6接触时，电机17停止转动，大腿伸缩杆停止移动。当大腿伸缩杆向后移动时，安装在燕尾槽后挡板27上的行程开关与大腿伸缩杆接触，电机17停止转动，大腿伸缩杆停止移动。大腿部位的伸缩装置设计有大腿绳轮20与电位器22配合，精度较高的电位器可以记录大腿调整的伸缩量，即使掉电也能保持记忆，并且调整后计算机能自动修改大腿杆长，不需要重新设定杆长。丝杠方螺母24带有两个转动轴，该转动轴与螺母上支撑架26和螺母下支撑架25形成的圆孔配合。连接螺柱8上部有一段光轴，该光轴与螺母下支撑架25下部的光孔配合，在丝杠23转动时，丝杠方螺母24可绕其转动轴转动，丝杠方螺母24也可绕连接螺柱8转动，丝杠方螺母24的运动形成万向运动，以调节丝杠运动方向和大腿运动方向的角度，并能消除由于加工误差可能造成的丝杠23和丝杠方螺母24之间运动的卡死现象。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种康复机器人大腿长度调整装置，其特征在于，该装置包括大腿支撑架，大腿伸缩动力传动装置和大腿伸缩杆，其中 所述大腿支撑架用于支撑所述大腿伸缩动力传动装置和所述大腿伸缩杆，其包括燕尾槽滑块(I)，燕尾槽导轨(2)，上端盖(4)，燕尾槽前挡板(5)，右端盖(6)，下端盖(7)和燕尾槽后挡板(27)，其中，所述燕尾槽滑块(I)在所述燕尾槽导轨(2)中滑动；上端盖(4)和下端盖(7)各自的两个端面分别与燕尾槽导轨(2)和右端盖(6)通过螺钉连接；所述燕尾槽前挡板(5)和燕尾槽后挡板(27)通过螺钉固定于所述燕尾槽导轨(2)的前后两端，用于限制燕尾槽滑块(I)的运动范围； 所述大腿伸缩动力传动装置用于调节大腿长度，记录大腿的伸缩量，其包括铰链座(16)，电机(17)，电机套(18)，固定板销(19),大腿绳轮(20)，电位器固定板(21)，电位器(22)，丝杠(23)，电位器紧固螺母(35)，绳端固定螺钉(37)，联轴器(40)，前套筒(39)，中间套(41)，轴承(42)，外套筒(44)和插销(32)，其中，电机(17)置于电机套(18)内；电机·(17)、电机套(18)和前套筒(39)通过固定螺钉连接；所述前套筒(39)的一端面上设有绳端固定螺钉(37);联轴器(40) —端通过键连接丝杠(23)，另一端与电机(17)的输出轴连接；轴承(42)嵌套于外套筒(44)的圆柱孔内；前套筒(39)、联轴器(40)、中间套(41)、轴承(42)和外套筒(44)依次通过连接螺钉连接；固定板销(19)通过连接螺钉固定于中间套(41)上；电位器(22)通过电位器紧固螺母(35)固定于电位器固定板(21)上；大腿绳轮(20)与电位器(22)的转动轴固定连接；插销(32)与铰链座(16)配合固定安装于电机套(18)的一外端面；大腿绳分别绕于绳端固定螺钉(37)上、固定板销(19)与大腿绳轮(20)上； 所述大腿伸缩杆用于支撑大腿伸缩动力传动装置及伸长大腿长度，其包括上扣板(10)，下扣板(11)，角钢侧板(12)，加强角钢(13)，加强板(14)，角钢下底板(15)，其中，角钢侧板(12)与燕尾槽滑块⑴通过螺钉连接；上扣板(10)、下扣板(11)、加强角钢(13)、加强板(14)、角钢下底板(15)和角钢侧板(12)焊接形成一个大腿伸缩杆，所述大腿伸缩杆通过插销(32)和铰链座(16)与所述电机套(18)连接。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述大腿支撑架还包括外端盖外盖(33)，所述外端盖外盖(33)通过螺钉与所述右端盖(6)连接。
3.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述大腿支撑架还包括髋关节转动轴(29)，髋关节转动轴支架(30)和轴承(31)，所述髋关节转动轴支架(30)通过螺钉将大腿支撑架与康复机器人机架固定连接，通过轴承(31)与髋关节转动轴(29)连接，当髋关节转动轴(29)转动时，大腿支撑架绕髋关节转动轴(29)转动。
4.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述大腿支撑架还包括燕尾槽调整块(3)，所述燕尾槽调整块(3)通过螺钉与燕尾槽导轨(2)的上端连接，用于调整燕尾槽滑块(I)运动平面法线方向的间隙和燕尾槽滑块(I)运动方向侧面的间隙。
5.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述大腿伸缩动力传动装置还包括联接螺柱(8)和螺母下支撑架(25)，所述螺母下支撑架(25)的下端通过连接螺柱(8)与下端盖(7)固定连接。
6.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述大腿伸缩动力传动装置还包括设置在轴承(42)之间的轴套(43)，所述轴套(43)用于隔离两个轴承，使丝杠转动更加平稳。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述大腿伸缩动力传动装置还包括丝杠方螺母(24)和螺母上支撑架(26)，所述丝杠方螺母(24)的两端具有突出的圆柱体，其与所述螺母上支撑架(26)和螺母下支撑架(25)配合，以对丝杠方螺母(24)进行固定。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述电位器固定板(21)、螺母上支撑架(26)和螺母下支撑架(25)通过连接螺钉固定连接。
9.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述上扣板(10)与铰链座(16)通过螺钉连接。
10.根据权利要求I所述的装置，其特征在于，所述大腿伸缩杆还包括端连接板(9)，所述端连接板(9)与康复机器人大腿髋关节转动动力装置连接。
全文摘要
本发明公开了一种康复机器人大腿长度调整装置，属于医疗设备领域。所述装置通过电机驱动丝杠转动，带动丝杠螺母转动，最终使与连接架固定的燕尾槽滑块发生移动，使康复训练时能够实现大腿部位的伸缩。所述大腿长度调整装置通过线绳拉动绳轮带动电位器转动，进而记录大腿伸缩的长度；用丝杠和螺母配合消除丝杠螺纹间隙，用可调整距离的燕尾槽调整块来调整燕尾槽滑块和燕尾槽导轨之间的配合，燕尾槽调整块即可调整燕尾槽滑块运动平面法线方向的间隙，也可调整燕尾槽滑块运动方向侧面的间隙，保证燕尾槽运动方向与丝杠传动方向始终平行。本发明定位精度高，运动直观性强，系统整体刚度大，结构实现起来较容易，驱动器和控制结构简单。
文档编号A61H1/00GK102885682SQ20121043873
公开日2013年1月23日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者侯增广, 张峰, 李鹏峰, 谭民, 程龙, 王洪波, 胡国清, 谢晓亮, 边桂彬, 陈翼雄, 胡进, 王卫群 申请人:中国科学院自动化研究所