一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块的制作方法

1.本实用新型涉及康复医疗器械技术领域，具体为一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块。


背景技术：

2.外骨骼康复机器人是一种新型康复设备，它能够辅助运动功能受损的患者进行自主的康复训练。在使用外骨骼康复机器人的过程中，机械臂上的接受腔将患者的肢体局部包络起来，一方面将机械臂的辅助力传递给患肢，另一方面检测患肢和机械臂之间接触力的变化。机器人的控制器依据此接触力的变化识别患者的运动意图，继而给患者提供所预期的运动助力。因此，接受腔的设计对外骨骼康复机器人使用过程中的舒适性有重要影响。从功能上看，接受腔和力传感器组成一个典型的力交互模块，需要在保证患者舒适性的前提下实现患肢和机械臂之间作用力的双向传递。稳定可靠的力传递要求接受腔的刚度越大越好，然而，为了适应不同患肢的尺寸，接受腔的固定面又要连续可调节。
3.为了实现机器人的柔顺运动与对患者运动意图的精准识别，接受腔需要能够良好地将患者肢体与机械臂之间的微小作用力传递给力传感器的同时适应不同患者的肢体尺寸。传统医疗设备上的织物绑带尽管能够适应不同的肢体尺寸，但其并不能精确而可靠地传递患者肢体与机械臂的微小作用力。为此，我们提出一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，实现适应不同尺寸肢体的同时传递肢体与机械臂之间的微小作用力。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，包括与机器人固定的传感器模块，与肢体固定的接受腔，所述接受腔包括底座、绑带、弹性支撑片以及衬垫，所述弹性支撑片固定在底座上，所述绑带夹在底座与弹性支撑片之间，所述衬垫内侧与患者的肢体接触，并固定在底座、绑带或弹性支撑片上。
6.优选的，所述底座与弹性支撑片之间采用卡扣、铆钉或螺钉固定。
7.优选的，所述衬垫通过魔术贴与弹性支撑片内壁连接。
8.优选的，所述衬垫采用按扣或螺钉方式与弹性支撑片连接。
9.优选的，所述弹性支撑片采用工程塑料或弹簧钢薄片制成。
10.优选的，所述传感器模块与接受腔之间采用可滑动的方式连接，所述接受腔可沿传感器模块滑动至患者肢体关节运动中心与机器人关节运动中心对准的位置。
11.优选的，所述传感器模块固定在直线导轨的滑块上，所述接受腔固定在直线导轨的滑轨上，所述滑块可沿导轨滑动。
12.优选的，所述传感器模块包括力传感器、连接板、直线导轨与安装块，所述力传感器一侧与机器人连杆固连，另一侧通过连接板与直线导轨中的滑块连接，所述直线导轨中
的滑轨通过安装块与底座相连。
13.与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
14.将具有一定刚性的弹性支撑片与柔性的绑带、衬垫结合，在保证患者使用舒适性的同时能够精确传递患者与机器人的交互力；传感器模块与连接支架间设有直线导轨，能够自动消除患者肢体与机器人连杆间的运动不匹配。结构简单紧凑。
附图说明
15.图1为本实用新型结构示意图。
16.图中：1、力传感器；2、连接板；3、直线导轨；4、安装块；5、底座；6、绑带；7、弹性支撑片；8、衬垫。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.如图1所示，一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，包括与机器人固定的传感器模块，与肢体固定的接受腔。接受腔由底座5、绑带6、弹性支撑片7以及衬垫8组成，底座5与弹性支撑片7通过螺钉固定，绑带6夹在底座5与弹性支撑片7之间，衬垫8内侧与患者的肢体接触，并且通过魔术贴与弹性支撑片7内壁连接。
19.实际使用时，通过拉紧绑带6使弹性支撑片7发生变形并将衬垫8与患者肢体压紧，实现对患者肢体的充分包裹。其中弹性支撑片7具有一定刚性，同时能够实现一定程度上的变形，具体到本实施例中弹性支撑片7选用弹簧钢薄片；弹性支撑片7可以采用其他材料代替，如工程塑料。
20.传感器模块包括力传感器1、连接板2、直线导轨3与安装块4，力传感器1一侧与机器人连杆固连，另一侧通过连接板2与直线导轨3中的滑块连接，直线导轨3中的滑轨通过安装块4与底座5相连。安装块4与底座5可以合并为同一个零件；底座5与弹性支撑片7可以采用卡扣、铆钉等其他方式连接；衬垫8可以采用其他方式与弹性支撑片7连接，如按扣或螺钉；衬垫8可以与底座5或者绑带6而不是弹性支撑片7连接。
21.当患者具有运动的意图时，其肢体将与连接支架产生相互作用力，作用力通过弹性支撑片7最终传递至力传感器1内，力传感器1产生力信号并传输至机器人的控制器中使机器人产生符合患者意图的动作，此外当患者肢体关节运动中心与机器人关节运动中心没有对准时，机器人的运动与患者肢体的运动会存在不匹配，此时会在连接支架处产生沿患者肢体方向的作用力，该作用力会推动接受腔沿直线导轨3运动，直至患者肢体的运动与机器人的运动重新匹配。
22.本实用新型将具有一定刚性的弹性支撑片7与柔性的绑带6、衬垫8结合，在保证患者使用舒适性的同时能够精确传递患者与机器人的交互力；传感器模块与连接支架间设有直线导轨3，能够自动消除患者肢体与机器人连杆间的运动不匹配。结构简单紧凑。
23.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，
可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，包括与机器人固定的传感器模块，与肢体固定的接受腔，其特征在于：所述接受腔包括底座(5)、绑带(6)、弹性支撑片(7)以及衬垫(8)，所述弹性支撑片(7)固定在底座(5)上，所述绑带(6)夹在底座(5)与弹性支撑片(7)之间，所述衬垫(8)内侧与患者的肢体接触，并固定在底座(5)、绑带(6)或弹性支撑片(7)上。2.根据权利要求1所述的一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，其特征在于：所述底座(5)与弹性支撑片(7)之间采用卡扣、铆钉或螺钉固定。3.根据权利要求1所述的一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，其特征在于：所述衬垫(8)通过魔术贴与弹性支撑片(7)内壁连接。4.根据权利要求1所述的一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，其特征在于：所述衬垫(8)采用按扣或螺钉方式与弹性支撑片(7)连接。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，其特征在于：所述弹性支撑片(7)采用工程塑料或弹簧钢薄片制成。6.根据权利要求1所述的一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，其特征在于：所述传感器模块与接受腔之间采用可滑动的方式连接，所述接受腔可沿传感器模块滑动至患者肢体关节运动中心与机器人关节运动中心对准的位置。7.根据权利要求6所述的一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，其特征在于：所述传感器模块固定在直线导轨(3)的滑块上，所述接受腔固定在直线导轨(3)的滑轨上，所述滑块可沿导轨滑动。8.根据权利要求7所述的一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，其特征在于：所述传感器模块包括力传感器(1)、连接板(2)、直线导轨(3)与安装块(4)，所述力传感器(1)一侧与机器人连杆固连，另一侧通过连接板(2)与直线导轨(3)中的滑块连接，所述直线导轨(3)中的滑轨通过安装块(4)与底座(5)相连。

技术总结
本实用新型涉及康复医疗器械技术领域，具体为一种具备尺寸调节功能的外骨骼力交互模块，包括与机器人固定的传感器模块，与肢体固定的接受腔，所述接受腔包括底座、绑带、弹性支撑片以及衬垫，所述弹性支撑片固定在底座上，所述绑带夹在底座与弹性支撑片之间，所述衬垫内侧与患者的肢体接触，并固定在底座、绑带或弹性支撑片上。本实用新型将具有一定刚性的弹性支撑片与柔性的绑带、衬垫结合，在保证患者使用舒适性的同时能够精确传递患者与机器人的交互力；传感器模块与连接支架间设有直线导轨，能够自动消除患者肢体与机器人连杆间的运动不匹配。结构简单紧凑。结构简单紧凑。结构简单紧凑。


技术研发人员：柳锴 何杰 宋雨桐 熊蔡华 孙容磊
受保护的技术使用者：湖北英特搏智能机器有限公司
技术研发日：2021.02.23
技术公布日：2021/12/21