一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构的制作方法_2

文档序号:9917500阅读:来源:国知局
轴、关节轴支撑轴承一、关节轴支撑轴承二和关节卡簧构成,其中第一光电编码器通过螺钉固定在第一编码器支撑板上,第一编码器支撑板通过螺钉固定在肩收展关节第二侧板上,肩收展关节第一侧板、肩收展关节端盖、肩收展关节第二侧板、关节轴支撑轴承一、关节轴支撑轴承二、关节卡簧及通过螺钉固定连接的肩收展关节关节轴的肩收展关节固定板共同构成了肩收展关节,其中关节轴支撑轴承一、关节轴支撑轴承二分别和肩收展关节第一侧板、肩收展关节第二侧板相应轴承配合段的孔为过盈配合,关节轴支撑轴承一、关节轴支撑轴承二共同支撑关节轴,和关节轴相应轴段为过盈配合,支撑关节轴的旋转,肩收展关节端盖和关节卡簧分别对关节轴支撑轴承一、关节轴支撑轴承二予以轴向限位,其中第一联轴器通过螺钉连接关节轴伸出轴和光电编码器伸出轴,可以用肩收展关节锁死螺钉锁定肩关节收展运动在标准位置,当不锁定肩关节收展关节在标准位置时,在人体上肢运动过程中,人体上肢带动编码器旋转,以检测人体肩关节收展的运动学信息,从而构成盂肱关节收展关节装置。
[0015]—种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构盂肱关节屈伸关节装置,包括屈伸关节侧板一、屈伸关节侧板二、屈伸关节端盖、第二联轴器、第二编码器支撑板、第二光电编码器、屈伸关节板、关节轴、关节轴承一、关节轴承二、关节卡簧和肩关节屈伸关节标准位置锁定螺钉构成,第二光电编码器通过螺钉固定在第二编码器支撑板上,第二编码器支撑板通过螺钉固定在屈伸关节侧板一,屈伸关节侧板一、屈伸关节侧板二、屈伸关节端盖、关节轴承一、关节轴承二、卡簧及通过螺钉固定连接的关节轴的屈伸关节板共同组成了肩关节屈伸关节机构,其中关节轴承一、关节轴承二分别和肩屈伸关节第一侧板、肩屈伸关节第二侧板相应轴承配合段的孔为过盈配合,关节轴承一、关节轴承二支撑关节轴,和关节轴为过盈配合,支撑关节轴的旋转,屈伸关节端盖和关节卡簧分别对关节轴承一、关节轴承二予以限位,其中第二联轴器连接第二光电编码器伸出轴和关节轴,可以用肩关节屈伸关节标准位置锁定螺钉锁定肩部关节屈伸关节在标准位置,当不锁定锁定肩关节屈伸关节在标准位置时,上肢外骨骼跟随人体上肢上臂的运动,编码器显示人体肩部盂肱关节屈伸的运动信息,从而构成了盂肱关节屈伸关节装置。
[0016]一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构三转动检测机构,包括盂肱关节收展关节装置、连接弯板、盂肱关节屈伸关节装置和盂肱关节旋转转动关节装置构成,连接弯板通孔通过螺栓组连接盂肱关节收展关节装置的肩收展关节第一侧板、肩收展关节第二侧板上,连接弯板槽孔通过螺栓组连接盂肱关节屈伸关节装置的屈伸关节侧板一、屈伸关节侧板二上,作为肩关节屈伸关节机构的基础件,盂肱关节屈伸关节装置和盂肱关节旋转转动关节装置通过盂肱关节屈伸关节装置的屈伸关节板和盂肱关节旋转转动关节装置的穿戴机构固定板用螺栓组相连接,屈伸关节板上打有通孔,可以方便调节穿戴机构的位置,从而构成了三转动检测机构,该三转动检测机构中盂肱关节收展关节装置、盂肱关节屈伸关节装置和盂肱关节旋转转动关节装置的三转动副轴线在空间交与一点,对应于人体上肢盂肱关节内收/外展,前屈/后伸,旋内/旋外的三个旋转运动,并且在三转动检测机构中,在盂肱关节收展关节装置和盂肱关节屈伸关节装置锁定在标准位置时,盂肱关节收展关节装置、盂肱关节屈伸关节装置和盂肱关节旋转转动关节装置能两两相会垂直,从而构成了三转动检测机构。
[0017]一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构,包括三移动检测机构,三转动检测机构,T型连接板构成,三转动检测机构肩收展关节固定板通过螺栓组固定于三移动检测机构T型连接板,T型连接板开有槽孔和通孔,有利于通过调节肩收展关节固定板的高度来适应不同身高和臂长的人体,肩收展关节固定板还可以调节相对于T型连接板的固定位置以适应不同胖瘦的人进行人体运动信息的检测,三移动检测机构的第一转动关节固定板一支撑板通过螺栓组和T型连接板的一端开有通孔固连,第一转动关节固定板一支撑板上固连位置有通孔,目的为和T型连接板的一段开有通孔在该方向长度可调并固连,即构成了一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构。
[0018]本发明与现有技术相比,具有以下优点及突出性效果:
[0019]本发明的一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构,具有六个自由度,具体为具有沿着坐标轴的三个平移运动和对应于人体上肢盂肱关节内收/外展,前屈/后伸,旋内/旋外的三个旋转运动,在人体上肢上臂穿戴该外骨骼机构进行运动时,从理论机构自由度分析的条件上讲,该机构对人体上臂肱骨的空间运动没有任何限制,从实际机械结构层面上讲,该外骨骼机构在充分考虑理论力学、仿生学和外骨骼运动学等相关知识的条件下,在人体康复需要的正常运动范内,对人体上肢肩部盂肱关节的运动没有干涉。
[0020]本发明的技术效果是:人体上肢上臂带动外骨骼机构作随动运动过程中,通过在第一导轨移动副装置安装的第一位移传感器、第二导轨移动副装置安装的第二位移传感器、第三导轨移动副装置安装的第三位移传感器、盂肱关节收展关节装置安装的第一光电编码器、盂肱关节屈伸关节装置安装的第二光电编码器和盂肱关节旋转转动关节装置安装的第三光电编码器检测人体上肢肩部盂肱关节的运动信息。本发明带来的有益效果是在人体上肢上臂正确紧致穿戴外骨骼机构后,外骨骼机构与人体上肢上臂构成运动恰定的封闭运动链,通过运动学正解能够精确采集肩部盂肱关节旋转中心位置和对应该位置时盂肱关节的姿态,即是获得非常精确的人体上肢肩部盂肱关节运动信息。
[0021]本发明公开的一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构,还具有外骨骼机构旋转中心和人体盂肱关节旋转中心易对中、结构简单紧凑、重量轻、能适应不同操作的身高和臂长。
【附图说明】
[0022]图1为人体右侧上肢肩部骨骼示意图
[0023]图2为人体右侧上肢肩部骨骼结构示意图
[0024]图3为人体右侧上肢肩部简化运动学模型示意图
[0025]图4为刚体一般运动学模型示意图
[0026]图5为支撑支架
[0027]图6为第一导轨移动副装置
[0028]图7为第二导轨移动副装置
[0029]图8为第三导轨移动副装置
[0030]图9为三移动检测机构
[0031]图10为三移动机构等效运动示意图
[0032]图11为T型连接板
[0033]图12为连接弯板
[0034]图13为盂肱关节收展关节装置
[0035]图14为盂肱关节屈伸关节装置
[0036]图15为盂肱关节旋转转动关节装置
[0037]图16为三转动检测机构
[0038]图17为一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构
[0039]附图标记说明:
[0040]附图5-17中标号说明:51.蹄脚,52.蹄脚支撑件,53.支架第一型材,54.角件,55.支架第二型材,56.支架第三型材,57.端盖,58.支架第四型材,59.支架第五型材,601.导轨右一,602.滑块右一,603.滑块右二,604.第一位移传感器,605.位移传感器压板,606.位移传感器压板固定板,607.位移传感器安全限位装置,608.滑块锁死装置,609.导轨左一,610.滑块左一,611.滑块左二,701.第二导轨支撑件一,702.第二导轨固定板一,703.第二导轨一,704.第二滑块一,705.位移传感器压板,706.第二位移传感器压板固定板,707.位移传感器安全限位装置,708.滑块锁死装置一,709.滑块锁死装置二,710.第二位移传感器,711.第二导轨支撑件二,712.第二导轨二,713.第二滑块二,714.第二导轨固定板二,715.第二导轨固定板三,716.第二导轨固定板四,801.第三导轨型材固定板,802.第三导轨型材,803.第三导轨,804.第三导轨滑块一,805.第三导轨滑块二,806.第三位移传感器,807.第三位移传感器固定板,808.第三滑块锁死装置一,809.第三滑块锁死装置二,810.第一转动关节固定板一支撑板,811.平衡装置1,812.平衡钢丝绳,813.平衡装置二,814.平衡装置三,815.平衡块,816.第三位移传感压板,1.支撑支架,2.第一导轨移动副装置、3.第二导轨移动副装置,4.第三导轨移动副装置,5.T型连接板,1101.通孔,1102.通孔,1103.槽孔,7.连接弯板,1201.通孔,1202.槽孔,1301.肩收展关节固定板,1302.肩收展关节第一侧板,1303.肩关节收展运动标准位置锁定螺钉,1304.肩收展关节端盖,1305.第一编码器支撑板,1306.第一光电编码器,1307.第一联轴器,1308.肩收展关节第二侧板,1309.肩收展关节关节轴,1310.关节轴支撑轴承一,1311.关节轴支撑轴承二,1312.关节卡簧,1401.屈伸关节侧板一,1402.屈伸关节侧板二,1403.屈伸关节端盖,1404.第二联轴器,1405.第二编码器支撑板,1406.第二光电编码器,1407.屈伸关节板,1408.关节轴,1409.关节轴承一,1410.关节轴承二,1411.关节卡簧,1412.肩关节屈伸关节标准位置锁定螺钉,1501.薄壁轴承座,1502.薄壁轴承压板,1503.薄壁轴承,1504.F型支架,1505.1型支架,1506.套筒,1507.大齿轮齿圈,1508.穿戴机构固定板,1509.小齿轮轴支撑座,1510.小齿轮轴承座,1511.小齿轮轴,1512.薄壁轴承座连接板,1513.第三光电编码器,1514.第三联轴器,1515.小齿轮支撑轴承,1516.气囊,6.盂肱关节收展关节装置,8.盂肱关节屈伸关节装置和9.盂肱关节旋转转动关节装置
【具体实施方式】
[0041]以下结合附图5-17进一步说明本发明。
[0042]一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构,由三移动检测机构、T型连接板5和三转动检测机构构成,三移动检测机构包括的支撑支架1、第一导轨移动副装置2、第二导轨移动副装置3和第三导轨移动副装置4,三转动检测机构包括盂肱关节收展关节装置6、连接弯板7、盂肱关节屈伸关节装置8和盂肱关节旋转转动关节装置9。该外骨骼共包含6个自由度,分别与人体上肢肩部盂肱关节旋转中心空间三维移动信息和人体上肢盂肱关节的内收/外展,前屈/后伸,旋内/旋外相对应。
[0043]参照图5,一种用于检测人体上肢肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构支撑支架I,由蹄脚51、蹄脚支撑件52、支架第一型材53、角件54、支架第二型材55、支架第三型材56、端盖57、支架第四型材58和支架第五型材59构成,其中四根蹄脚支撑件52连接四个蹄脚51支撑于地面,四根蹄脚支撑件52、三根支架第一型材53、四根支架第二型材55、两根支架第三型材56、支架第四型材58和支架第五型材59通过二十二套角件54互相拼接成一体,并把两根支架第三型材56、支架第四型材58和支架第五型材59两端端面用八个端盖57盖上,构成支撑支架,该支撑支架用于支撑肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构,是肩部盂肱关节运动信息的穿戴外骨骼机构运动的基础。
[0044]参照图6,一种用于检测人体
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