下肢康复机器人膝关节

1.本实用新型涉及一种下肢康复训练机器人，属于康复医疗设备技术领域，具体是一种下肢康复机器人膝关节。


背景技术：

2.下肢康复机器人主要是为患者进行有效的康复训练，能够代替人工理疗师的大部分作用，可以节约大量的人力。其作用机理是：机器人的关节活动带动患者的下肢进行各种运动，进一步能够激活患者下肢的损伤部分，从而起到康复理疗的作用。由此可见，关节是下肢康复机器人的重要部分。
3.针对患者症状的不同程度，现有下肢康复机器人主要包括两类，一类是针对下肢机能丧失较多的重症患者，采用被动训练的机器人；一类是针对具备部分下肢机能的轻症患者，采用主动训练机器人，大部分是可穿戴下肢康复机器人。
4.中国发明专利（授权公告号：cn 102327173 b，名称：外骨骼可穿戴下肢康复机器人）公开了一种包含膝关节的可穿戴下肢康复机器人，膝关节包括：膝关节小腿上杆件、膝关节驱动电机及膝关节大腿下杆件，膝关节驱动电机采用谐波减速器及盘式电机，实现驱动贴合关节。
5.中国发明专利（申请公布号：cn 107693304 a，名称：一种下肢康复机器人）公开了一种包含膝关节的下肢康复机器人，膝关节包括：膝关节支座、轴二、轴承二、键二、轴套、轴承盖三、轴承盖四、第四步进电机、主动大带轮、从动大带轮。
6.就下肢康复机器人膝关节而言，现有技术都是采用了分体式结构，即电机、减速机、传感器是分体的，这就造成了关节自身较重，体积大，成本高，由于关节自重影响机器人的工作，体积大会限制其运动范围，故有必要提供一种能克服以上不足的新型下肢康复机器人膝关节。


技术实现要素：

7.本实用新型要解决的技术问题是如何将膝关节的电机、减速机、传感器集成在一体，减小关节重量和体积，并降低关节成本；方便穿线。
8.为解决技术问题，本实用新型采用如下技术方案实现：一种下肢康复机器人膝关节，包括主轴，端盖，u型拨叉架，发送接收对管，码盘，转子，u型支架，内齿圈，行星轮，行星轮支撑轴承，轴承卡环，内齿圈支撑轴承，垫片，紧固螺母，壳体支撑轴承，行星轮架，太阳轮，连接板，转子支撑轴承，壳体，外永久磁铁，铁芯线圈，穿线孔，内永久磁铁，套管，控制板，止推轴承，螺钉。
9.电机、减速机、传感器组件及控制板全都构造在由壳体、端盖形成的空间内。电机组件包括：铁芯线圈、内永久磁铁、外永久磁铁、转子、转子支撑轴承；减速机组件包括：太阳轮、行星轮、行星轮架、行星轮支撑轴承、内齿圈、内齿圈支撑轴承、止推轴承、轴承卡环；传感器组件包括：码盘、发送接收对管、u型拨叉架、u型支架、连接板。
10.为使关节结构紧凑，尽量减少不必要的零件，将电机组件与减速机组件同轴连接，即都安装在主轴上；减速机采用行星结构，其太阳轮直接安装在转子上，行星轮架固定在主轴上，内齿圈输出旋转运动；传感器用来测量电机和减速机的输出转速，分别构造两个传感器来实现，为进一步减小空间占用，提高关节的集成度，传感器采用光电式发送、接收对管加码盘的形式，将两个码盘分别安装在内永久磁铁及内齿圈上，构造u型拨叉架和u型支架来固定发送接收对管。
11.为减少连接电线的长度，实现机电一体化，将控制板固定在主轴上，这样外部只需提供电源线及控制线即可。
12.考虑到下肢康复机器人的实际工作受力情况及减小体积的要求，采用双列球轴承支撑转子及内齿圈。
13.下肢康复机器人的电源往往都在机体上，一般需要从膝关节向踝关节输送电源及控制线，故在关节中间开通孔用于穿电线。
14.与现有技术相比本实用新型的有益效果是：关节集成度高，整体紧凑，占用空间小，重量轻，成本低，便于穿电线。
附图说明
15.下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
16.附图1 本实用新型系统结构示意图；
17.图1中：1、主轴，2、穿线孔1，3、端盖1，4、u型拨叉架，5、螺钉1，6、发送接收对管1，7、螺钉2，8、码盘1，9、螺钉3，10、内螺纹孔1，11、螺钉4，12、转子，13、u型支架，14、发送接收对管2，15、螺钉5，16、内齿圈，17、行星轮，18、行星轮支撑轴承，19、轴承卡环，20、螺钉6，21、内齿圈支撑轴承，22、垫片，23、紧固螺母，24、螺钉7，25、端盖2，26、内螺纹孔2，27、壳体支撑轴承，28、行星轮架，29、太阳轮，30、螺钉8，31、连接板，32、码盘2，33、螺钉9，34、转子支撑轴承，35、壳体，36、外永久磁铁，37、螺钉10，38、铁芯线圈，39、穿线孔2，40、内永久磁铁，41、螺钉11，42、螺钉12，43、套管，44、控制板，45、止推轴承。
具体实施方式
18.下面结合附图1，对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。
19.如图1所示，螺钉11（41）将铁芯线圈（38）与主轴（1）固定连接，铁芯线圈（38）旁的主轴（1）开有穿线孔1（2）用于穿线圈的连接导线，螺钉12（42）穿过套管（43）将控制板（44）固定在主轴的内端面上。在u型拨叉架（4）的u型端焊接发送接收对管1（6），u型拨叉架（4）的拨杆从右侧穿过主轴（1）及控制板（44）上开的孔。
20.如图1所示，装入转子支撑轴承（34），使其内圈一侧靠在主轴（1）的轴承台上。分别用螺钉10（37）、螺钉2（7）将外永久磁铁（36）、码盘1（8）与内永久磁铁（40）固定在转子（12）的左侧，码盘1（8）压在内永久磁铁（40）上。将转子（12）从主轴（1）的右侧装入，使其内孔的轴承台卡住转子支撑轴承（34）的外圈。调整u型拨叉架（4）的拨杆，使发送接收对管1（6）的两个管子正好分布在码盘1（8）的刻度线两端，用螺钉1（5）固定u型拨叉架（4），码盘1（8）、u型拨叉架（4）及发送接收对管1（6）构成角速度传感器，用于测量转子的转速。太阳轮（29）与转子（12）为螺纹连接，旋入太阳轮（29）后用螺钉7（24）固定螺纹，防其退螺纹。
21.如图1所示，行星轮（17）与行星轮架（28）的轴间安装有两个行星轮支撑轴承（18），轴承外圈顶在行星轮（17）的轴承台上，内圈被轴承卡环（19）挡住。行星轮架（28）与太阳轮（29）之间由止推轴承（45）连接，止推轴承（45）的左圈内孔卡在转子（12）的轴上，端面顶在太阳轮（29）的侧面上；右圈卡入行星轮架（28）的槽内。行星轮架（28）与主轴（1）间为螺纹连接，行星轮架（28）内孔为内螺纹，主轴（1）对应位置加工有外螺纹，从主轴（1）右侧旋入行星轮架（28），使其最左侧端面顶住转子支撑轴承（34）的内圈。
22.如图1所示，从主轴（1）右侧装入内齿圈支撑轴承（21），使其内圈固定在主轴（1）上，内圈的左端面顶在行星轮架（28）的最右侧端面上，装入内齿圈（16），使内齿圈支撑轴承（21）外圈进入其轴承孔内，内齿圈支撑轴承（21）外圈右端面顶在轴承孔内的台上。用螺钉8（30）将连接板（31）固定在内齿圈（16）的外端面上；用螺钉9（33）将码盘2（32）固定在连接板（31）上。
23.如图1所示，从主轴（1）右侧装入垫片（22），旋入紧固螺母（23）使垫片（22）的左端面紧压内齿圈支撑轴承（21）的内圈右端面。装入壳体（35）使主轴（1）左侧外圆面恰好卡在壳体（35）左侧的凸台外，旋入螺钉4（11）将主轴（1）与壳体（35）固定连接。将u型支架（13）放入壳体（35）对应的孔内，用螺钉5（15）将u型支架（13）固定在壳体（35）上，发送接收对管2（14）的两个管子正好分布在码盘2（32）的刻度线两端，码盘2（32）、u型支架（13）及发送接收对管2（14）构成角速度传感器用于测量内齿圈（16）的转速。
24.如图1所示，在壳体（35）与内齿圈（16）间装入壳体支撑轴承（27），使轴承内圈与内齿圈（16）固定连接，外圈与壳体（35）固定连接。装入端盖2（25），使其左侧凸台顶紧壳体支撑轴承（27）的内圈右端面，其凸台内孔卡住内齿圈（16），旋入螺钉6（20）固定连接端盖2（25）和内齿圈（16）。
25.如图1所示，在主轴（1）左侧装入端盖1（3），旋入螺钉3（9）将壳体（35）与端盖1（3）固定连接。在端盖1（3）、控制板（44）、主轴（1）的中心各开有圆孔使整个关节中心形成一个穿线孔1（2），用于穿电气导线。
26.如图1所示，端盖1（3）的内螺纹孔1（10）用于固定连接大腿连杆，端盖2（25）的内螺纹孔2（26）用于固定连接小腿连杆。
27.工作过程：关节旋转时，控制板（44）控制铁芯线圈（38）的电流，通过电磁场的作用力使转子（12）旋转，带动安装于其上的太阳轮（29）旋转，经行星轮（17）驱动内齿圈（16）旋转，内齿圈（16）带动安装于其上的端盖2（25）旋转，从而形成关节的旋转运动。