一种四自由度多姿态下肢康复机器人的制作方法
【专利摘要】一种四自由度多姿态下肢康复机器人，主要包括基座机构、座椅机构、左机械腿机构和右机械腿机构，其特征在于：在基座机构的上部通过螺栓固定连接座椅机构，座椅机构的机械腿宽度调节部与左右机械腿相连，两个机械腿宽度调节部的腿部滑块连接件分别与大腿机构的扶手连接件通过螺栓相连。本发明其机械腿的髋关节处采用了三分支并联机构UPU?UPS?U实现屈伸和侧摆，膝关节和踝关节通过串联机构来实现，各关节组成了一个串并混联四自由度空间机构；机械腿的小大腿的长度可调，调节装置为均推杆滑块四杆机构；机器人通过座椅和底座板之间的多个电动缸组成的并联机构，可以达到站姿、立姿、躺姿及自定义角度等多姿态的变换。
【专利说明】
一种四自由度多姿态下肢康复机器人
技术领域
[0001]本发明属于医疗设备领域。
【背景技术】
[0002]随着时代的发展，交通事故、运动伤残等意外事故导致的下肢运动功能性障碍症患者逐年增长，加之我国人口老龄化严重的国情，诸如脑梗、截瘫等疾病的发生又将会导致大量的肢体残障者。这些患者病情的康复，除了进行手术药物等治疗外，进行科学的康复训练也极为重要。据统计，目前我国肢体残障者约2407万人，单单依靠康复医师徒手训练远远不能满足患者的需要。下肢康复机器人作为一种自动化的康复医疗设备，恰好可以填补这一空缺。目前，全国各级各类残疾人康复训练服务机构已达近2万，对康复设备的需求量特别大。它的不足之处:在康复过程中，只能起到辅助的作用，且功能单一，姿态训练模式局限。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种具备多功能、多姿态训练模式于一体的四自由度多姿态下肢康复机器人。
[0004]本发明主要包括基座机构、座椅机构、左机械腿机构和右机械腿机构。
[0005]其中，整机底座板为水平底板，在整机底座板下部的各个夹角处分别通过螺栓固定连接可调地脚。为了四自由度多姿态下肢康复机器人整体更加稳定，最好在整机底座板下部两侧，通过螺栓固定连接两个可调地脚。在整机底座板下部，整机底座板的每条边的中点处，通过螺栓固定连接一个万向脚轮，每相邻的两个万向脚轮之间的距离相同。整机底座板、可调地脚和万向脚轮组成基座机构。
[0006]在基座机构的上部通过螺栓固定连接座椅机构。
[0007]座椅机构主要由座椅支撑部、椅背仰角调节部和机械腿宽度调节部组成。
[0008]座椅支撑部主要由电动缸A、电动缸B、转动支撑底座A、支撑转动轴A、转动支撑底座B、支撑转动轴B、底座连接件A、底座连接件B和座椅底板组成。两个高度相同的电动缸A的固定端分别通过螺栓固定在基座机构的整机底座板上。底座连接件B通过螺栓固定连接在基座机构的整机底座板上。底座连接件B置于两个电动缸A的固定端之间。底座连接件B和底座连接件A通过转动销轴相连，底座连接件A的上部与电动缸B的固定端相连。支撑转动轴A穿过电动缸A的输出端孔及转动支撑底座A中间通孔，两侧由螺钉固定的端盖夹紧。支撑转动轴B穿过电动缸B的输出端孔及转动支撑底座B中间通孔，两侧由螺钉固定的端盖夹紧。转动支撑底座A和转动支撑底座B的上部分别与座椅底板固定连接。
[0009]椅背仰角调节部由固定底座、轴承座、轴承、电动推杆、摆动尾叉、椅背焊接架、固定片、连接铰、连接架A、连接架B、加固杆、支撑杆和椅背套组成。固定底座固定连接在座椅底板的下部且置于两个电动缸A的转动支撑底座之间。固定底座的一侧设有两个轴承座，在轴承座内插接轴承，销轴通过轴承与电动推杆固定端通孔，两端由端盖固定夹紧。电动推杆的自由端通过销轴与摆动尾叉连接，摆动尾叉呈门字形。摆动尾叉的上部与椅背焊接架的下端固定连接。椅背焊接架呈回字形，在椅背焊接架的内部设有两个固定片，每个固定片与椅背焊接架的两个内壁之间分别设有销轴，每个固定片与椅背焊接架的两个内壁上均设有通孔，销轴的两端分别延伸至固定片与椅背焊接架的内壁外部，销轴穿过连接铰通孔部分，通孔部分两侧设有轴承卡槽，内插接轴承。连接铰通过螺栓固定在座椅底板的上部。在椅背焊接架的上部设有连接架A，连接架A呈倒门字形，在连接架A的两个侧面的内壁之间设有一根加固杆，加固杆上插接支撑杆，支撑杆的下端插接在加固杆上，支撑杆的上端延伸至连接架A的上端的外部，支撑杆的上端与连接架B相连，连接架B呈回字形。
[0010]在连接架A和连接件B的外部套接椅背套。
[0011]在座椅底板的上部设有两组机械腿宽度调节部。两组机械腿宽度调节部位置相对。机械腿宽度调节部由宽度调节电动推杆、腿部滑块连接件、滑块A、滑轨A、推杆滑块连接件、支撑片和一组推杆稳定底座组成。一组推杆稳定底座固定在座椅底板的上部，一组推杆稳定底座与宽度调节电动推杆的固定端之间通过销轴相连，在推杆滑块连接件的内部固定连接支撑片，在支撑片与一个推杆滑块连接件的侧面内壁之间，通过销轴与宽度调节电动推杆的输出端相连。推杆滑块连接件的下部设有两个腿部滑块连接件和两个滑块A，推杆滑块连接件的下部通过螺钉依次与腿部滑块连接件、滑块A相连，每个滑块A套接在滑轨A上。滑轨A置于座椅底板上。
[0012]座椅机构的机械腿宽度调节部与左右机械腿相连，两个机械腿宽度调节部的腿部滑块连接件分别与大腿机构的扶手连接件通过螺栓相连。
[0013]左右机械腿主要包括有脚机构、踝关节机构、小腿机构、膝关节机构和大腿机构。
[0014]脚机构主要包括脚踏板、固定板A和卡梁，脚踏板为水平板，在脚踏板的后部设有固定板A，在脚踏板的两侧分别与卡梁的两端相连，卡梁为门字形。
[0015]脚机构通过脚机构连接件与踝关节机架固联，踝关节护罩与踝关节机架通过螺栓固联。踝关节机构包括锥齿轮轴、锥齿形轮、齿轮锥套和电机。锥齿轮轴通过踝关节机架上方通孔与小腿动机架两个支耳，使二者构成转动配合，螺栓通过锥齿轮轴端面通孔将其固定联接在小腿动机架外侧支耳的外壁上，锥齿轮轴上的锥齿轮与锥形齿轮相互啮合，锥形齿轮与齿轮锥套通过螺栓固定，齿轮锥套与电机输出端通过键孔连接，电机固定在电机机架套中，电机机架套设在踝关节机架上。
[0016]小腿机构由小腿动机架、支耳、小腿长度调节推杆、静机架、滑块B和滑轨B组成。小腿动机架为上开口的长方形壳体，在小腿动机架的下部固定连接两个支耳，两个支耳与踝关节机构的锥齿轮轴相连。在小腿动机架的内部设有小腿长度调节推杆，小腿长度调节推杆的上部固定端与静机架固定，小腿长度调节推杆的下端穿过小腿动机架，通过螺栓与小腿动机架相连，滑块B与小腿动机架固定连接，滑轨B固定在静机架上，滑轨B与滑块B滑动连接。
[0017]小腿机构与膝关节机构相连，小腿机构的静机架上部延伸至大腿主机架的内部，静机架上部通过销轴与膝关节的齿轮A相连，齿轮A与齿轮B相互啮合，齿轮B与齿轮C相互啮合。齿轮A、齿轮B和齿轮C均固定在大腿机构的大腿主机架内。齿轮A、齿轮B和齿轮C组成膝关节机构。
[0018]大腿主机架内部固定连接齿轮C固定架、大腿长度调节推杆和膝关节驱动电机，齿轮C固定架通过销轴与齿轮C的中部相连。齿轮C固定架的下部设有支撑平板，支撑平板的一端与齿轮C固定架相连，支撑平板的另一端延伸至大腿主机架的外部。膝关节驱动电机的输出端延伸至大腿主机架侧面的外部，膝关节驱动电机的输出端与带轮通过键连接。带轮分别通过带传动与抱闸的带轮、减速装置的带轮相连。减速装置和带轮通过键连接，减速装置输出端与齿轮连接件法兰连接，齿轮连接件与齿轮C通过键连接。
[0019]大腿机构主要包括大腿主机架、齿轮C固定架、大腿长度调节推杆、膝关节驱动电机、支撑平板、带轮、抱闸、减速装置、滑台、滑轨、大腿摆动架、固定横梁、虎克铰链A、虎克铰链B、虎克铰链C、侧摆电动缸、球形铰、屈伸电动缸、虎克铰链D、支撑短杆、固定铰、座椅连接板、扶手连接件、扶手和固定板B。大腿长度调节推杆的固定端通过销轴设在大腿主机架内部，大腿长度调节推杆的输出端通过转动销轴与固定板B相连，固定板B固定连接在大腿摆动架内部，从大腿主机架的末端槽嵌入大腿主机架内部。在支撑平板的下部设有滑台，滑台与滑轨滑动连接，滑轨固定在大腿摆动架的上部，大腿摆动架与大腿主机架相连。在大腿摆动架与固定横梁之间通过虎克铰链A相连，虎克铰链A通过螺栓固定在大腿摆动架上。虎克铰链B和虎克铰链C均设在固定横梁上。虎克铰链B与侧摆电动缸的固定端相连，侧摆电动缸的输出端与球形铰相连，球形铰设在大腿摆动架的侧面。虎克铰链C与屈伸电动缸的固定端相连，屈伸电动缸的输出端通过虎克铰链D与支撑短杆组成转动副，支撑短杆的自由端与固定铰相连，固定铰通过螺栓固定在大腿摆动架的底部。固定横梁的一侧与座椅连接板固定连接，座椅连接板与扶手连接件相连，扶手连接件通过螺栓与腿部滑块连接件相连，扶手连接件与扶手相连。
[0020]本发明在使用时，通过屈伸电动缸与侧摆电动缸控制大腿末端的三分支并联机构，实现髋关节的屈伸与侧摆。膝关节驱动电机通过带传动及减速装置传递动力带动齿轮C转动，齿轮C相继带动齿轮B、齿轮A，齿轮A通过销轴与小腿静机架相连从而完成膝关节的转动。固定在踝关节机架的电机经由齿轮锥套带动锥形齿轮转动，锥形齿轮与固定在小腿动机架的锥齿轮轴啮合，进而使踝关节机架与小腿动机架发生相对转动，最终实现踝关节的转动。通过大腿长度调节推杆、小腿长度调节推杆及宽度调节电动推杆的伸缩，驱动推杆滑块机构，从而完成大小腿长度的调节及两机械腿之间宽度的调节。椅背仰角调节部电动推杆的伸缩，带动摆动尾叉，进而推动椅背焊接架，实现椅背角度的调节。通过两个电动缸A和电动缸B的联动，可以调节座椅高度以及椅座与地面的角度，配合椅背角度的调节，从而实现站姿、立姿、躺姿及自定义角度等多姿态的变换。
[0021]本发明与现有技术相比具有如下优点:其机械腿具有四个自由度，包括髋关节的屈伸和侧摆，膝关节的屈曲和踝关节的屈曲；其中髋关节处采用了三分支并联机构UPU-UPS-U实现屈伸和侧摆，膝关节和踝关节通过串联机构来实现，各关节组成了一个串并混联四自由度空间机构;机械腿的小大腿的长度可调，调节装置为均推杆滑块四杆机构;机器人通过座椅和底座板之间的多个电动缸组成的并联机构，可以达到站姿、立姿、躺姿及自定义角度等多姿态的变换。
【附图说明】
[0022]图1为本发明的整体不意图；
[0023]图2为本发明的座椅整体示意图；
[0024]图3为本发明的座椅支撑部的结构示意图；
[0025]图4为本发明的椅背仰角调节部的结构示意图；
[0026]图5为本发明的椅背仰角调节部的局部示意图；
[0027]图6为本发明的机械腿宽度调节部的结构示意图；
[0028]图7为本发明的脚结构及踝关节机构的局部示意图；
[0029]图8为本发明的左机械腿A面的内部结构示意图；
[0030]图9为本发明的左机械腿B面的内部结构示意图；
[0031 ]图10为本发明的左机械腿大腿结构的结构示意图；
[0032]图11为本发明的躺姿训练座椅示意图；
[0033]图12为本发明的站姿训练座椅示意图。
[0034]附图标号，1-基座机构、2-座椅机构、3-左机械腿机构、4-右机械腿机构、5-整机底座板、6-可调地脚、7-万向脚轮、8-座椅支撑部、9-椅背仰角调节部、10-机械腿宽度调节部、
11-电动缸A、12-底座连接件B、13-底座连接件A、14-电动缸B、15-支撑转动轴A、16-转动支撑底座A、17-支撑转动轴B、18-转动支撑底座B、19-座椅底板、20-固定底座、21-轴承座、22-轴承、23-电动推杆、24-摆动尾叉、25-椅背焊接架、26-固定片、27-连接铰、28-连接架A、29-加固杆、30-支撑杆、31-连接架B、32-椅背套、33-推杆稳定底座、34-宽度调节电动推杆、35-推杆滑块连接、36-支撑片、37-腿部滑块连接件、38-滑块A、39-滑轨A、40-扶手连接件、41-脚机构、42-踝关节机构、43-小腿机构、44-膝关节机构、45-大腿机构、46-脚踏板、47-固定板A、48-卡梁、49-脚机构连接件、50-踝关节机架、51 -踝关节护罩、52-锥齿轮轴、53-锥形齿轮、54-齿轮锥套、55-电机、56-电机机架套、57-小腿动机架、58-支耳、59-小腿长度调节推杆、60-静机架、61-滑块B、62-滑轨B、63-大腿主机架、64-齿轮A、65-齿轮B、66-齿轮C、67-齿轮C固定架、68-支撑平板、69-膝关节驱动电机、70-带轮、71-抱闸、72-减速装置、73-齿轮连接件、74-固定板B、75-大腿摆动架、76-滑台、77-滑轨、78-固定横梁、79-虎克铰链A、80-虎克铰链B、81-虎克铰链C、82-侧摆电动缸、83-球形铰、84-屈伸电动缸、85-虎克铰链D、86-支撑短杆、87-固定铰、88-座椅连接板、89-扶手。
【具体实施方式】
[0035]在图1至图12所示的本发明的示意简图中，本发明主要包括基座机构1、座椅机构
2、左机械腿机构3和右机械腿机构4。
[0036]其中，整机底座板5为水平底板，在整机底座板下部的各个夹角处分别通过螺栓固定连接可调地脚6。在整机底座板下部两侧，通过螺栓固定连接两个可调地脚。在整机底座板下部，整机底座板的每条边的中点处，通过螺栓固定连接一个万向脚轮7，每相邻的两个万向脚轮之间的距离相同。整机底座板、可调地脚和万向脚轮组成基座机构。
[0037]在基座机构的上部通过螺栓固定连接座椅机构。
[0038]座椅机构主要由座椅支撑部8、椅背仰角调节部9和机械腿宽度调节部10组成。
[0039]座椅支撑部主要由电动缸A、电动缸B、转动支撑底座A、支撑转动轴A、转动支撑底座B、支撑转动轴B、底座连接件A、底座连接件B和座椅底板组成。两个高度相同的电动缸All的固定端分别通过螺栓固定在基座机构的整机底座板上。底座连接件B12通过螺栓固定连接在基座机构的整机底座板上。底座连接件B置于两个电动缸A的固定端之间。底座连接件B和底座连接件A13通过转动销轴相连，底座连接件A的上部与电动缸B14的固定端相连。支撑转动轴A15穿过电动缸A的输出端孔及转动支撑底座A16中间通孔，两侧由螺钉固定的端盖夹紧。支撑转动轴B17穿过电动缸B的输出端孔及转动支撑底座B18中间通孔，两侧由螺钉固定的端盖夹紧。转动支撑底座A和转动支撑底座B的上部分别与座椅底板19固定连接。
[0040]椅背仰角调节部由固定底座、轴承座、轴承、电动推杆、摆动尾叉、椅背焊接架、固定片、连接铰、连接架A、连接架B、加固杆、支撑杆和椅背套组成。固定底座20固定连接在座椅底板的下部且置于两个电动缸A的转动支撑底座之间。固定底座的一侧设有两个轴承座21，在轴承座内插接轴承22，销轴通过轴承与电动推杆23固定端的通孔，两端由端盖固定夹紧。电动推杆的自由端通过销轴与摆动尾叉24连接，摆动尾叉呈门字形。摆动尾叉的上部与椅背焊接架25的下端固定连接。椅背焊接架呈回字形，在椅背焊接架的内部设有两个固定片26，每个固定片与椅背焊接架的两个内壁之间分别设有销轴，每个固定片与椅背焊接架的两个内壁上均设有通孔，销轴的两端分别延伸至固定片与椅背焊接架的内壁外部，销轴穿过连接铰27通孔部分，通孔部分两侧设有轴承卡槽，内插接轴承。连接铰通过螺栓固定在座椅底板的上部。在椅背焊接架的上部设有连接架A28，连接架A呈倒门字形，在连接架A的两个侧面的内壁之间设有一根加固杆29，加固杆上插接支撑杆30，支撑杆的下端插接在加固杆上，支撑杆的上端延伸至连接架A的上端的外部，支撑杆的上端与连接架B31相连，连接架B呈回字形。在连接架A和连接件B的外部套接椅背套32。
[0041]在座椅底板的上部设有两组机械腿宽度调节部。两组机械腿宽度调节部位置相对。机械腿宽度调节部由宽度调节电动推杆、腿部滑块连接件、滑块A、滑轨A、推杆滑块连接件、支撑片和一组推杆稳定底座组成。一组推杆稳定底座33固定在座椅底板的上部，一组推杆稳定底座与宽度调节电动推杆34的固定端之间通过销轴相连，在推杆滑块连接件35的内部固定连接支撑片36，在支撑片与一个推杆滑块连接件的侧面内壁之间，通过销轴与宽度调节电动推杆的输出端相连。推杆滑块连接件的下部设有两个腿部滑块连接件37和两个滑块A38，推杆滑块连接件的下部通过螺钉依次与腿部滑块连接件、滑块A相连，每个滑块A套接在滑轨A39上。滑轨A置于座椅底板上。
[0042]座椅机构的机械腿宽度调节部与左右机械腿相连，两个机械腿宽度调节部的腿部滑块连接件分别与大腿机构的扶手连接件40通过螺栓相连。
[0043]左右机械腿主要包括有脚机构41、踝关节机构42、小腿机构43、膝关节机构44和大腿机构45。
[0044]脚机构主要包括脚踏板、固定板A和卡梁，脚踏板46为水平板，在脚踏板的后部设有固定板A47，在脚踏板的两侧分别与卡梁48的两端相连，卡梁为门字形。
[0045]脚机构通过脚机构连接件49与踝关节机架50固联，踝关节护罩51与踝关节机架通过螺栓固联。踝关节机构包括锥齿轮轴、锥齿形轮、齿轮锥套和电机。锥齿轮轴52通过踝关节机架上方通孔与小腿动机架两个支耳，使二者构成转动配合，螺栓通过锥齿轮轴端面通孔将其固定联接在小腿动机架外侧支耳的外壁上，锥齿轮轴上的锥齿轮与锥形齿轮53相互啮合，锥形齿轮与齿轮锥套54通过螺栓固定，齿轮锥套与电机输出端通过键孔连接，电机55固定在电机机架套56中，电机机架套设在踝关节机架上。
[0046]小腿机构由小腿动机架、支耳、小腿长度调节推杆、静机架、滑块B和滑轨B组成。小腿动机架57为上开口的长方形壳体，在小腿动机架的下部固定连接两个支耳58，两个支耳与踝关节机构的锥齿轮轴相连。在小腿动机架的内部设有小腿长度调节推杆59，小腿长度调节推杆的上部固定端与静机架60固定，小腿长度调节推杆的下端穿过小腿动机架，通过螺栓与小腿动机架相连，滑块B61与小腿动机架固定连接，滑轨B62固定在静机架上，滑轨B与滑块滑动连接。
[0047]小腿机构与膝关节机构相连，小腿机构的静机架上部延伸至大腿主机架63的内部，静机架上部通过销轴与膝关节的齿轮A64相连，齿轮A与齿轮B65相互啮合，齿轮B与齿轮C66相互啮合。齿轮A、齿轮B和齿轮C均固定在大腿机构的大腿主机架内。齿轮A、齿轮B和齿轮C组成膝关节机构。
[0048]大腿主机架内部固定连接齿轮C固定架、大腿长度调节推杆和膝关节驱动电机，齿轮C固定架通过销轴与齿轮C的中部相连。齿轮C固定架67的下部设有支撑平板68，支撑平板的一端与齿轮C固定架相连，支撑平板的另一端延伸至大腿主机架的外部。膝关节驱动电机69的输出端延伸至大腿主机架侧面的外部，膝关节驱动电机的输出端与带轮70通过键连接。带轮分别通过带传动与抱闸71的带轮、减速装置72的带轮相连。减速装置和带轮通过键连接，减速装置输出端与齿轮连接件73法兰连接，齿轮连接件与齿轮C通过键连接。
[0049]大腿机构主要包括大腿主机架、齿轮C固定架、大腿长度调节推杆、膝关节驱动电机、支撑平板、带轮、抱闸、减速装置、滑台、滑轨、大腿摆动架、固定横梁、虎克铰链A、虎克铰链B、虎克铰链C、侧摆电动缸、球形铰、屈伸电动缸、虎克铰链D、支撑短杆、固定铰、座椅连接板、扶手连接件、扶手和固定板B。大腿长度调节推杆的固定端通过销轴设在大腿主机架内部，大腿长度调节推杆的输出端通过转动销轴与固定板B74相连，固定板B固定连接在大腿摆动架75内部，从大腿主机架的末端槽嵌入大腿主机架内部。在支撑平板的下部设有滑台76，滑台与滑轨77滑动连接，滑轨固定在大腿摆动架的上部，大腿摆动架与大腿主机架相连。在大腿摆动架与固定横梁78之间通过虎克铰链A79相连，虎克铰链A通过螺栓固定在大腿摆动架上。虎克铰链B80和虎克铰链C81均设在固定横梁上。虎克铰链B与侧摆电动缸82的固定端相连，侧摆电动缸的输出端与球形铰83相连，球形铰设在大腿摆动架的侧面。虎克铰链C与屈伸电动缸84的固定端相连，屈伸电动缸的输出端通过虎克铰链D85与支撑短杆86组成转动副，支撑短杆的自由端与固定铰87相连，固定铰通过螺栓固定在大腿摆动架的底部。固定横梁的一侧与座椅连接板88固定连接，座椅连接板与扶手连接件相连，扶手连接件通过螺栓与腿部滑块连接件相连，扶手连接件与扶手89相连。
【主权项】
1.一种四自由度多姿态下肢康复机器人，主要包括基座机构、座椅机构、左机械腿机构和右机械腿机构，其特征在于:在基座机构的上部通过螺栓固定连接座椅机构，座椅机构的机械腿宽度调节部与左右机械腿相连，两个机械腿宽度调节部的腿部滑块连接件分别与大腿机构的扶手连接件通过螺栓相连。2.根据权利要求1所述的一种四自由度多姿态下肢康复机器人，其特征在于:整机底座板为水平底板，在整机底座板下部的各个夹角处分别通过螺栓固定连接可调地脚，在整机底座板下部，整机底座板的每条边的中点处，通过螺栓固定连接一个万向脚轮，每相邻的两个万向脚轮之间的距离相同，整机底座板、可调地脚和万向脚轮组成基座机构。3.根据权利要求1或2所述的一种四自由度多姿态下肢康复机器人，其特征在于:在整机底座板下部两侧，通过螺栓固定连接两个可调地脚。4.根据权利要求1所述的一种四自由度多姿态下肢康复机器人，其特征在于:座椅机构由座椅支撑部、椅背仰角调节部和机械腿宽度调节部组成，座椅支撑部由电动缸A、电动缸B、转动支撑底座A、支撑转动轴A、转动支撑底座B、支撑转动轴B、底座连接件A、底座连接件B和座椅底板组成，两个高度相同的电动缸A的固定端分别通过螺栓固定在基座机构的整机底座板上，底座连接件B通过螺栓固定连接在基座机构的整机底座板上，底座连接件B置于两个电动缸A的固定端之间，底座连接件B和底座连接件A通过转动销轴相连，底座连接件A的上部与电动缸B的固定端相连，支撑转动轴A穿过电动缸A的输出端孔及转动支撑底座A中间通孔，两侧由螺钉固定的端盖夹紧，支撑转动轴B穿过电动缸B的输出端孔及转动支撑底座B中间通孔，两侧由螺钉固定的端盖夹紧，转动支撑底座A和转动支撑底座B的上部分别与座椅底板固定连接，椅背仰角调节部由固定底座、轴承座、轴承、电动推杆、摆动尾叉、椅背焊接架、固定片、连接铰、连接架A、连接架B、加固杆、支撑杆和椅背套组成，固定底座固定连接在座椅底板的下部且置于两个电动缸A的转动支撑底座之间，固定底座的一侧设有两个轴承座，在轴承座内插接轴承，销轴通过轴承与电动推杆固定端通孔，两端由端盖固定夹紧，电动推杆的自由端通过销轴与摆动尾叉连接，摆动尾叉呈门字形，摆动尾叉的上部与椅背焊接架的下端固定连接，椅背焊接架呈回字形，在椅背焊接架的内部设有两个固定片，每个固定片与椅背焊接架的两个内壁之间分别设有销轴，每个固定片与椅背焊接架的两个内壁上均设有通孔，销轴的两端分别延伸至固定片与椅背焊接架的内壁外部，销轴穿过连接铰通孔部分，通孔部分两侧设有轴承卡槽，内插接轴承，连接铰通过螺栓固定在座椅底板的上部，在椅背焊接架的上部设有连接架A，连接架A呈倒门字形，在连接架A的两个侧面的内壁之间设有一根加固杆，加固杆上插接支撑杆，支撑杆的下端插接在加固杆上，支撑杆的上端延伸至连接架A的上端的外部，支撑杆的上端与连接架B相连，连接架B呈回字形，在连接架A和连接件B的外部套接椅背套，在座椅底板的上部设有两组机械腿宽度调节部，两组机械腿宽度调节部位置相对，机械腿宽度调节部由宽度调节电动推杆、腿部滑块连接件、滑块A、滑轨A、推杆滑块连接件、支撑片和一组推杆稳定底座组成，一组推杆稳定底座固定在座椅底板的上部，一组推杆稳定底座与宽度调节电动推杆的固定端之间通过销轴相连，在推杆滑块连接件的内部固定连接支撑片，在支撑片与一个推杆滑块连接件的侧面内壁之间，通过销轴与宽度调节电动推杆的输出端相连，推杆滑块连接件的下部设有两个腿部滑块连接件和两个滑块A，推杆滑块连接件的下部通过螺钉依次与腿部滑块连接件、滑块A相连，每个滑块A套接在滑轨A上，滑轨A置于座椅底板上。5.根据权利要求1所述的一种四自由度多姿态下肢康复机器人，其特征在于:左右机械腿包括有脚机构、踝关节机构、小腿机构、膝关节机构和大腿机构，脚机构包括脚踏板、固定板A和卡梁，脚踏板为水平板，在脚踏板的后部设有固定板A，在脚踏板的两侧分别与卡梁的两端相连，卡梁为门字形，脚机构通过脚机构连接件与踝关节机架固联，踝关节护罩与踝关节机架通过螺栓固联，踝关节机构包括锥齿轮轴、锥齿形轮、齿轮锥套和电机，锥齿轮轴通过踝关节机架上方通孔与小腿动机架两个支耳，使二者构成转动配合，螺栓通过锥齿轮轴端面通孔将其固定联接在小腿动机架外侧支耳的外壁上，锥齿轮轴上的锥齿轮与锥形齿轮相互啮合，锥形齿轮与齿轮锥套通过螺栓固定，齿轮锥套与电机输出端通过键孔连接，电机固定在电机机架套中，电机机架套设在踝关节机架上，小腿机构由小腿动机架、支耳、小腿长度调节推杆、静机架、滑块B和滑轨B组成，小腿动机架为上开口的长方形壳体，在小腿动机架的下部固定连接两个支耳，两个支耳与踝关节机构的锥齿轮轴相连，在小腿动机架的内部设有小腿长度调节推杆，小腿长度调节推杆的上部固定端与静机架固定，小腿长度调节推杆的下端穿过小腿动机架，通过螺栓与小腿动机架相连，滑块B与小腿动机架固定连接，滑轨B固定在静机架上，滑轨B与滑块B滑动连接，小腿机构与膝关节机构相连，小腿机构的静机架上部延伸至大腿主机架的内部，静机架上部通过销轴与膝关节的齿轮A相连，齿轮A与齿轮B相互啮合，齿轮B与齿轮C相互啮合，齿轮A、齿轮B和齿轮C均固定在大腿机构的大腿主机架内，齿轮A、齿轮B和齿轮C组成膝关节机构，大腿主机架内部固定连接齿轮C固定架、大腿长度调节推杆和膝关节驱动电机，齿轮C固定架通过销轴与齿轮C的中部相连，齿轮C固定架的下部设有支撑平板，支撑平板的一端与齿轮C固定架相连，支撑平板的另一端延伸至大腿主机架的外部，膝关节驱动电机的输出端延伸至大腿主机架侧面的外部，膝关节驱动电机的输出端与带轮通过键连接，带轮分别通过带传动与抱闸的带轮、减速装置的带轮相连，减速装置和带轮通过键连接，减速装置输出端与齿轮连接件法兰连接，齿轮连接件与齿轮C通过键连接，大腿机构包括大腿主机架、齿轮C固定架、大腿长度调节推杆、膝关节驱动电机、支撑平板、带轮、抱闸、减速装置、滑台、滑轨、大腿摆动架、固定横梁、虎克铰链A、虎克铰链B、虎克铰链C、侧摆电动缸、球形铰、屈伸电动缸、虎克铰链D、支撑短杆、固定铰、座椅连接板、扶手连接件、扶手和固定板B，大腿长度调节推杆的固定端通过销轴设在大腿主机架内部，大腿长度调节推杆的输出端通过转动销轴与固定板B相连，固定板B固定连接在大腿摆动架内部，从大腿主机架的末端槽嵌入大腿主机架内部，在支撑平板的下部设有滑台，滑台与滑轨滑动连接，滑轨固定在大腿摆动架的上部，大腿摆动架与大腿主机架相连，在大腿摆动架与固定横梁之间通过虎克铰链A相连，虎克铰链A通过螺栓固定在大腿摆动架上，虎克铰链B和虎克铰链C均设在固定横梁上，虎克铰链B与侧摆电动缸的固定端相连，侧摆电动缸的输出端与球形铰相连，球形铰设在大腿摆动架的侧面，虎克铰链C与屈伸电动缸的固定端相连，屈伸电动缸的输出端通过虎克铰链D与支撑短杆组成转动副，支撑短杆的自由端与固定铰相连，固定铰通过螺栓固定在大腿摆动架的底部，固定横梁的一侧与座椅连接板固定连接，座椅连接板与扶手连接件相连，扶手连接件通过螺栓与腿部滑块连接件相连，扶手连接件与扶手相连。
【文档编号】A61H1/02GK105997436SQ201610527962
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】王洪波, 冯永飞, 林木松, 刘海燕, 范磊, 路廷廷, 赵朝盛, 严浩
【申请人】燕山大学