一种双模驱动的七自由度上肢康复机械臂的制作方法

1.本发明属于康复机械设备技术领域，具体涉及一种双模驱动的七自由度上肢康复机械臂。


背景技术：

2.脑血管疾病和偏瘫疾病的患者随着人口老龄化的加剧而逐年增多,他们的生活和工作受到了严重的影响,同时医生数量缺口较大。医学研究已证实了运动康复训练能够帮助病人重新获得曾丧失的运动功能，上肢康复机械臂帮助患者进行平稳的肢体康复运动,能够促进脑部受损神经和肢体联系的建立，传统的康复治疗手段通常依靠康复理疗师人工带动患者进行被动康复训练，训练策略比较单一，且施加在患肢上的力度与患肢的训练轨迹难以保持良好的一致。
3.传统的康复机械臂只能提供被动康复模式；双模驱动的七自由度上肢康复机械臂可以提供主动和被动两种工作模式，第一种工作模式是电机主动工作，同时磁流变阻尼器提供可控的阻尼力，使患者进行被动式康复训练；第二种工作模式是患者主动运动，磁流变阻尼器提供可控阻尼力，通过改变阻尼力的大小来实现患者的主动康复训练，可针对患者的损伤程度和康复程度，提供不同强度的阻尼力，増强患者的主动参与意识。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种双模驱动的七自由度上肢康复机械臂。
5.所述双模驱动的七自由度上肢康复机械臂包括支架基座、肩部关节、大臂关节、肘部关节、小臂关节、腕部关节。
6.肩部关节具有三个自由度，分别通过肩部旋转电机一6、肩部旋转电机二9及肩部俯仰电机8实现。
7.大臂关节具有一个旋转自由度，通过大臂旋转电机13和大臂旋转磁流变阻尼器10实现，大臂旋转电机13和大臂旋转磁流变阻尼器10串联安装，通过大臂离合器11和大臂齿轮组12可实现大臂的双模旋转控制。
8.肘部关节具有一个弯曲自由度，通过肘部弯曲电机19和肘部弯曲磁流变阻尼器20实现，肘部弯曲电机19和肘部弯曲磁流变阻尼器20串联安装，可实现肘部的双模弯曲控制。
9.小臂关节具有一个旋转自由度，通过小臂旋转电机14和小臂旋转磁流变阻尼器16实现，小臂旋转电机14和小臂旋转磁流变阻尼器16串联安装，通过小臂离合器15和小臂齿轮组17可实现小臂的双模旋转控制。
10.腕部关节具有一个弯曲自由度，通过腕部弯曲电机22和腕部弯曲磁流变阻尼器23实现，腕部弯曲电机22和腕部弯曲磁流变阻尼器23并联安装，可实现腕部的双模弯曲控制。
11.座椅3固定于高度调节杆，可通过座椅调节基座2调节高度。
12.肩部关节可通过肩关节高度调节基座5调节肩关节高度，同时可通过肩部主轴调节旋钮7调节肩部水平位置。
13.大臂关节可通过大臂滑轨18调节大臂长度。
14.小臂关节可通过小臂滑轨21调节小臂长度。
15.握把24可在端部滑槽内滑动调节位置。
16.与现有技术相比，本发明有以下特点：
17.大臂旋转电机13和大臂旋转磁流变阻尼器10串联安装，通过大臂离合器11和大臂齿轮组12可实现大臂的双模旋转控制。
18.肘部弯曲电机19和肘部弯曲磁流变阻尼器20串联安装，可实现肘部的双模弯曲控制。
19.当使用双模驱动的七自由度上肢康复机械臂做康复运动时，大臂关节和肘部关节有两种工作模态，第一种工作模态是大臂旋转电机13和肘部弯曲电机19主动工作，大臂旋转磁流变阻尼器10和肘部弯曲磁流变阻尼器20输出可控阻尼力，实现大臂和肘部运动的柔顺控制，最终实现患者的被动康复运动；第二种工作模态是患者主动运动，大臂旋转磁流变阻尼器10和肘部弯曲磁流变阻尼器20输出可控阻尼力，通过改变阻尼力的大小来实现患者的主动康复训练。
20.小臂旋转电机14和小臂旋转磁流变阻尼器16串联安装，通过小臂离合器15和小臂齿轮组17可实现小臂的双模旋转控制。
21.腕部弯曲电机22和腕部弯曲磁流变阻尼器23并联安装，可实现腕部的双模弯曲控制。
22.当使用双模驱动的七自由度上肢康复机械臂做康复运动时，小臂关节和腕部关节有两种工作模态，第一种工作模态是小臂旋转电机14和腕部弯曲电机22主动工作，小臂旋转磁流变阻尼器16和腕部弯曲磁流变阻尼器23输出可控阻尼力，实现小臂和腕部运动的柔顺控制，最终实现患者的被动康复运动；第二种工作模态是患者主动运动，小臂旋转磁流变阻尼器16和腕部弯曲磁流变阻尼器23输出可控阻尼力，通过改变阻尼力的大小来实现患者的主动康复训练。
附图说明
23.图1为本发明的整体结构轴测图；
24.图2为支架基座与肩关节轴测图；
25.图3为大臂、肘关节、小臂及腕关节轴测图；
26.图4为大臂、肘关节、小臂及腕关节俯视图；
27.图5为大臂、肘关节、小臂及腕关节主视图；
28.附图中的标号说明如下：
29.底座1、座椅调节基座2、座椅3、高度调节杆4、肩关节高度调节基座5、肩部旋转电机一6、肩部主轴调节旋钮7、肩部俯仰电机8、肩部旋转电机二9、大臂旋转磁流变阻尼器10、大臂离合器11、大臂齿轮组12、大臂旋转电机13、小臂旋转电机14、小臂离合器15、小臂旋转磁流变阻尼器16、小臂齿轮组17、大臂滑轨18、肘部弯曲电机19、肘部弯曲磁流变阻尼器20、小臂滑轨21、腕部弯曲电机22、腕部弯曲磁流变阻尼器23、握把24。
具体实施方案
30.下面结合附图1～5对本发明做进一步说明：
31.本发明包括支架基座、肩部关节、大臂关节、肘部关节、小臂关节、腕部关节。
32.座椅1通过座椅调节基座2固定在高度调节杆4，同时可通过座椅调节基座2调节高度。
33.七自由度上肢康复机械臂通过肩关节高度调节基座5固定在高度调节杆4，同时可通过肩关节高度调节基座5调节肩部高度。
34.肩部主轴调节旋钮7可调节肩部关节的水平位置。
35.肩部关节具有三个自由度，分别通过肩部旋转电机一6、肩部旋转电机二9及肩部俯仰电机8实现。
36.肩部旋转电机一6、肩部旋转电机二9可控制肩关节的旋转，肩部俯仰电机8可控制肩关节的俯仰。
37.大臂关节具有一个旋转自由度，通过大臂旋转电机13和大臂旋转磁流变阻尼器10实现，大臂旋转电机13和大臂旋转磁流变阻尼器10串联安装，通过大臂离合器11和大臂齿轮组12可实现大臂的双模旋转控制，同时大臂可通过大臂滑轨18调节大臂长度。
38.肘部关节具有一个弯曲自由度，通过肘部弯曲电机19和肘部弯曲磁流变阻尼器20实现，肘部弯曲电机19和肘部弯曲磁流变阻尼器20并联安装，可实现肘部的双模弯曲控制。
39.当使用双模驱动的七自由度上肢康复机械臂做康复运动时，大臂关节和肘部关节有两种工作模态，第一种工作模态是大臂旋转电机13和肘部弯曲电机19主动工作，大臂旋转磁流变阻尼器10和肘部弯曲磁流变阻尼器20输出可控阻尼力，实现大臂和肘部运动的柔顺控制，最终实现患者的被动康复运动；第二种工作模态是患者主动运动，大臂旋转磁流变阻尼器10和肘部弯曲磁流变阻尼器20输出可控阻尼力，通过改变阻尼力的大小来实现患者的主动康复训练。
40.小臂关节具有一个旋转自由度，通过小臂旋转电机14和小臂旋转磁流变阻尼器16实现，小臂旋转电机14和小臂旋转磁流变阻尼器16串联安装，通过小臂离合器15和小臂齿轮组17可实现小臂的双模旋转控制，同时小臂可通过小臂滑轨21调节小臂长度。
41.腕部关节具有一个弯曲自由度，通过腕部弯曲电机22和腕部弯曲磁流变阻尼器23实现，腕部弯曲电机22和腕部弯曲磁流变阻尼器23并联安装，可实现腕部的双模弯曲控制。
42.当使用双模驱动的七自由度上肢康复机械臂做康复运动时，小臂关节和腕部关节有两种工作模态，第一种工作模态是小臂旋转电机14和腕部弯曲电机22主动工作，小臂旋转磁流变阻尼器16和腕部弯曲磁流变阻尼器23输出可控阻尼力，实现小臂和腕部运动的柔顺控制，最终实现患者的被动康复运动；第二种工作模态是患者主动运动，小臂旋转磁流变阻尼器16和腕部弯曲磁流变阻尼器23输出可控阻尼力，通过改变阻尼力的大小来实现患者的主动康复训练。
43.握把24可在端部滑槽内滑动调节位置。