一种安装于轮椅座椅的绳驱动下肢关节康复机构.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109700638A(43)申请公布日2019.05.03(21)申请号201910153904.0(22)申请日2019.03.01(71)申请人河北工业大学地址300130天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#(72)发明人曹东兴曲祥旭狄伟翔李亚林(74)专利代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)12210代理人付长杰(51)Int.Cl.A61H1/02(2006.01)A61G5/10(2006.01)A63B23/08(2006.01)A63B23/04(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图7页(54)发明名称一种安装于轮椅座椅的绳驱动下肢关节康复机构(57)摘要本发明为一种安装于轮椅座椅的绳驱动下肢关节康复机构，包括主体部分、脚踏板机构、绳驱动装置和座椅框架，所述主体部分上端由两个关节底座连接固定于座椅框架上，下端与脚踏板机构相连；主体部分包括关节底座、三个变刚度结构、第一关节、导向杆、直线推杆、第二关节、第三关节、支撑架、直线推杆底座，直线推杆沿竖直方向固定在直线推杆底座上，导向杆与脚踏板机构相连。该机构利用绳驱动，拉动旋转关节绕轴心旋转，实现对其运动轨迹的控制，通过三个变刚度结构，改变关节刚度，实现运动的解耦，由于绳驱动的轻量化，该机构安装于轮椅座椅上时，可提高整机的载荷-自重比。CN109700638ACN109700638A权利要求书1/2页1.一种安装于轮椅座椅的绳驱动下肢关节康复机构，包括主体部分、脚踏板机构、绳驱动装置和座椅框架，其特征在于：所述主体部分上端由两个关节底座连接固定于座椅框架上，下端与脚踏板机构相连；主体部分包括关节底座、三个变刚度结构、第一关节、导向杆、直线推杆、第二关节、第三关节、支撑架、直线推杆底座，直线推杆沿竖直方向固定在直线推杆底座上，导向杆与脚踏板机构相连；在直线推杆底座的上端两侧面上分别连接第二关节和变刚度结构(二)的关节驱动端，第二关节的另一端连接在变刚度结构(三)的关节驱动端上，变刚度结构(三)的关节输入端上连接第一关节，第一关节的上部通过销轴与一个关节底座连接，变刚度结构(三)的关节输入端通过斜齿轮组与第三电机传递动力，所述第三电机固定在第一关节的下部；第二关节和第三关节之间通过支撑架限制轴向运动，支撑架同时将第二关节和变刚度结构(二)的电机底座连接到一起；第三关节的另一端连接在变刚度结构(一)的关节输入端上，变刚度结构(一)的关节输入端通过第三关节连接变刚度结构(二)的关节驱动端；变刚度结构(二)的关节驱动端通过相应斜齿轮组与第二电机传递动力；变刚度结构(一)的关节驱动端通过相应的斜齿轮组与第一电机传动动力，第一电机的电机底座与一个固定在座椅框架上的关节底座连接；所述脚踏板机构包括齿轮、脚踏板电机、齿轮轴、脚踏板、角度限位开关、两个脚踏板连接架、丝杆、脚踏板底座、套筒底座；脚踏板电机的输出端通过齿轮组与齿轮轴连接，齿轮轴固定在一个脚踏板连接架上，两个脚踏板连接架的上部对称安装于丝杆两侧，脚踏板连接架下端固定于脚踏板的底面，在脚踏板连接架的一侧上安装角度限位开关；脚踏板连接架的上部同时与脚踏板底座固定，在脚踏板底座上设置用于支撑固定导向杆的套筒底座；所述绳驱动装置有三组并联的独立驱动机构，每个驱动机构以相同方式连接，每个驱动机构均包括绳驱动电机、卷筒、滑轮组、绳索，所述滑轮组包括水平滑轮和竖直滑轮，二者正交分布于座椅框架前端底部；所述绳索一端与主体部分的相应关节固定，另一端缠绕在卷筒上；卷筒固定在绳驱动电机的输出轴上。2.根据权利要求1所述的安装于轮椅座椅的绳驱动下肢关节康复机构，其特征在于，三个变刚度结构相同，每个变刚度结构均包括中心轴、扭簧、第一组钢珠、第一锥盘、第一碟簧、第一滑块、第二滑块、第二碟簧、第二锥盘、第二组钢珠、左端盖、第一压簧、右旋螺母、左旋螺母、套筒、第二压簧、第一轴套、第二轴套；中心轴的两端分别连接关节，关节输入端和关节驱动端，关节输入端与相应电机连接，并通过相应电机安装座固定；斜齿大齿轮与中心轴配合，且与关节输入端固定；在套筒外缠绕扭簧，所述扭簧的一端与关节输入端固定，另一端与关节驱动端固定；斜齿大齿轮与斜齿小齿轮相啮合，通过斜齿小齿轮连接相应电机；上述第一锥盘、第一滑块、第一碟簧、第一压簧分别与相应的第二锥盘、第二滑块、第二碟簧、第二压簧形状结构相同。3.根据权利要求2所述的安装于轮椅座椅的绳驱动下肢关节康复机构，其特征在于，所述中心轴中部为中心轴肩，中心轴肩两端的轴段是丝杠，两个丝杠旋向相反，丝杠的外侧是第一光轴；第一光轴的外侧为第二光轴，在一侧的第二光轴上设有键槽；第二光轴的外侧为第三光轴，第三光轴的外侧为螺纹轴，第一光轴、第二光轴