一种可换向的机械臂重力矩平衡装置.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CN108453788A(43)申请公布日2018.08.28(21)申请号201810357674.5(22)申请日2018.04.20(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人熊蔡华王晨波伍轩陶建波何畅毛伟(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人张彩锦曹葆青(51)Int.Cl.B25J19/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种可换向的机械臂重力矩平衡装置(57)摘要本发明属于医疗康复训练设备领域，并具体公开了一种可换向的机械臂重力矩平衡装置，该装置包括配重导槽模块、配重、机械臂关节、绳索、导向滑轮组、配重盘、机械臂关节连杆和机架，配重导槽模块安装在机架上；配重的下端安装在配重导槽模块上，上端与绳索相连，绳索绕过导向滑轮组后缠绕在配重盘上，导向滑轮组安装在机架上；机械臂关节安装在机架上，其内部设有电机；配重盘安装在机械臂关节电机的输出轴上；机械臂关节连杆同样安装在机械臂关节电机的输出轴上，机械臂关节连杆的重力在机械臂关节上产生重力矩。本发明可以在机械臂变换形态时改变其所提供的平衡力矩的方向，具有操作简单、迅速、省力，结构可靠的特点。CN108453788ACN108453788A权利要求书1/2页1.一种可换向的机械臂重力矩平衡装置，其特征在于，包括配重导槽模块(1)、配重(2)、机械臂关节(3)、绳索(4)、导向滑轮组(5)、配重盘(6)、机械臂关节连杆(7)和机架(8)，其中，所述配重导槽模块(1)安装在机架(8)上，用于限制配重(2)的运动，实现卡位作用；所述配重(2)的下端安装在配重导槽模块(1)上，上端与所述绳索(4)相连，该绳索(4)绕过所述导向滑轮组(5)后缠绕在所述配重盘(6)上，该导向滑轮组(5)安装在所述机架(8)上；所述机械臂关节(3)安装在所述机架(8)上，其内部设有电机；所述配重盘(6)安装在机械臂关节(3)电机的输出轴上，该机械臂关节(3)用于限制配重盘(6)绕电机输出轴旋转的自由度；所述机械臂关节连杆(7)同样安装在机械臂关节(3)电机的输出轴上，该机械臂关节连杆(7)的重力在机械臂关节(3)上产生重力矩。2.如权利要求1所述的可换向的机械臂重力矩平衡装置，其特征在于，所述配重导槽模块(1)包括配重安装块(11)、换向导槽(12)、卡位器(13)、导向轴(14)和模块底板(15)，其中，所述配重(2)安装在配重安装快(11)的上端；所述换向导槽(12)安装于配重安装块(11)的下端，该换向导槽(12)的中部开有与导向轴(14)配合的导向孔，该换向导槽(12)的侧面加工有预设形状的导向槽；所述卡位器(13)安装在模块底板(15)上；所述导向轴(14)下端安装在模块底板(15)上；所述换向导槽(12)可沿着导向轴(14)做上下往复运动，在换向导槽(12)上下往复运动过程中，该换向导槽(12)侧面的具有预设形状的导向槽与卡位器(13)配合，以在预期位置限制换向导槽(12)运动，实现卡位作用。3.如权利要求1所述的可换向的机械臂重力矩平衡装置，其特征在于，所述卡位器(13)包括卡位销钉(131)、卡位销钉安装支座(132)、直线导轨(133)、弹簧(134)和弹簧安装支座(135)，其中，所述卡位销钉(131)安装于卡位销钉安装支座(132)上端；所述卡位销钉安装支座(132)下端安装在直线导轨(133)上端；所述直线导轨(133)下端安装在模块底板(15)上；所述弹簧(134)一端连接在卡位销钉安装支座(132)上，另一端连接在弹簧安装支座(135)上；所述弹簧安装支座(135)安装于模块底板(15)上。4.如权利要求3所述的可换向的机械臂重力矩平衡装置，其特征在于，所述卡位销钉(131)和卡位销钉安装支座(132)构成的整体安装在直线导轨(133)上可沿直线导轨移动；所述弹簧(134)在卡位销钉安装支座(132)上产生一拉力，使得卡位销钉(131)和卡位销钉安装支座(132)构成的整体存在向该弹簧方向运动的趋势。5.如权利要求1-4任一项所述的可换向的机械臂重力矩平衡装置，其特征在于，所述配重(2)以及配重导槽模块(1)中的配重安装块(11)和换向导槽(12)的重力转化为绳索(4)上的拉力，该拉力在配重盘(6)上转化成与重力矩方向相反的平衡力矩，起到平衡重力矩的作用。6.如权利要求1-5任一项所述的可换向的机械臂重力矩平衡装置，其特征在于，当需要变换平衡力矩的方向时，使机械臂关节(3)带动配重盘(6)沿初始平衡力矩的反方向旋转，使配重(2)上升，该配重(2)在换向导槽(12)侧面的具有预设形状的导向槽的限制下停止继续上升；使