[go: up one dir, main page]

CN111388270A - 一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构 - Google Patents

一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构 Download PDF

Info

Publication number
CN111388270A
CN111388270A CN202010179013.5A CN202010179013A CN111388270A CN 111388270 A CN111388270 A CN 111388270A CN 202010179013 A CN202010179013 A CN 202010179013A CN 111388270 A CN111388270 A CN 111388270A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shaft
energy storage
rope
planetary gear
gear train
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010179013.5A
Other languages
English (en)
Inventor
吴明晖
周峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hangzhou Li Dian Intelligent Technology Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Li Dian Intelligent Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hangzhou Li Dian Intelligent Technology Co ltd filed Critical Hangzhou Li Dian Intelligent Technology Co ltd
Priority to CN202010179013.5A priority Critical patent/CN111388270A/zh
Publication of CN111388270A publication Critical patent/CN111388270A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H1/00Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
    • A61H1/02Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising
    • A61H1/0274Stretching or bending or torsioning apparatus for exercising for the upper limbs
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12Driving means
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/12Driving means
    • A61H2201/1207Driving means with electric or magnetic drive
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/14Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/14Special force transmission means, i.e. between the driving means and the interface with the user
    • A61H2201/1463Special speed variation means, i.e. speed reducer
    • A61H2201/1472Planetary gearing
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16Physical interface with patient
    • A61H2201/1602Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/1635Hand or arm, e.g. handle
    • A61H2201/1638Holding means therefor
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2201/00Characteristics of apparatus not provided for in the preceding codes
    • A61H2201/16Physical interface with patient
    • A61H2201/1602Physical interface with patient kind of interface, e.g. head rest, knee support or lumbar support
    • A61H2201/165Wearable interfaces
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61HPHYSICAL THERAPY APPARATUS, e.g. DEVICES FOR LOCATING OR STIMULATING REFLEX POINTS IN THE BODY; ARTIFICIAL RESPIRATION; MASSAGE; BATHING DEVICES FOR SPECIAL THERAPEUTIC OR HYGIENIC PURPOSES OR SPECIFIC PARTS OF THE BODY
    • A61H2205/00Devices for specific parts of the body
    • A61H2205/06Arms

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Pain & Pain Management (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Therapy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Rehabilitation Tools (AREA)

Abstract

本发明公开一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多绳驱动机构,运用一对多模块的设计,该模块包含了主传动轴、行星轮系、储能模块、单向离合器、绳轴模块传动模块改变了动力的传输方向,提高了该机构的空间利用率。动力由行星轮系实现减速。储能模块使得电机驱动转化为势能驱动。单向离合器的配合实现主传动轴的正转与反转带动绳轴模块进行转动,实现上肢多个自由度上的运动以及组合运动,可用于操作中风后康复的柔性上肢外骨骼康复设备,相对于传统的刚性上肢外骨骼设备而言具有轻量级、高效性、节能性、便携性等特点。

Description

一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构
技术领域
本发明涉及骨骼康复设备,具体涉及一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构。
背景技术
脑卒中在我国已成为一种高发性疾病。据统计,在我国40岁以上的脑卒中患者数量高达1036万,且每年新发病例在200万人以上。脑卒中往往会导致不同程度的神经性损伤,会对上肢功能造成不同程度的障碍,由于对肌肉的控制力不足,患者往往难以完成抗阻运动,这使得他们丧失了部分日常生活能力。根据现代康复理论以及实践证明,早期运动治疗的介入能减轻脑卒中导致的功能障碍,改善其运动功能,提高患者的ADL。随着康复需求日益增多,康复领域的科技也随之发展。目前传统的上肢康复训练设备一个电机可控制一个自由度,因此上肢多个自由度的运动需要多个电机来控制,电机数量多无法做到轻量级、高效、节能、便携等目的。
发明内容
为了克服上述缺陷,本发明的目的在于设计一种能实现上肢多个自由度上的运动以及组合运动,可用于操作中风后康复的柔性上肢外骨骼康复设备,为了实现该目的本发明采用如下技术方案:
一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,包括壳体,所述壳体内部设有储能模块、减速行星轮系、绳轴行星轮系、棘轮棘爪结构、主传动轴和电机,所述储能模块与所述减速行星轮系之间通过棘轮连接形成储能机构,所述储能机构有两个并对称设置于电机两侧,其中一侧的储能机构连接若干所述绳轴行星轮系,所述主转动轴贯穿两个储能机构且与绳轴行星轮系模块连接,若干绳轴行星轮系之间通过方轴头连接。
进一步的,所述储能模块包括圆环和设置圆环内的卷簧,所述卷簧的一端固定连接圆环内圈,另一端连接棘轮,所述圆环外部设有制动器,所述圆环与主传动轴通过单向离合器连接,两储能模块中的单向离合器方向相反。
进一步的,所述减速行星轮系包括太阳轮一、行星架一、齿圈一和大锥齿轮,所述行星架一与棘轮固定连接,所述太阳轮一固定连接大椎齿轮,所述大锥齿轮与电机上的小锥齿轮啮合,所述齿圈一外部设有制动器。
进一步的,所述绳轴行星轮系包括太阳轮二、行星架二、齿圈二、从动轴、绳轴和驱动绳,所述太阳轮二与从动轴固定连接,行星架二与所述绳轴固定连接,所述绳轴套设在主传动轴上,所述齿圈二外部设有制动器。
进一步的,所述主传动轴在储能机构中只与转盘为离合器连接,其余都为轴接,在绳轴行星轮系中与从动轴通过方轴头固定轴接。
进一步的,所述棘轮棘爪模块包括棘轮和棘爪,所述棘爪由推拉式电磁铁控制。
作为本发明优选的技术方案,所述绳轴行星轮系中的绳轴半径大小不一,并可拆装更换。
本发明的有益效果在于:本方案采用一个电机控制两个储能单元进行储能,因动力输入方向不同,所以两个储能单元所储存的势能方向也不能,然而通过两个方向相反的离合器与一根传动轴的连接能够实现单独放能;主传动轴与从动轴连接能够实现一轴带动多个绳轴模块运转,实现上肢多个自由度上的运动以及组合运动;此外传动模块改变了动力的传输方向,提高了该机构的空间利用率;动力由行星轮系实现减速;储能模块使得电机驱动转化为势能驱动,综上,本发明相对于对于传统的刚性上肢外骨骼设备而言具有轻量级、高效性、节能性、便携性等突出特点。
附图说明
图1为本发明的内部结构视图;
图2为本发明的外部整体结构视图;
图3为本发明内部结构的剖视图;
图中a-壳体、b-储能模块、c-减速行星轮系、d-绳轴行星轮系、e-棘轮棘爪结构、1-电机、2-主传动轴、3-方轴头、4-圆环、5-卷簧、6-棘轮、7-制动器、8-太阳轮一、9-行星架一、10-齿圈一、11-大椎齿轮、12-小锥齿轮、13-太阳轮二、14-行星架二、15-齿圈二、16-从动轴、17绳轴-、18-驱动绳、19-棘爪。
具体实施方式
为了能更好的理解本发明,下面结合附图对本发明进行详细描述:
实施例:参照图1至图3,一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,包括壳体(a),所述壳体(a)内部设有储能模块(b)、减速行星轮系(c)、绳轴行星轮系(d)、棘轮棘爪结构(e)、电机(1)和主传动轴(2),所述储能模块(b)与所述减速行星轮系(c)之间通过棘轮(6)连接形成储能机构,所述储能机构有两个并对称设置于电机(1)两侧,其中一侧的储能机构连接若干所述绳轴行星轮系(d),所述主转动轴(2)贯穿两个储能机构且与绳轴行星轮系(d)连接,若干绳轴行星轮系(d)之间通过方轴头(3)连接。
所述储能模块(b)包括圆环(4)和设置在圆环内的卷簧(5),所述卷簧(5)的一端固定连接圆环(4)内圈,另一端连接棘轮(6),所述圆环(4)外部设有制动器(7),所述圆环与主传动轴(2)通过单向离合器连接,两储能模块(b)中的单向离合器方向相反。
所述减速行星轮系包括太阳轮一(8)、行星架一(9)、齿圈一(10)和大锥齿轮(11),所述行星架一(9)与棘轮(6)固定连接,所述太阳轮一(8)固定连接大椎齿轮(11),所述大锥齿轮(11)与电机上的小锥齿轮(12)啮合,所述齿圈一(10)外部设有制动器(7)。
所述绳轴行星轮系包括太阳轮二(13)、行星架二(14)、齿圈二(15)、从动轴(16)、绳轴(17)和驱动绳(18),所述太阳轮二(13)与从动轴(16)固定连接,行星架二(14)与所述绳轴(17)固定连接,所述绳轴(17)套设在主传动轴(2)上,所述齿圈二(15)外部设有制动器(7)。
所述主传动轴(2)在储能机构中只与转盘(4)为离合器连接,其余都为轴接,在绳轴行星轮系(d)中与从动轴(16)通过方轴头(3)固定轴接。
所述棘轮棘爪模块(e)包括棘轮(6)和棘爪(19),所述棘爪(19)由推拉式电磁铁控制。
所述绳轴行星轮系(d)中的绳轴(17)半径大小不一,并可拆装更换。
上述实施例仅为结构与连接方式的描述,下面对其功能和原理进行详细描述:
一、储能模式:首先将储能模块(a)和减速行星轮系(b)的制动器锁死,棘爪与棘轮分离,启动电机,电机(1)输出的动力传递至减速行星轮系(b),动力经减速行星轮系(b)实现一级减速,减速行星轮系(b)上的行星架带动棘轮转动,卷簧(5)开始储能。
二、释放模式:储能模块(a)能量蓄满后,电机(1)停止运转,需要放能时控制棘轮(6)与棘抓(19)啮合,将储能模块的制动器(7)解除,开始放能,因圆环(4)与主传动轴(2)相连,主传动轴(2)带动绳轴行星轮系(d)中的太阳轮二(13)转动,经过绳轴行星轮系(d)实现二级减速,最终动力到达绳轴模块,实现驱动绳(18)的牵引。主传动轴(1)与多个绳轴行星轮系(d)相连一起转动,实现多根驱动绳(18)共用一个电机(1),运用单向离合器的配合来管理驱动绳,以实现轻量级、高效、节能、便携的目的。在未来这项技术可以很容易的小型化,用于更高级的应用。
在储能模式中,两侧卷簧所储能的原理相同,但所储存的势能互为反向,为一对互为拮抗的势能。释放模式中,两储能模块的放能过程互不干扰。
还需要说明的是,本方案中行星轮系的制动器处于开启状态时(即行星轮系为自由状态),可方便对整个设备进行复位操作。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换,只要不脱离本发明技术方案的精神和范围,均应涵盖在本发明的权利要求所保护的范围当中。

Claims (7)

1.一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,其特征在于:包括壳体(a),所述壳体(a)内部设有储能模块(b)、减速行星轮系(c)、绳轴行星轮系(d)、棘轮棘爪结构(e)、电机(1)和主传动轴(2),所述储能模块(b)与所述减速行星轮系(c)之间通过棘轮(6)连接形成储能机构,所述储能机构有两个并对称设置于电机(1)两侧,其中一侧的储能机构连接若干所述绳轴行星轮系(d),所述主转动轴(2)贯穿两个储能机构且与绳轴行星轮系(d)连接,若干绳轴行星轮系(d)之间通过方轴头(3)连接。
2.如权利要求1所述的一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,其特征在于:所述储能模块(b)包括圆环(4)和设置在圆环内的卷簧(5),所述卷簧(5)的一端固定连接圆环(4)内圈,另一端连接棘轮(6),所述圆环(4)外部设有制动器(7),所述圆环与主传动轴(2)通过单向离合器连接,两储能模块(b)中的单向离合器方向相反。
3.如权利要求2所述的一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,其特征在于:所述减速行星轮系包括太阳轮一(8)、行星架一(9)、齿圈一(10)和大锥齿轮(11),所述行星架一(9)与棘轮(6)固定连接,所述太阳轮一(8)固定连接大椎齿轮(11),所述大锥齿轮(11)与电机上的小锥齿轮(12)啮合,所述齿圈一(10)外部设有制动器(7)。
4.如权利要求3所述的一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,其特征在于:所述绳轴行星轮系包括太阳轮二(13)、行星架二(14)、齿圈二(15)、从动轴(16)、绳轴(17)和驱动绳(18),所述太阳轮二(13)与从动轴(16)固定连接,行星架二(14)与所述绳轴(17)固定连接,所述绳轴(17)套设在主传动轴(2)上,所述齿圈二(15)外部设有制动器(7)。
5.如权利要求4所述的一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,其特征在于:所述主传动轴(2)在储能机构中只与圆环(4)为离合器连接,其余都为轴接,在绳轴行星轮系(d)中与从动轴(16)通过方轴头(3)固定轴接。
6.如权利要求5所述的一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,其特征在于:所述棘轮棘爪模块(e)包括棘轮(6)和棘爪(19),所述棘爪(19)由推拉式电磁铁控制。
7.如权利要求6所述的一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构,其特征在于:所述绳轴行星轮系(d)中的绳轴(17)半径大小不一,并可拆装更换。
CN202010179013.5A 2020-03-15 2020-03-15 一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构 Pending CN111388270A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010179013.5A CN111388270A (zh) 2020-03-15 2020-03-15 一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010179013.5A CN111388270A (zh) 2020-03-15 2020-03-15 一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111388270A true CN111388270A (zh) 2020-07-10

Family

ID=71410865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010179013.5A Pending CN111388270A (zh) 2020-03-15 2020-03-15 一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111388270A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112792800A (zh) * 2021-01-21 2021-05-14 深圳华鹊景医疗科技有限公司 绳传动外骨骼动力装置及外骨骼机器人
CN113183119A (zh) * 2021-02-26 2021-07-30 北京大学 基于绳驱动冗余柔性驱动器的可穿戴下肢外骨骼机器人
CN113334353A (zh) * 2021-05-19 2021-09-03 黄河科技学院 电磁制动式手臂助力柔性外骨骼
CN113681539A (zh) * 2021-07-22 2021-11-23 中国科学院深圳先进技术研究院 柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112792800A (zh) * 2021-01-21 2021-05-14 深圳华鹊景医疗科技有限公司 绳传动外骨骼动力装置及外骨骼机器人
CN113183119A (zh) * 2021-02-26 2021-07-30 北京大学 基于绳驱动冗余柔性驱动器的可穿戴下肢外骨骼机器人
CN113183119B (zh) * 2021-02-26 2022-05-31 北京大学 基于绳驱动冗余柔性驱动器的可穿戴下肢外骨骼机器人
CN113334353A (zh) * 2021-05-19 2021-09-03 黄河科技学院 电磁制动式手臂助力柔性外骨骼
CN113681539A (zh) * 2021-07-22 2021-11-23 中国科学院深圳先进技术研究院 柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人
CN113681539B (zh) * 2021-07-22 2023-01-03 中国科学院深圳先进技术研究院 柔性外骨骼机器人的驱动单元及柔性外骨骼机器人

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111388270A (zh) 一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构
JP6210245B2 (ja) 動力変換装置
CN106763607B (zh) 蓄存和释放机械能的机构
CN107428233A (zh) 用于机动车辆的电动车桥驱动装置
US9333848B2 (en) Hybrid vehicle drive device
CN101563252A (zh) 混合驱动装置
JP2015180577A (ja) 自転車
JP2011220524A (ja) 盤式歯車の入力側の二輪駆動システム
CN110185305A (zh) 一种机械旋锁转换器结构
CN106232985A (zh) 自发电装置
JP2012145223A (ja) 駆動システム
KR20120140356A (ko) 유성기어열을 이용한 동력분기식 선박추진용 감속기
KR102664460B1 (ko) 공중풍력발전시스템용 구동구조
CN213250907U (zh) 一种用于面向上肢柔性外骨骼应用的一对多的绳驱动机构
WO2024045402A1 (zh) 变速箱、混合动力系统和汽车
TWM592929U (zh) 減速單向傳動結構
CN103982607A (zh) 混合动力型动力总成
JP3168711U (ja) 二方向入力/一方向出力歯車列
AU2019451415A1 (en) One-way power conversion device and power system having same
WO2002063185A1 (en) Bi-directional to unidirectional torque conversion method and apparatus
JPS5861353A (ja) 動力伝達装置
CN110289730B (zh) 一种仿生机器人混合动力可变功率动力单元及其传递方法
JP2018154207A (ja) ハイブリッド駆動装置
CN102678428A (zh) 一种可移动波浪能吸收和转换装置
CN215293458U (zh) 龙门用双速强力齿轮箱

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20200710