[发明专利]一种气液并联驱动上肢康复训练助力系统

说明书

本发明提供一种气液并联驱动上肢康复训练助力系统，它是由：上肢固定架、肩关节X轴固定件、肩关节XY轴连接件、液压缸A、气压缸、液压缸B、缸体连接件、气液缸推杆连接接头、上臂连接杆、肩关节Z轴内圈、肩关节Z轴外圈、上臂连杆、下臂连杆、握把组成。本发明以气液并联缸结构替代传统液压或气压驱动肩关节和肘关节，该结构设计是考虑到气液并联缸通过气缸驱动，可减少系统重量，提高驱动速度；而液压缸可克服纯气压驱动刚度低和稳定性差的缺点。故此本发明专利提供的一种上肢康复训练助力系统具有驱动快速性好、刚度高、稳定性强、运行平稳等优点，可提高康复训练助力系统的关键特性。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别是属于医疗康复助力机器人领域，具体来讲是一种气液并联驱动上肢康复训练助力系统。

背景技术

当前，世界各国都面临着老龄化和数量庞大的残疾人群，康复训练系统的研究开发和应用可为解决失能辅助和康复问题提供部分技术手段。同时有望缓解康复医疗资源供需矛盾，提高失能患者和老龄人群的生活质量，并带动相关产业发展，增加就业，促进社会和谐，因而具有重要的社会意义。

在美国、日本和欧洲的一些国家，上肢康复训练系统已经被尝试应用到实际中，一些性能优良的产品已应用于市场推广上。如瑞士苏黎世联邦理工学院研制了电动康复训练系统LOKOMAT；美国麻省理工学院研制了电机驱动的MIT-MANUS系统；新西兰奥克兰大学的研究人员提出了一种由气动人工肌肉驱动的康复训练矫形器；我国相关科研院所，如中国科学院、浙江大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、电子科技大学等，也在医疗康复系统研究领域取得了一些收获，如浙江大学开发了基于气动肌肉的助力外骨骼机器人；哈尔滨工业大学研制了电动上肢康复机器人；电子科技大学研制了HUALEX液压助力外骨骼机器人等。

当前国内外的康复训练系统主要通过电机、液压和气压三种方式驱动。电机驱动系统技术成熟，具有控制精度高、结构简单等优点，但是其功率/质量比较低、动态平稳性差。液压驱动上肢康复训练系统具有惯性小，功率/质量比较高，结构简单，工作稳定等优点。但其工作噪音大，造价高，柔顺性差。气压驱动系统具有轻便，无污染，速度快，柔顺性好的优点。但是受气体可压缩特性的影响，系统刚度低，承载能力差，控制性能不稳定。如能结合以上两种驱动方式，使得康复训练系统既具有较好的刚度，又具有较好的柔顺能力，将对拓宽该系统的应用领域具有重要的意义。因此，本发明以气液并联缸结构替代传统液压或气压驱动肩关节和肘关节，该结构设计是考虑到气液并联缸通过气缸驱动，可减少系统重量，提高驱动速度；而液压缸可克服纯气压驱动刚度低和稳定性差的缺点。故此本发明专利提供的一种上肢康复训练系统具有驱动快速性好、刚度高、稳定性强、运行平稳等优点，可提高康复训练助力系统的关键特性。

发明内容

因此，为了解决上述不足，本发明在此提供一种气液并联驱动上肢康复训练助力系统，该结构设计是考虑到气液并联缸通过气缸驱动，可减少系统重量，提高驱动速度；而液压缸可克服纯气动驱动刚度低和稳定性差的缺点。故此本发明专利提供的一种上肢医疗康复训练系统具有驱动快速性好、刚度高、稳定性强、运行平稳等优点，可提高上肢康复训练系统的关键特性。

本发明是这样实现的，构造一种气液并联驱动上肢康复训练助力系统，其特征在于：它是由：上肢固定架、肩关节X轴固定件、肩关节XY轴连接件、液压缸A、气压缸、液压缸B、缸体连接件、气液缸推杆连接接头、上臂连接杆、肩关节Z轴内圈、肩关节Z轴外圈、上臂连杆、下臂连杆以及握把组成；

肩关节可实现三个自由度的旋转，肩关节X轴旋转轴线穿过肩关节X轴固定件，肩关节Z轴旋转轴线与肩关节Z轴内圈、肩关节Z轴外圈同轴，肩关节Y轴旋转轴线与肩关节X轴旋转轴线、肩关节Z轴旋转轴线相互垂直；肘关节旋转轴线穿过上臂连杆的旋转轴心；