[发明专利]一种上肢康复外骨骼用的肘关节主动补偿结构

说明书

一种上肢康复外骨骼用的肘关节主动补偿结构，它涉及一种肘关节主动补偿结构。本发明为了解决现有技术中外骨骼与人体协调运动不平顺、结构复杂以及在运动过程中外骨骼的阻力作用在肢体上，进而加重上肢负担的问题。本发明根据肘关节的轴线运动时发生偏转和移动的情况，设置了菱形结构的主动补偿单元；在肘关节运动过程中主动跟随肘关节轴线的变化而改变形态，人机耦合程度更高；对主动补偿单元输入不同的信号即可实现与上肢运动时所吻合的动作，从而避免外骨骼运转时的阻力作用在手臂上的问题，减少外骨骼减少外骨骼与肢体间的的交互力，降低上肢的负担，同时提高人体穿戴外骨骼的舒适性。本发明用于上肢康复外骨骼。

技术领域

本发明涉及一种肘关节主动补偿结构，具体涉及一种上肢康复外骨骼用的肘关节主动补偿结构，属于外骨骼和康复医疗设备技术领域。

背景技术

可穿戴外骨骼机器人作为增强人体运动能力、提高人类生活品质的技术手段，受到相当广泛的关注：例如可穿戴外骨骼机器人可为人类提供额外的运动动力，克服人类自身身体限制；在关节不能正常自主活动情况下(如中风后遗症)，对肢体残障患者进行康复所需的重复和渐进的训练，克服常规康复治疗的局限性。

目前，在康复外骨骼研究领域，人体屈伸运动关节处设置的外骨骼通常采用固定的运动轴线，忽略了人体关节生理结构，例如肘关节是人体较为复杂的一个复合关节，当肘关节轴线发生变化，导致前臂的运动不是绕固定轴线运动，而是复杂的屈伸三维运动，该运动包含的滑动和传动与肘关节的肱骨和尺骨结构有关，由于提携角的存在，尺骨的运动轨迹与肱骨不共面，运动过程中肘关节轴线时刻发生着变化，固定的运动轴线容易造成外骨骼和人体协调运动不平顺。

有研究通过增加外骨骼的关节数量来使外骨骼更能贴近肘关节及上肢的运动，但这种增加关节数量的方式会增加外骨骼结构的复杂度和尺寸；有研究提出结构简单的被动补偿结构外骨骼，利用肢体的摆动带动外骨骼运动来实现贴合肢体运动的目的，但由于补偿结构为被动形式，外骨骼在运动过程中的一部分阻力会加载在人体的手臂上，加重上肢负担。

综上所述，如何针对上述技术问题，提出一种肘关节主动补偿结构，这也就成为了目前本领域内技术人员所亟待解决的问题。

发明内容

本发明针对上述现有技术的不足，提供一种上肢康复外骨骼用的肘关节主动补偿结构。

本发明的技术方案是：一种上肢康复外骨骼用的肘关节主动补偿结构，包括外骨骼驱动器和固接在外骨骼驱动器上的静平台托板；还包括

通过可拆卸连接的方式依次布置在静平台托板上的主动补偿单元、动平台托板、支撑弹簧和前臂托板。

支撑弹簧的两端与动平台托板和前臂托板相抵，前臂托板通过若干个导向螺栓与动平台托板连接，且前臂托板可沿导向螺栓的轴线方向滑动。主动补偿单元可为动平台托板和前臂托板提供位移补偿或角度补偿。

进一步地，主动补偿单元包括第一电机、第二电机、第三电机、第四电机，以及纵截面均为阶梯形的第一连接板、第二连接板、第三连接板和第四连接板。

第一连接板、第二连接板、第三连接板和第四连接板均包括平行布置的第一托板和第三托板，以及与第一托板和第三托板固接的第二托板。

第一连接板的第一托板与第一电机的壳体螺栓连接，第一连接板的第三托板与第二电机的输出轴固定连接，第一电机的输出轴与静平台托板固定连接。

第二连接板的第一托板与第一连接板的第一托板转动连接，第二连接板的第三托板与第三电机的输出轴固定连接。

第三连接板的第一托板与第三电机的壳体螺栓连接，第三连接板的第三托板与第四连接板的第一托板转动连接。

第四连接板的第一托板与第二电机的壳体螺栓连接，第四连接板的第三托板与第四电机的输出轴固定连接，第四电机的壳体与动平台托板螺栓连接。