[发明专利]一种具备力矩自适应调节功能的动力补偿装置

说明书

本发明属于康复医疗设备技术领域，特别涉及一种无动力上肢双臂外骨骼康复训练机器人负载力矩自适应调节的动力补偿装置，包括动力补偿机构、导向轮、钢丝绳、力矩自适应调节机构、负载机械手臂和机架；动力补偿机构提供的大小可调的动力补偿力矩，负载机械手臂产生的负载力矩，力矩自适应机构自适应负载机械手臂所产生的负载力矩，使之处于动态平衡状态。本发明可实现对机械手臂因不同关节自重所产生的负载力矩进行动力平衡补偿，并且可以自适应机械手臂不同关节处于不同角度位置时的补偿需求，使因机械手臂不同关节运动至不同角度位置时所产生的负载力矩与外在的动力补偿力矩处于动态平衡。

技术领域

本发明属于康复医疗设备技术领域，特别涉及一种无动力上肢双臂外骨骼康复训练机器人负载力矩自适应调节的动力补偿装置。

背景技术

康复机器人作为一种医疗康复训练设备，能够帮助那些因疾病或意外事故而导致的肢体运动功能欠缺或丧失的患者进行康复训练，能够显著提高康复效果，将康复医师从繁重的重复体力劳动中解脱出来。

在上肢康复过程中，双臂外骨骼康复机器人左右两机械手臂因自重而产生的负载力矩会增加患者进行不同关节康复运动的负担，影响康复训练的效果，削弱患者康复的信心，甚至对患者造成伤害。因此，一方面需要通过外在的动力对机械手臂因不同关节自重所产生的负载力矩进行动力平衡补偿，对于外在的动力平衡补偿需要自适应机械手臂不同关节处于不同角度位置时的补偿需求，使患者在进行康复运动时，因机械手臂不同关节运动至不同角度位置时所产生的负载力矩与外在的动力补偿力矩处于动态平衡；另一方面，对于不同患者，其运动能力大小不同，因此，外在的动力补偿可依据患者运动能力的强弱大小可调，对于运动能力弱，处于康复早期的患者，应在完全平衡掉机械手臂自重所产生的负载力矩后，适当平衡掉因患者手臂自重所产生的部分负载力矩，助力患者康复运动。而对于运动能力较强，处于康复中后期的患者，可只平衡掉机械手臂自重所产生的部分或全部负载力矩，提高患者进行主动康复运动的能力。为此，我们提出一种具备力矩自适应调节功能的动力补偿装置。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种具备力矩自适应调节功能的动力补偿装置，用于补偿因机械手臂或患者自身手臂自重所产生的负载力矩，减轻患者康复运动训练的负担，提高康复运动训练的效果。

本发明提供如下技术方案：一种具备力矩自适应调节功能的动力补偿装置，包括动力补偿机构、导向轮、钢丝绳、力矩自适应调节机构、负载机械手臂和机架；

所述动力补偿机构可在重力的作用下沿机架上下滑动，所述动力补偿机构的顶端连接的钢丝绳穿过导向轮变向后，与力矩自适应调节机构的动力补偿绳盘固定，为动力补偿绳盘提供动力补偿力矩；所述负载机械手臂通过钢丝绳与力矩自适应调节机构的凸轮绳盘连接，所述导向轮和力矩自适应调节机构均安装在机架上；

所述动力补偿绳盘与凸轮绳盘同轴安装在力矩自适应调节机构上，且动力补偿绳盘与凸轮绳盘可相对力矩自适应调节机构转动，但动力补偿绳盘与凸轮绳盘之间不能相对转动，所述凸轮绳盘的边缘处由多个半径不同的圆弧组成，所述动力补偿绳盘的半径R大于凸轮绳盘上所有圆弧的半径r；

所述力矩自适应调节机构通过调整凸轮绳盘不同角度位置时的圆弧半径r，调节机械手臂自重及患者手臂自重施加到凸轮绳盘上的负载力矩，使动力补偿力矩与负载力矩处于动态平衡状态。

优选的，所述动力补偿机构通过调整其承载的砝码数量，调节其施加给动力补偿绳盘的动力补偿力矩。

优选的，所述动力补偿机构包括空心螺栓、钢丝绳连接杆、砝码、L型托盘、六角头螺栓、滑块、直线导轨；