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专利号: 2022100568226
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 医学或兽医学;卫生学
更新日期:2024-11-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三自由度过约束踝关节康复变胞混联机构,其包括放置平台、旋转平台、第一驱动分支、第二驱动分支、第三驱动分支与第四变胞驱动分支,其特征在于:所述第一驱动分支与第二驱动分支底座中心分别位于旋转平台上的等腰三角形两底角顶点,第三驱动分支底座中心位于旋转平台上的等腰三角形顶点,第四变胞驱动分支底座中心位于旋转平台上的等腰三角形底边中点;

所述第一驱动分支顶部与放置平台左侧相连,第二驱动分支顶部与放置平台右侧相连,第四变胞驱动分支与放置平台相连处与第一、第二驱动分支与放置平台相连处同轴线,第三驱动分支顶部与放置平台底部相连;

所述第一驱动分支、第二驱动分支、第三驱动分支、第四变胞驱动分支与旋转平台顶部的上平台以及放置平台构成具有三个转动自由度的2RPU‑PU‑UPS型过约束并联机构。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度过约束踝关节康复变胞混联机构,其特征在于:所述放置平台主体接近一个无顶长方体盒,盒内底层具有橡胶防滑垫,两侧靠近后上方处有圆柱形凸台,凸台上有安装圆柱滚子的凹槽用于与第四变胞驱动分支相连,盒外底前侧有矩形凸台与第三驱动分支相连。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度过约束踝关节康复变胞混联机构,其特征在于:所述第一驱动分支为RPU型支链,主要包括转动副R、伺服驱动单元P、虎克铰U,第一驱动分支位于放置平台左侧,其转动副底座位于旋转平台左侧,转动副轴线与放置平台的长边平行,伺服驱动单元P的移动方向与转动副R轴线垂直,伺服电机作为驱动源,虎克铰U第一、第二转轴形成T形,第二转轴起点为第一转轴中点,虎克铰第一、第二转动副轴线相互垂直,第一转轴虎克铰U第一转动副轴线与转动副R轴线平行,第二转动副轴线与放置平台侧面圆柱形凸台轴线重合;

所述第一驱动分支由底座、转动副导轨、伺服电机、虎克铰导杆与T型轴虎克铰组成;

所述第二驱动分支为与第一驱动分支结构相同的RPU型支链,第二驱动分支位于放置平台右侧,其转动副底座位于旋转平台右侧。

4.根据权利要求1所述的一种三自由度过约束踝关节康复变胞混联机构,其特征在于:所述第三驱动分支为UPS型支链,主要包括虎克铰U、伺服驱动单元P、球铰S,第三驱动分支虎克铰U底座位于旋转平台前侧,球铰座位于放置平台前侧下方,所述虎克铰U第一、第二转动副轴线相互垂直,第一转动副轴线与第一驱动分支转动副R轴线平行,伺服驱动单元P移动方向与虎克铰转动副轴线垂直;

所述第三驱动分支由虎克铰底座、虎克铰导轨、伺服电机、球铰导杆与球铰座组成。

5.根据权利要求1所述的一种三自由度过约束踝关节康复变胞混联机构,其特征在于:所述第四变胞驱动分支具有变胞特性,通过驱动和锁死移动副改变构件的数目,可在PU型支链与固定虎克铰U之间转换,使并联机构在2RPU‑PU‑UPS型与2RPU‑U‑UPS型之间转换;

所述第四变胞驱动分支主要包括移动副P与虎克铰U,主要结构组成为固定导轨、步进电机、轴承座导杆、弓形转动构件,固定导轨底部中点位于第一、第二驱动分支转动副底座中点连线的中点上,移动副P运动方向垂直于第一、第二驱动分支转动副底座中点连线,轴承座导杆可视为三部分,第一部分直导杆安装在固定导轨上,第二部分为四分之一圆形弯杆终点位于放置平台后侧,第三部分为直杆与顶部轴承座,顶部轴承座的轴承轴线与弓形转动构件中部转轴轴线共线,为虎克铰U第一转动副轴线,该轴线与第一、第二驱动分支转动副R轴线平行,弓形转动构件两端为圆柱形构件,内侧为圆柱凸轴与放置平台圆形凹处的轴承配合,外侧为圆柱形凹槽,内安装有圆柱滚子轴承与第一、第二驱动分支虎克铰的第二转轴配合,三者轴线共线。

6.根据权利要求1所述的一种三自由度过约束踝关节康复变胞混联机构,其特征在于:所述旋转平台为串联机构,主要包括定平台、伺服驱动电机、大齿轮轴、控制盒与上平台,上平台下方为大齿轮轴,与伺服驱动电机末端小齿轮相互啮合,伺服驱动电机位于定平台上,控制盒接收命令后控制各电机工作,调整变胞混联机构运动状态,完成踝关节康复训练任务。