一種轉動關節及使用該轉動關節的機械臂的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種轉動關節及使用該轉動關節的機械臂。
【背景技術】
[0002]人體運動功能障礙一一因為脊柱損傷、腦卒、意外事故傷害等而造成人體的神經受損一一已成為一種常見的疾病。通過及時而有效的康復訓練，可以刺激大腦中樞神經以恢復部分功能，消除由于運動神經元損傷帶來的肢體運動功能障礙提高患者的運動能力。隨著近年來經濟與科技的發展，利用自動化系統來幫助患者康復成為了國內外康復訓練發展的主流。
[0003]現有的康復訓練設備，雖然經過了多年發展，有些也已經應用于臨床治療。但在使用中仍有不足之處:
I)、康復訓練中運動姿態曲線多是預先存入控制系統的數據，因為涉及到編程的原因，修改難度大。這種數據曲線，是對大多數正常人行走步態曲線或上肢活動的數據進行采集后，經過統計和分析，獲得的單一數據，是無法適用于各種病患和病情的；
2)、作為康復訓練中的主導者和決策者，理療師很難學會有效操縱現有康復設備，更不能夠針對每個病人都及時編寫或改動步態曲線數據。康復訓練設備本應該是配合理療師的治療，起輔助作用的，但現在卻因為操控問題而影響患者的治療進程。
[0004]在授權公告號為CN100398273C的中國發明專利說明書中公開了一種康復訓練機器人的關節結構，包括機架，機架上設有電機、機械臂及減速裝置，其中，減速裝置的輸入段與電機的轉動軸向，在減速裝置和機械臂之間設有離合-阻尼器，離合-阻尼器的主動軸與減速裝置的輸出端相連，從動軸與機械臂相連，離合-阻尼器的外殼內設有對應與主動軸和從動軸固定連接的主動盤和從動盤，主動盤和從動盤相對設置，主動盤和從動盤的相對表面上分別設有極性相反的電極板，在主動盤和從動盤相鄰側的外殼內壁上分別設有與其上的電極板極性一致的壁內電極板，在外殼內腔中填滿電流變液。
[0005]使用時，由于可以控制電極板上的電壓變化，使得主動盤和從動盤之間的電流變液發生變化，在電壓逐漸增大時，電流便也變得越來越粘稠，使得主動盤和從動盤之間的相對運動阻力逐漸增大，當電壓大于某個設定閾值時，主動盤和從動盤之間的電流變液完全固話，主動盤和從動盤固連。這樣一來，可以控制電極板上的電壓控制離合-阻尼器處于與離合器的方式工作還是以阻尼器的方式工作。當使用上述康復訓練機器人的關節結構進入阻尼訓練模式時，電機停止工作，離合-阻尼器工作在阻尼器狀態，由于渦輪蝸桿減速裝置的自鎖特性，主動軸無法自由轉動，而從動軸可以進行有阻尼的自由轉動，此時，患者可帶動機械臂進行有阻尼的往復運動，通過控制外加電壓的大小，就可以準確控制機械臂的阻尼。
[0006]但上述這種利用電壓控制電流變液來實現離合-阻尼器的阻尼大小變化，使用操作較為麻煩，且需要精確控制加載在離合-阻尼器上的電壓大小，控制精度要求較高，且對電流變液的純度等也有較高要求，使得使用上述離合-阻尼器的關節結構較為復雜，成本較高，維護檢修均較為不便。
【發明內容】
[0007]本發明提供一種轉動關節，以解決現有技術中存在的利用電壓控制電流變液來實現離合-阻尼器的阻尼力變化導致關節結構復雜、成本較高的技術問題；同時，本發明還提供一種使用上述轉動關節的機械臂。
[0008]本發明所提供的轉動關節的技術方案是:轉動關節，包括沿左右方向間隔分布的第一連接座和第二連接座，第一連接座上設有用于將轉動關節與機械臂相鄰兩臂體中的其中一個臂體固連的第一固連部，第二連接座上設有用于將轉動關節與所述機械臂相鄰兩臂體中的另一個臂體固連的第二固連部，第一連接座上固設有沿左右方向延伸的主軸，第二連接座轉動裝配在所述主軸上，第二連接座上固設有同軸轉動裝配在主軸上的轉動摩擦盤，主軸上沿左右方向滑動裝配有用于與轉動摩擦盤接觸摩擦配合以控制兩連接座之間轉動阻尼的滑動摩擦盤，滑動摩擦盤由設置在主軸上的直動驅動機構驅動往復移動，直動驅動機構為氣壓缸驅動機構或液壓缸驅動機構或電動推桿驅動機構。
[0009]所述的主軸為空心軸結構，直動驅動結構為安裝在所述主軸端部的所述氣壓缸驅動機構，氣壓缸驅動機構的活塞桿傳動連接有滑動裝配在所述空心軸結構的沿左右方向延伸的通孔中的傳動芯軸，傳動芯軸通過連接銷連接有滑動座，所述滑動摩擦盤固設在所述滑動座上，所述氣壓缸驅動機構通過傳動芯軸、滑動座驅動滑動摩擦盤沿左右方向往復滑移。
[0010]所述的主軸和第二連接座之間設有用于檢測第二連接座與主軸相對轉動角度的角度傳感器。
[0011]本發明所提供的使用上述轉動關節的機械臂的技術方案是:機械臂，包括轉動關節和通過轉動關節連接的相鄰兩臂體，轉動關節包括沿左右方向間隔分布的第一連接座和第二連接座，第一連接座上設有將轉動關節與所述相鄰兩臂體中的其中一個臂體固連的第一固連部，第二連接座上設有將轉動關節與所述相鄰兩臂體中的另一個臂體固連的第二固連部，第一連接座上固設有沿左右方向延伸的主軸，第二連接座轉動裝配在所述主軸上，第二連接座上固設有同軸轉動裝配在主軸上的轉動摩擦盤，主軸上沿左右方向滑動裝配有用于與轉動摩擦盤接觸摩擦配合以控制兩連接座之間轉動阻尼的滑動摩擦盤，滑動摩擦盤由設置在主軸上的直動驅動機構驅動往復移動，直動驅動機構為氣壓缸驅動機構或液壓缸驅動機構或電動推桿驅動機構。
[0012]所述的主軸為空心軸結構，直動驅動結構為安裝在所述主軸端部的所述氣壓缸驅動機構，氣壓缸驅動機構的活塞桿傳動連接有滑動裝配在所述空心軸結構的沿左右方向延伸的通孔中的傳動芯軸，傳動芯軸通過連接銷連接有滑動座，所述滑動摩擦盤固設在所述滑動座上，所述氣壓缸驅動機構通過傳動芯軸、滑動座驅動滑動摩擦盤沿左右方向往復滑移。
[0013]所述的主軸和第二連接座之間設有用于檢測第二連接座與主軸相對轉動角度的角度傳感器。
[0014]所述的機械臂具有兩個所述的轉動關節，兩轉動關節分別為上、下轉動關節，通過上轉動關節連接的相鄰兩臂體為機械臂安裝座和上臂體，通過下轉動關節連接的相鄰兩臂體為下臂體和所述的上臂體。
[0015]本發明的有益效果是:本發明所提供的轉動關節中，通過直動驅動機構驅動滑動摩擦盤在主軸上沿左右方向往復移動，控制滑動摩擦盤與轉動摩擦盤之間的接觸摩擦強度，進而調整兩連接座之間的轉動阻尼，使得轉動關節可以滿足不同的康復訓練要求，應用范圍廣。并且，通過控制兩摩擦盤的接觸摩擦強度來實現轉動阻尼的控制調整，轉動關節的整體結構相對簡單，生產設計成本低，便于操作和維護檢修。
[0016]當將上述的轉動關節應用在機械臂上時，機械臂上通過轉動關節連接的相鄰兩臂體可通過轉動關節調整量臂體之間的轉動阻尼，便于調整應用該機械臂進行康復訓練時的訓練阻力。
[0017]進一步地，將主軸設計成空心軸結構，便于將傳動芯軸布置在主軸的通孔中，一方面便于實現移動導向，另一方面也可以相對減少整個轉動關節的整體體積。
[0018]進一步地，在主軸和第二連接座之間設有角度傳感器來檢測主軸和第二連接座的相對轉動角度。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明所提供的機械臂的一種實施例的結構示意圖；
圖2是圖1所示機械臂側視圖；
圖3是圖1中下轉動關節的結構示意圖；
圖4是圖1所示機械臂的氣缸控制氣路示意圖；
圖5是圖3所示控制臂的下轉動關節作為主動機械臂的下轉動關節應用于康復訓練設備時的控制原理圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1至圖4所示，一種機械臂的實施例，該實施例中的機械臂包括兩個轉動關節，兩轉動關節分別為上轉動關節2和下轉動關節4，上轉動關節2實現上臂體3與機械臂安裝座I的轉動連接，下轉動關節4用于實現上臂體3與下臂體5的轉動連接。
[0021]兩轉動關節的結構基本相同，以下轉動關節4為例，下轉動關節包括沿左右方向間隔分布的第一連接座18和第二連接座22。相應的，第一連接座18上設有將下轉動關節4與上臂體2固連的第一固連部，第二連接座22上設有將下轉動關節4與下臂體5固連的第二固連部。第一連接座18上固設有沿左右方向延伸的主軸12，具體來講，第一連接座