一种五自由度容错机构及肘关节康复机器人
阅读说明：本技术 一种五自由度容错机构及肘关节康复机器人 (Five-degree-of-freedom fault-tolerant mechanism and elbow joint rehabilitation robot ) 是由 陈文杰 秦静辰 孙先涛 陈伟海 陶骏 胡存刚 于 2021-08-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种肘关节康复机器人,包括上臂固定组件、五自由度容错机构、前臂固定组件和绳索驱动组件；区别于普通的绳驱动康复机器人将驱动袖环与人体上肢直接固连,使用易于穿戴的绑带将人体与外骨骼连杆连接,提高患者在康复训练过程中的舒适性。将外骨骼连杆与基座连接,将绳索驱动沿手臂方向的作用力传递给基座,有效避免了力直接作用于人体造成二次伤害。同时设计了一种五自由度容错机构,通过连杆转轴与十字轴五个自由度的相对运动,解决了康复训练过程中外骨骼转轴与肘关节螺旋运动轴的偏移问题,提升了人机协调效率。(The invention discloses an elbow joint rehabilitation robot, which comprises an upper arm fixing component, a five-degree-of-freedom fault-tolerant mechanism, a forearm fixing component and a rope driving component, wherein the upper arm fixing component is connected with the forearm fixing component through a rope; the rope-driven rehabilitation robot is different from a common rope-driven rehabilitation robot which directly and fixedly connects the driving sleeve ring with the upper limb of the human body, and the human body is connected with the exoskeleton connecting rod by using the bandage which is easy to wear, so that the comfort of the patient in the rehabilitation training process is improved. The exoskeleton connecting rod is connected with the base, acting force driven by the rope along the arm direction is transmitted to the base, and secondary injury caused by the fact that the force directly acts on a human body is effectively avoided. Meanwhile, a five-degree-of-freedom fault-tolerant mechanism is designed, the problem of the deviation of an external skeleton rotating shaft and an elbow joint spiral motion shaft in the rehabilitation training process is solved through the relative motion of five degrees of freedom of a connecting rod rotating shaft and a cross shaft, and the man-machine coordination efficiency is improved.)
技术领域
本发明涉及医疗康复器械领域，尤其涉及一种五自由度容错机构及肘关节康复机器人。
背景技术
人体肘关节是由肱尺关节、肱桡关节以及桡尺近侧关节组成的复合关节，将人体上肢运动简化为一个杠杆臂系统，肘关节可以看作前臂杠杆的运动支点，起着定位手部位置的重要作用，在很大程度上决定了人体上肢的运动功能。
肘关节的活动度和稳定性是人们日常生活、娱乐甚至专业运动所必需的，但是一些体力劳动者和专业运动员难免会遇到肘关节损伤问题。针对肘关节损伤康复问题，国内外学者参考人体肢体运动，设计了以刚性串联的机械臂为骨架的康复机器人，通过电机驱动为关节实施辅助力矩进行康复训练。
由于人体肘关节存在寄生偏移运动，简单的转动铰难以模仿，人机运动链之间的运动学差异不可避免。为了解决该问题，一些研究者设计了电机驱动的主动式关节对准机构，但这种设计增加了运动链的重量和尺寸，降低系统整体动态性能，同时存在安全隐患。
现今，肘关节康复机器人正朝着轻量、柔性的趋势发展，一些研究者借用上肢作为外骨骼连杆，通过绳驱动的远程驱动方式构建并联驱动外骨骼系统，由绳索驱动患肢直接进行康复训练，避免了人机运动链的运动学差异，但存在绳索张力直接作用于患肢的缺陷。
如申请号CN 109260669A公开的一种绳索驱动外骨骼式上肢康复训练机器人，采用直流电机通过绳索驱动的方式来实现人体上肢的主被动康复训练，通过绳索驱动以及树脂材料的应用能够降低机器人本体的运动惯性，增加康复训练的舒适度，提高康复训练效率。
然而，这种绳索驱动康复训练机器人存在以下问题：直流电机通过绳索驱动训练的方式在关节处产生转矩的同时伴随有一个较大的沿肢体方向的力，当袖环与人体直接固连时，这个力将直接作用于人体，而康复训练机器人的服务对象是由脑卒中、脊髓损伤等中枢神经系统疾病或运动损伤造成的肢体运动障碍患者，这种驱动袖环与人体直接固连的方式将会对患者造成二次伤害；为了防止力直接作用于人体，可以采用驱动袖环与人体之间添加外骨骼连杆的方式，避免力直接作用于人体；然而添加外骨骼连杆又会出现新的问题：连杆的转动轴与肢体关节运动轴可能会发生偏移，连杆转动轴与关节运动轴不重合会导致人机协调性能降低，甚至会对患者造成二次伤害。
发明内容
本发明的目的是，针对上述不足之处提供一种五自由度容错机构及肘关节康复机器人，解决了普通的绳驱动康复机器人将驱动袖环与人体上肢直接固连，驱动力直接作用于手臂容易对患者造成二次伤害的问题，在人体与驱动袖环之间添加外骨骼连杆；同时解决了现有技术中外骨骼连杆转动轴与肘关节螺旋运动轴容易发生偏移的问题。
本方案是这样进行实现的：
一种五自由度容错机构，包括第一连接部、十字轴和第二连接部；所述第一连接部和第二连接部上分别设置有与十字轴相适配的十字槽；十字轴穿过第一连接部和第二连接部的十字槽设置，并与第一连接部和第二连接部配合作业，所述十字槽包括有用于与十字轴相切的弧形槽和矩形槽。
基于上述五自由度容错机构的结构，所述第一连接部包括连接板、连接体，所述十字槽设置在连接体上；所述十字槽设置在连接体上远离连接板的侧面上，十字槽沿连接体的一端面向另一端面延伸一段距离；延伸段的长度不大于十字轴长度二分之一。
基于上述五自由度容错机构的结构，所述第一连接部上十字槽包括第一连接槽和第二连接槽，所述第一连接槽和第二连接槽交错设置，所述第一连接槽包括转轴圆弧和第一底边，转轴圆弧对立设置，并与第一底边连接形成弧形槽，所述第二连接槽为矩形槽；2种槽体在连接体上沿周向方向依次交替设置；
基于上述五自由度容错机构的结构，所述第二连接槽的宽度大于十字轴的棱边尺寸；所述第一连接槽的两侧边采用圆弧设计，运动过程中转轴圆弧与十字轴边线始终相切状态，使第一连接槽与十字轴可发生相对转动。
基于上述五自由度容错机构的结构，所述十字轴一端设置在第一连接部或第二连接部的第一连接槽中，另一端设置在第一连接部或第二连接部的第二连接槽中，最终实现十字轴的每一条棱都分别处于第一连接槽和第二连接槽中。
本发明还公开一种肘关节康复机器人，包括上臂固定组件、五自由度容错机构、前臂固定组件和绳索驱动组件；所述五自由度容错机构设置在上臂固定组件和前臂固定组件之间；所述绳索驱动组件分别与上臂固定组件和前臂固定组件连接，绳索驱动组件为上臂固定组件和前臂固定组件的运动提供动力。
基于上述肘关节康复机器人的结构，所述上臂固定组件包括上臂连杆、上臂绑带和上臂绑带固定件，所述上臂绑带固定件沿上臂连杆的长度方向上至少设置为2个，上臂绑带固定件与上臂连杆固定连接，所述上臂绑带与上臂绑带固定件固定连接。
基于上述肘关节康复机器人的结构，所述前臂固定组件包括前臂连杆组件、前臂固定连杆、绑带固定组件和绑带；所述前臂固定连杆的一端与前臂连杆组件连接，所述绑带固定件沿前臂固定连杆的长度方向上至少设置2个，所述绑带与绑带固定组件相匹配设置。
基于上述肘关节康复机器人的结构，所述前臂连杆组件包括前臂内侧外壳、内齿轮、太阳齿轮、行星齿轮组、行星架和前臂外侧外壳；所述前臂外侧外壳和前臂内侧外壳相互连接；所述内齿轮分别与前臂内侧外壳、前臂外侧外壳固定连接，所述太阳齿轮设置在前臂内侧外壳和前臂外侧外壳中，所述行星齿轮组分别与内齿轮和太阳齿轮啮合，所述行星齿轮组与行星架连接；
基于上述肘关节康复机器人的结构，所述绳索驱动组件包括基座、绳紧固件、绳索、上臂驱动环、前臂驱动环和驱动机构；所述上臂驱动环与基座连接，所述前臂驱动环和上臂驱动环通过绳索进行连接，所述绳紧固件分别设置在上臂驱动环和前臂驱动环上，所述驱动机构与绳索连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本方案基于肘关节螺旋运动轴寄生偏移原理设计的五自由度容错机构，采用被动式设计，结构紧凑，惯性负载小，冗余自由度多，有效解决了外骨骼连杆转轴容易与肘关节螺旋运动轴偏移的问题，同时可以类比应用于膝关节康复，具有良好的应用前景；
2、本方案基于行星齿轮系设计的连杆组件，在不影响容错机构功能的情况下向患肢提供辅助转矩。同时外骨骼连杆与基座固连，将绳索驱动沿手臂方向的作用力传递给基座，在保留转矩达到康复效果的前提下避免作用力直接施加于手臂对患者造成二次伤害。
3、本方案使用绳索驱动的方式，具有安全、轻量紧凑的特点。关节运动空间大，人机协调性能好，符合康复机器人发展趋势。
附图说明
图1是本发明肘关节康复机器人整体装配结构示意图；
图2是绳驱动肘关节康复训练机器人人机耦合运动示意图；
图3是本发明上臂固定组件的结构示意图；
图4是外骨骼轴与肘关节轴偏移示意图；
图5是肘关节螺旋运动轴范围示意图；
图6是本发明五自由度容错机构的结构示意图；
图7是本发明中X轴轴向上进行误差补偿的结构示意图；
图8是本发明中Y轴轴向上进行误差补偿的结构示意图；
图9是本发明中Z轴轴向上进行误差补偿的结构示意图；
图10是本发明绕X轴转动方向上进行误差补偿的结构示意图；
图11是本发明绕Y轴转动方向上进行误差补偿的结构示意图；
图12是本发明五自由度容错机构的爆炸结构示意图；
图13是本发明前臂连杆组件的结构示意图；
图14是本发明前臂固定组件的结构示意图；
图15是本发明绳索驱动组件的结构示意图；
图16是本发明绳索驱动组件细部的放大结构示意图；
图中：1、上臂固定组件、2、五自由度容错机构、3、前臂固定组件、4、绳索驱动组件；11、上臂连杆；12、上臂绑带；13、上臂绑带固定件；21、第一连接部；22、十字轴；23、第二连接部；24、十字槽；241、第一连接槽；242、第二连接槽；243、转轴圆弧；31、前臂连杆组件；32、前臂固定连杆；33、前臂绑带；34、前臂绑带固定件；35、腕部绑带固定件；36、腕部绑带；311、前臂内侧外壳；312、内齿轮；313、太阳齿轮；314、行星齿轮组；315、行星架；316、前臂外侧外壳；317、第一通孔；318、第二通孔；51、基座；52、上臂驱动环；53、前臂驱动环；54、第一绳紧固件；55、第二绳紧固件；56、第三绳紧固件；57、第四绳紧固件；58、第一绳索；59、第二绳索；510、贯穿孔；511、调节槽。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1
本发明提供一种技术方案：
请参照图6所示，一种五自由度容错机构，包括第一连接部21、十字轴22和第二连接部23；所述第一连接部21和第二连接部23上分别设置有与十字轴22相适配的十字槽24；十字轴22穿过第一连接部21和第二连接部23的十字槽24设置，并与第一连接部21和第二连接部23配合作业，完成五个自由度的误差补偿；
请参照图6，如图所示在第一连接部21上建立X、Y、Z坐标系，在本方案中所述的五个自由度为沿X、Y、Z轴移动以及绕x、y轴转动五个自由度的误差补偿。
所述第一连接部21包括连接板、连接体以及设置在连接体上的十字槽24，所述连接板与连接体固定连接，通过连接板与外界机构连接，所述十字槽24设置在连接体上；
在本方案中，十字槽24设置在连接体上远离连接板的侧面上，优选位置为侧面的中心位置，十字槽24沿连接体的一端面向另一端面延伸一段距离；延伸段的长度不大于十字轴22长度二分之一；当第一连接部21和第二连接部23与十字轴22配合作用时，留有作用空间。
所述第一连接部21上十字槽24包括第一连接槽241和第二连接槽242，所述第一连接槽241和第二连接槽242交错设置，所述第一连接槽241包括转轴圆弧243和第一底边，转轴圆弧243对立设置，并与第一底边连接形成弧形槽，所述第二连接槽242为矩形槽；2种槽体在连接体上沿周向方向依次交替设置；
所述第二连接槽242的宽度大于十字轴22的棱边尺寸；所述第一连接槽241的两侧边采用圆弧设计，运动过程中转轴圆弧243与十字轴22边线始终相切状态，使第一连接槽241与十字轴22可发生相对转动。
所述连接体可为矩形、圆柱形结构，在本方案中连接体为圆柱形结构；减少棱角边的出现，减少对人体的伤害。
所述第二连接部23与第一连接部21设置类似，所述第二连接部23包括第一连接槽241和第二连接槽242，所述第一连接槽241和第二连接槽242交错设置，所述第一连接槽241包括转轴圆弧243和第一底边，转轴圆弧243对立设置，并与第一底边连接形成弧形槽，所述第二连接槽242为矩形槽；2种槽体在连接体上沿周向方向依次交替设置；
所述十字轴22一端设置在第一连接部21或第二连接部23的第一连接槽241中，另一端设置在第一连接部21或第二连接部23的第二连接槽242中，最终实现十字轴22的每一条棱都分别处于第一连接槽241和第二连接槽242中，即分别处于弧形槽和矩形槽中，实现十字轴22中自由度的调节。
本方案对五个自由度的误差补偿进行详细解释：
X轴轴向上进行误差补偿：请参照图7，图中展示了容错机构沿X轴移动的自由度调节，由于第一连接部21上的矩形槽大于十字轴22的棱边尺寸，使第一连接部21与十字轴22在X轴轴向上设计有间隙，第二连接部23可带动十字轴22沿X轴移动，即给出容错机构在X轴轴向上进行误差补偿。
Y轴轴向上进行误差补偿：请参照图8，图中展示了容错机构沿Y轴移动的自由度调节，由于第二连接部23上的矩形槽大于十字轴22的棱边尺寸，使第二连接部23与十字轴22在Y轴轴向上设计有间隙，第二连接部23可相对于十字轴22沿Y轴移动。
Z轴轴向上进行误差补偿：请参照图9，图中展示了容错机构沿Z轴移动的自由度调节，由于第一连接部21和第二连接部23上的十字槽24深度均小于十字轴22棱长的二分之一，使第一连接部21可相对于十字轴22在Z轴轴向上移动。
绕X轴转动方向上进行误差补偿：请参照图10，图中展示了容错机构绕X轴转动的自由度调节，由于第一连接部21上设置有弧形槽，且第一连接部21中的弧形槽与十字轴22相切配合；使第一连接部21可与十字轴22发生相对转动，θx为绕X轴转动的角度。
绕Y轴转动方向上进行误差补偿：请参照图11，图中展示了容错机构绕Y轴转动的自由度调节，由于第二连接部23上设置有弧形槽，且第二连接部23中的弧形槽与十字轴22相切配合，使第二连接部23可与十字轴22发生相对转动，θy为绕Y轴转动的角度。
通过上述结构，可以使本申请中容错机构能够在五自由度上进行调节，解决了现有技术中对于肘关节康复机器人在使用时调节不便的问题。
实施例2
基于上述实施例1，发明提供一种技术方案：
请参照图1、3、12、13、14、15、16所示，一种肘关节康复机器人，包括上臂固定组件1、五自由度容错机构2、前臂固定组件3和绳索驱动组件4；所述五自由度容错机构2设置在上臂固定组件1和前臂固定组件3之间，用于对肘关节康复训练时的调节；所述绳索驱动组件4分别与上臂固定组件1和前臂固定组件3连接，绳索驱动组件4为上臂固定组件1和前臂固定组件3的运动提供动力。
在现有技术中，如图4所示，手臂与驱动环之间添加外骨骼连杆，会存在外骨骼连杆旋转轴与肘关节螺旋运动轴不重合的问题。
并且对肘部关节进行生物力学研究发现，肘关节转动轴线具有寄生运动偏差如图5所示；狭义的肘关节从生理功能的外在运动表现看，主要为实现屈伸运动的滑车关节。在屈伸过程中关节会产生“松弛”现象,即屈伸转动中心轴线将伴随有寄生偏移运动。
根据肘关节解剖生理结构及其轴线的实际运动特征，选择螺旋运动轴表示肘关节瞬时运动轴线的寄生偏移，从而量化描述肘关节运动时轴线的偏移运动情况。在肘关节屈伸运动过程中，螺旋运动轴将在两个椭圆锥体相交构成的空间内变动。通过该双椭圆锥体空间来描述肘关节的轴偏移范围：两椭圆锥体相交成一个椭圆面，椎体顶角大小表示轴线在该椭圆面的离面转动运动范围，在水平面内该角度约为8°,冠状面内该角度约为4°；相交椭圆面的长短轴表示轴线矢状面内的移动范围，在水平面内长度约为2mm,冠状面内长度约为3mm。用轨迹方程来模拟屈伸运动的轴线寄生偏移较为复杂，通过主动控制补偿屈伸偏移误差实现难度很高。因此本发明将采用被动补偿运动偏差的方法，设计五自由度容错机构2来补偿轴线寄生运动带来的偏差。
现有技术中还存在另一个问题，如图2所示，绳驱动上肢康复训练机器人直流电机通过绳索驱动训练的方式在肘关节处产生转矩的同时会伴随有一个较大的沿手臂方向的力，当袖环与人体上肢直接固连时，这个力将直接作用于人体上肢，容易对患者造成二次伤害。
基于上述问题，本发明人才发明设计出了本方案的一种肘关节康复机器人。
所述上臂固定组件1包括上臂连杆11、上臂绑带12和上臂绑带固定件13，所述上臂绑带固定件13沿上臂连杆11的长度方向上至少设置为2个，上臂绑带固定件13与上臂连杆11固定连接，所述上臂绑带12与上臂绑带固定件13固定连接；
基于上述结构，通过上臂绑带12人体上臂与上臂连杆11固定为一体，至少2个上臂固定件和上臂绑带12可以使在固定时能够更加的稳固，同时增大捆绑的受力面积，增加人体使用时的舒适度。
所述五自由度容错机构2中第一连接部21与上臂连杆11连接，第二连接部23与前臂固定组件3连接，使五自由度容错机构2能够应用到肘关节康复机器人中来；
本实施例再次对五个自由度的误差补偿应用到肘关节康复机器人中来进行详细解释：
X轴轴向上进行误差补偿：请参照图7，图中展示了容错机构沿X轴移动的自由度调节，由于第一连接部21上的矩形槽大于十字轴22的棱边尺寸，使第一连接部21与十字轴22在X轴轴向上设计有间隙，第二连接部23可带动十字轴22沿X轴移动，即给出容错机构在X轴轴向上进行误差补偿。在X轴上的位移△x对应于前述肘关节轴线在冠状面的移动长度。
Y轴轴向上进行误差补偿：请参照图8，图中展示了容错机构沿Y轴移动的自由度调节，由于第二连接部23上的矩形槽大于十字轴22的棱边尺寸，使第二连接部23与十字轴22在Y轴轴向上设计有间隙，第二连接部23可相对于十字轴22沿Y轴移动。在Y轴上的位移△y对应于前述肘关节轴线在水平面的移动长度。
Z轴轴向上进行误差补偿：请参照图9，图中展示了容错机构沿Z轴移动的自由度调节，由于第一连接部21和第二连接部23上的十字槽24深度均小于十字轴22棱长的二分之一，使第一连接部21可相对于十字轴22在Z轴轴向上移动。
绕X轴转动方向上进行误差补偿：请参照图10，图中展示了容错机构绕X轴转动的自由度调节，由于第一连接部21上设置有弧形槽，且第一连接部21中的弧形槽与十字轴22相切配合；使第一连接部21可与十字轴22发生相对转动，θx为绕X轴转动的角度，其对应于前述肘关节轴线在水平面的转动角度。
绕Y轴转动方向上进行误差补偿：请参照图11，图中展示了容错机构绕Y轴转动的自由度调节，由于第二连接部23上设置有弧形槽，且第二连接部23中的弧形槽与十字轴22相切配合，使第二连接部23可与十字轴22发生相对转动，θy为绕Y轴转动的角度；其对应于前述肘关节轴线在冠状面的转动角度。
所述前臂固定组件3包括前臂连杆组件31、前臂固定连杆32、绑带固定组件和绑带；所述前臂固定连杆32的一端与前臂连杆组件31连接，所述绑带固定件沿前臂固定连杆32的长度方向上至少设置2个，所述绑带与绑带固定组件相匹配设置，通过绑带将前臂与前臂固定组件3连接。
在其他本实施中，所述绑带固定组件和绑带具体可以包括前臂绑带33、前臂绑带固定件34、腕部绑带36固定件35和腕部绑带36；腕部绑带36与人体腕部接触并绑定，前臂绑带33与人体前臂接触并绑定；前臂绑带固定件34、腕部绑带36固定件35共同作用将人体前臂固定在前臂固定组件3中；
所述前臂连杆组件31包括前臂内侧外壳311、内齿轮312、太阳齿轮313、行星齿轮组314、行星架315和前臂外侧外壳316；所述前臂外侧外壳316和前臂内侧外壳311相互连接，前臂外侧外壳316和前臂内侧外壳311之间形成腔体结构，所述内齿轮312、太阳齿轮313、行星齿轮组314和行星架315均设置在腔体结构中；
所述内齿轮312分别与前臂内侧外壳311、前臂外侧外壳316固定连接，所述内齿轮312中心设置有第一通孔317，所述前臂内侧外壳311中心设置有第二通孔318，第二连接部23通过轴承与第一通孔317和第二通孔318转动连接，使前臂连杆组件31在转动时，第二连接部23可以保持不动；
所述太阳齿轮313设置在腔体结构中，所述行星齿轮组314分别与内齿轮312和太阳齿轮313啮合，所述行星齿轮组314与行星架315连接，内齿轮312转动带动行星齿轮继而带动太阳齿轮313转动，太阳齿轮313在腔体结构内自转；
基于上述结构，内齿轮312、太阳齿轮313、行星齿轮组314和行星架315构成的行星齿轮系是主要传动机构，前臂连杆组件31旋转带动内齿轮312旋转传递到行星齿轮组314继而带动太阳齿轮313绕Z轴旋转，在不影响容错机构的前提下，完成了人体前臂绕Z轴的旋转运动，即前臂的屈伸康复训练。
所述绳索驱动组件4包括基座51、绳紧固件、绳索、上臂驱动环52、前臂驱动环53和驱动机构；所述上臂驱动环52与基座51连接，所述前臂驱动环53和上臂驱动环52通过绳索进行连接，所述绳紧固件分别设置在上臂驱动环52和前臂驱动环53上，所述驱动机构与绳索连接；
所述绳紧固件包括第一绳紧固件54、第二绳紧固件55、第三绳紧固件56和第四绳紧固件57，所述第一绳紧固件54和第二绳紧固件55分别设置在上臂驱动环52上，所述第三绳紧固件56和第四绳紧固件57设置在前臂驱动环53上，第一绳紧固件54的位置与第三绳紧固件56相对应，第二绳紧固件55与第四绳紧固件57相对应；
第一绳紧固件54、第二绳紧固件55、第三绳紧固件56和第四绳紧固件57上均设置有贯穿孔。
所述绳索包括第一绳索58和第二绳索59，所述第一绳索58的一端与第三绳紧固件56固定连接，另一端通过第一绳紧固件54的贯穿孔510后与驱动机构连接；
所述第二绳索59的一端与第四绳紧固件57固定连接，另一端通过第二绳紧固件55的贯穿孔510后与驱动机构连接；
通过驱动机构来分别带动第一绳索58和第二绳索59的张紧程度来使上臂固定组件1和前臂固定组件3做重复性的屈伸运动；即驱动机构控制绳索的运动，第一绳索58收紧时，第二绳索59放松进而控制前臂驱动环53带动前臂连杆和人体前臂绕Z轴旋转。
所述上臂驱动环52和前臂驱动环53上均设置有沿环长度方向的调节槽511，绳紧固件可以在调节槽511上进行位置的调节，方便屈伸运动的顺利进行。
所述上臂驱动环52和11、上臂连杆与基座连接，将手臂的支撑力部分传递给基座。
所述以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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