BE1030388B1 - Un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs et une méthode de rééducation correspondante - Google Patents

Un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs et une méthode de rééducation correspondante Download PDF

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Abstract

La présente invention appartient au domaine de la robotique de rééducation médicale et se rapporte au domaine de la robotique de rééducation pour les accidents vasculaires cérébraux, et plus particulièrement à un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs, qui comprend l'ensemble de corps de table relevable, la plate-forme d'extrémité à changement rapide prévue sur l'ensemble de corps de table relevable, et le système d'entraînement relié à la plate-forme d'extrémité à changement rapide ; la présente invention fournit un robot de rééducation des membres supérieurs multifonctionnel avec une large gamme d'applications, une structure simple et une réponse rapide.

Description

Un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs et une méthode de rééducation correspondante
Domaine technique
La présente invention appartient au domaine de la robotique médicale de rééducation et se rapporte au domaine de la robotique de rééducation après un accident vasculaire cérébral, et plus particulièrement à un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs.
La technologie en arrière-plan
L'accident vasculaire cérébral (AVC) est une maladie clinique fréquente qui affecte fortement l'état de santé et la qualité de vie des patients. Des études ont montré qu'en raison de l'évolution des modes de vie, l'AVC est devenu ces dernières années la première cause de mortalité en Chine et la première cause d'invalidité chez les adultes chinois, avec un taux d'incidence, de mortalité et d'invalidité élevé. Les statistiques de la littérature montrent qu'une rééducation dans les trois mois suivant l'AVC peut restaurer de manière significative les capacités cognitives et motrices, et que l'entraînement thérapeutique a un effet rééducatif significatif dans l'année qui suit, mais un traitement à long terme est toujours nécessaire si le patient veut atteindre un niveau normal.
La rééducation manuelle interactive par les soignants prend du temps et mobilise beaucoup de ressources médicales. Il est donc essentiel de développer des dispositifs de rééducation médicale adaptés aux patients victimes d'un AVC et souffrant de troubles fonctionnels moteurs. — Actuellement, la plupart des dispositifs de rééducation des membres supérieurs disponibles sur le marché se présentent sous la forme d'exosquelettes qui, bien que moins coûteux, ne conviennent qu'aux patients ayant certaines capacités motrices actives, et de tels produits ont des difficultés à bien interagir avec les patients en recueillant des informations en temps réel sur leurs mouvements pendant l'entraînement de rééducation ; d'autres robots de rééducation des membres supérieurs, bien que pleinement fonctionnels, ne sont pas popularisés en raison de leurs coûts de production et de fabrication élevés.
Contenu de l'invention
Le but de la présente invention est de fournir un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs avec un large champ d'application, une structure simple et une réponse rapide, et également de fournir une méthode de rééducation correspondante pour les membres supérieurs.
En vue des objectifs susmentionnés, les solutions techniques suivantes sont utilisées dans l'invention :
Un robot de rééducation bidimensionnel planaire pour les membres supérieurs comprend l'ensemble de corps de table soulevable, ledit ensemble de corps de table soulevable étant pourvu d'une plate-forme d'extrémité à changement rapide, ladite plate-forme d'extrémité à changement rapide étant reliée à un système d'entraînement.
De préférence, l'ensemble de corps de table relevable comprend le corps de table supérieur, la plate-forme d'extrémité à changement rapide et le système d'entraînement étant prévus sur le corps de table supérieur ; que le corps de table supérieur est articulé sur le corps de table inférieur, le corps de table inférieur étant prévu horizontalement sous le corps de table supérieur, le corps de table supérieur et le corps de table inférieur ayant tous deux une structure en forme de plaque ; en ce que le mécanisme de réglage angulaire est prévu entre ledit corps de table supérieure et le corps de table inférieure ; en ce que le corps de table inférieure est relié à l'extrémité inférieure à la tige de levage, la tige de levage étant reliée à l'extrémité inférieure à la base de support.
De préférence, le mécanisme de réglage d'angle comprend la longue fente ouverte sur le côté supérieur du corps de la table inférieure, la longue fente ayant le cylindre télescopique articulé sur le côté avant, le cylindre télescopique ayant la première tige de liaison et la deuxième tige de liaison, qui sont articulées à une extrémité éloignée de la longue fente, la première tige de liaison étant articulée à une extrémité éloignée du cylindre télescopique à l'arrière du corps de la table supérieure, la deuxième tige de liaison étant articulée à une extrémité éloignée du cylindre télescopique à l'arrière de la longue fente ; dans lequel le mécanisme de réglage d'angle comprend en outre l'inclinomètre prévu dans le corps de la table supérieure.
De préférence, la plateforme finale à changement rapide comprend la barre de guidage transversale qui est perpendiculaire à la longue fente, à la barre de guidage transversale étant fixée de manière coulissante la plateforme mobile, à la plateforme mobile étant intégré le capteur de vitesse, à la plateforme mobile étant également fixé de manière articulée le moteur final, le moteur final étant perpendiculaire à la barre de guidage transversale ; à l'arbre dudit moteur final étant fixé le support de bras qui est perpendiculaire à celui-ci, au support de bras étant fixé le capteur de force bidimensionnel ; au-dessus du support de bras étant fixé l'élément manuel.
De préférence, l'élément de la main est relié à l'accoudoir par la structure de connexion à changement rapide ; l'élément de la main comprend trois types de la poignée, la double poignée et la poignée sphérique.
De préférence, chacun des éléments manuels est muni à l'intérieur du capteur de pression à couche mince.
De préférence, l'accoudoir est relié au moteur d'extrémité à une extrémité et est muni de l'élément de fixation du membre à l'autre extrémité, l'élément de fixation du membre ayant une structure en forme de plaque incurvée.
De préférence, le système d'entraînement comprend la plate-forme de poulie coulissante fixée aux extrémités de la barre de guidage transversale, et comprend en outre une paire de plates-formes de poulie fixes fixées à l'extrémité arrière gauche et à l'extrémité arrière droite du corps de la table supérieure ; chacune des plates-formes de poulie coulissante est reliée de manière coulissante au guide linéaire, chacun des guides linéaires est perpendiculaire à la barre de guidage transversale, chacun desdits guides linéaires est fixé au corps de la table supérieure ; le système d'entraînement comprend le système d'entraînement gauche et en outre le système d'entraînement droit disposé symétriquement par rapport au système d'entraînement gauche, le système d'entraînement gauche comprenant le premier galet tendeur fixé à chaque plate-forme de poulie coulissante ; il comprend en outre la première petite poulie prévue sur chaque plate- forme de poulie fixe ; le système d'entraînement gauche comprenant en outre le premier — servomoteur monté de manière fixe sur l'extrémité avant gauche du corps de la table supérieure, ledit premier servomoteur ayant la première poulie active montée sur celui-ci ; le système d'entraînement gauche comprend la première courroie synchrone fixée à la plate-forme mobile, une extrémité de la première courroie synchrone étant fixée à l'extrémité avant gauche de la plate-forme mobile et l'autre extrémité de la première courroie synchrone étant fixée à — l'extrémité arrière droite de la plate-forme mobile, successivement autour de la première poulie de tension sur le côté gauche du corps de table supérieure, de la première poulie active, de la première petite poulie sur l'extrémité arrière gauche du corps de table supérieure, de la première petite poulie sur l'extrémité arrière droite du corps de table supérieure et de la première poulie de tension sur le côté droit du corps de table supérieure.
De préférence, le système d'entraînement droit comprend le deuxième galet tendeur monté sur chaque plate-forme de poulie coulissante ; et en outre la deuxième petite poulie prévue sur chaque plate-forme de poulie fixe ; le premier galet tendeur et le deuxième galet tendeur sont situés sur la même plate-forme de poulie coulissante dans une position d'avant en arrière, la première poulie et la deuxième poulie sont situées sur la même plate-forme de poulie fixe dans une position d'avant en arrière ; le système d'entraînement droit comprenant en outre le deuxième servomoteur fixé à l'extrémité avant droite du corps de la table supérieure, le deuxième servomoteur étant connecté à la deuxième poulie active ; le système d'entraînement droit comprend la deuxième courroie de synchronisation fixée à la plate-forme mobile, la deuxième courroie de synchronisation étant fixée à une extrémité à l'extrémité avant droite de la plate-forme mobile et l'autre extrémité à l'extrémité arrière gauche de la plate-forme mobile s'étendant autour de la deuxième poulie de tension sur le côté inférieur droit du corps de table supérieure, de la deuxième poulie active, de la deuxième petite poulie sur l'extrémité arrière droite du corps de table supérieure, de la deuxième petite poulie sur l'extrémité arrière gauche du corps de table supérieure et de la deuxième poulie de tension sur le côté inférieur gauche du corps de table supérieure.
La présente méthode correspondante d'entraînement à la rééducation des membres supérieurs, qui comprend les étapes suivantes : à l'étape 1, un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs est mis en marche et la hauteur du corps de la table supérieure est réglée au moyen de la barre de levage, le patient attache le membre affecté correspondant à l'aide de la sangle à l'accoudoir et tient l'élément manuel dans sa main ; le vérin télescopique est réglé à la longueur du télescope, l'angle d'inclinaison entre le corps de la table supérieure et le corps de la table inférieure est sélectionné, l'angle d'inclinaison est mesuré par l'inclinomètre et envoyé au système de commande ; ensuite, le mode d'entraînement de rééducation approprié est sélectionné en fonction de la condition physique du patient afin de commencer l'entraînement ;
À l'étape 2, le mode d'entraînement actif est sélectionné, le patient déplace activement la plate-forme mobile dans le corps de la table supérieure conformément au plan d'entraînement du mouvement bidimensionnel dans le plan horizontal : lorsque le patient déplace la plate-forme mobile vers la gauche, des capteurs de force bidimensionnels transmettent des informations de force et de position au système de commande, le premier servomoteur et le deuxième servomoteur, situés à gauche et à droite, tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que la première courroie synchrone et la deuxième courroie synchrone, reliées au côté gauche de la plate-forme mobile, se tendent et créent une tension, tirant ainsi la plate-forme mobile pour suivre le mouvement vers la gauche ; simultanément, la première courroie 5 synchrone et la deuxième courroie synchrone, reliées au côté droit de la plate-forme mobile, se détendent ; lorsque le patient déplace la plate-forme mobile vers la droite, le premier et le deuxième servomoteurs des côtés gauche et droit tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui tend la première et la deuxième courroies synchrones reliées au côté droit de la plate-forme mobile et crée une tension, ce qui permet à la plate-forme mobile de suivre le mouvement vers le côté droit du patient ; simultanément, la première et la deuxième courroies synchrones reliées au côté gauche de la plate-forme mobile se détendent ; lorsque le patient fait avancer la plate-forme mobile finale, la barre de guidage transversale de la plate-forme mobile finale fait avancer les deux plates-formes de poulies coulissantes gauche et droite ; à ce moment, le premier servomoteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et le deuxième servomoteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui tend la première courroie synchrone et la deuxième courroie synchrone reliées à l'avant de la plateforme mobile et crée une tension, ce qui permet à la plateforme finale à échange rapide de suivre le patient vers l'avant ; en même temps, la première courroie synchrone et la deuxième courroie synchrone reliées à l'arrière de la plateforme mobile sont détendues ; lorsque le patient entraîne la plate-forme mobile finale pour se déplacer vers l'arrière, le premier servomoteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et le second servomoteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui a pour effet de tendre la première courroie synchrone et la seconde courroie synchrone reliées à l'arrière de la plate-forme mobile et de générer une tension, ce qui a pour effet de tirer la plate-forme finale à échange rapide pour qu'elle suive le membre concerné du patient et se déplace vers l'arrière ; simultanément, la première courroie synchrone et la deuxième courroie synchrone reliées à l'avant de la plateforme mobile sont détendues ; lorsque le patient entraîne la plateforme mobile finale pour se déplacer selon une trajectoire quelconque dans le plan horizontal ; le premier servomoteur et le deuxième servomoteur sont couplés de manière à tourner et à provoquer le mouvement suivant de la plateforme mobile.
Par rapport à l'état de la technique, la présente invention a les effets avantageux suivants :
Un robot multifonctionnel d'entraînement à la rééducation des membres supérieurs de la présente invention constitue un nouveau type de robot d'entraînement planaire pour l'entraînement des patients en rééducation après un AVC, grâce au vérin télescopique qui coopère avec la première barre de liaison et la deuxième barre de liaison, le corps de la table supérieure et le corps de la table inférieure peuvent former un angle d'inclinaison quelconque entre 0° et 90°, ce qui est pratique pour le réglage de l'angle d'entraînement et pallie les défauts des produits similaires qui ne peuvent être entraînés que dans le plan horizontal ou vertical.
La présente invention est simple dans sa conception et peu coûteuse. Le module d'entraînement sur table utilise la solution d'entraînement par courroie synchrone entraînée par le servomoteur, qui est simple dans sa conception et évite la structure et l'orientation complexes des dispositifs exosquelettes. L'entraînement couplé du premier servomoteur et du second servomoteur peut entraîner la plateforme d'extrémité à changement rapide afin de générer différents mouvements, tels qu'un mouvement d'avant en arrière et de gauche à droite, ce qui permet de disposer de quatre modes d'entraînement différents pour la rééducation, tels que le mode actif, le mode passif, le mode miroir et le mode à la demande, qui peuvent être appliqués aux patients à différents stades de la rééducation et ont une large portée.
L'invention présente les avantages d'une réponse rapide, d'un fonctionnement sûr et d'un prix bas. Les trois connecteurs à changement rapide des éléments manuels offrent une base matérielle permettant de diversifier les programmes d'entraînement tout en s'adaptant aux patients présentant différentes situations de rééducation. Le servomoteur transmet la force à la plateforme mobile par le biais de la courroie synchrone, exerçant ainsi une force uniforme sur les côtés avant gauche, arrière gauche, avant droit et arrière droit de la plateforme mobile, ce qui garantit à la fois la précision du mouvement et la sécurité du patient. La réaction rapide au mouvement et le coût relativement faible facilitent également une large application de l'invention.
Description des dessins ci-joints
La figure 1 montre une vue schématique du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 2 montre une vue principale du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 3 montre une vue latérale du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 4 montre une vue de dessus du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 5 montre une représentation schématique du système d'entraînement du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 6 montre une représentation schématique du mécanisme de réglage d'angle du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 7 montre une représentation schématique de la plate-forme d'extrémité à changement rapide du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 8 montre une représentation schématique de l'élément manuel du mode de réalisation 1 de la présente invention ;
La figure 9 montre une représentation schématique de la double poignée du mode de réalisation 1 de la présente invention.
Sur cette image : l'ensemble de corps de table relevable 100, le corps de table supérieur 101, le corps de table inférieur 102, la première barre de liaison 103, le vérin télescopique 104, le support fixe 105, la plate-forme de poulie coulissante 106, la plate-forme de poulie fixe 107, le guide linéaire 108, la deuxième barre de liaison 109, la plate-forme d'extrémité à changement rapide 200, la plate-forme mobile 201, la barre de guidage transversale 202, le moteur d'extrémité 203, l'élément de main 204, le support de bras 205, le capteur de force bidimensionnel 206, la barre de liaison 207, la poignée 208, le système d'entraînement gauche 300, le premier servomoteur 301, la première poulie active 302, le premier galet tendeur 303, la première petite poulie 304, la première courroie synchrone 305, le système d'entraînement droit 400, le deuxième servomoteur 401, la deuxième poulie active 402, le deuxième galet tendeur 403, la deuxième petite poulie 404, la deuxième poulie 405.
Description détaillée
Forme de réalisation 1
Un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs, tel qu'illustré sur les figures 1 à 9, comprend un ensemble de corps de table 100 pouvant être soulevé, l'ensemble de corps de table 100 pouvant être soulevé étant pourvu de la plate-forme d'extrémité 200 à changement rapide, la plate-forme d'extrémité 200 à changement rapide étant reliée au système d'entraînement ; un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs comprend en outre le système de commande.
Comme le montre la figure 1, l'ensemble de corps de table relevable 100 comprend le corps de table supérieure 101, la plate-forme d'extrémité à changement rapide 200 et le système d'entraînement, qui sont placés sur le corps de table supérieure 101 ; le corps de table supérieure 101 est articulé sur le corps de table inférieure 102, le corps de table supérieure 101 et le corps de table inférieure 102 sont articulés à l'extrémité avant par une charnière ; le corps de la table inférieure 102 est disposé horizontalement sous le corps de la table supérieure 101, le corps de la table supérieure 101 et le corps de la table inférieure 102 constituent la structure en forme de plaque ; le mécanisme de réglage de l'angle est disposé entre le corps de la table supérieure 101 et le corps de la table inférieure 102 ; le corps de la table inférieure 102 est relié à l'extrémité inférieure à la tige de levage, la tige de levage est reliée à l'extrémité inférieure à la base de support.
Comme illustré à la figure 6, le mécanisme de réglage d'angle comprend la longue fente ouverte sur la face supérieure du corps de soucoupe 102, la partie avant de la longue fente étant reliée de manière articulée au vérin télescopique 104, l'extrémité arrière du vérin télescopique 104 étant reliée de manière articulée à la partie avant de la longue fente du corps de soucoupe 102 via le support articulé ; l'extrémité du cylindre télescopique 104 éloignée de la longue fente est reliée de manière articulée à la première tige de liaison 103 et à la deuxième tige de liaison 109, l'extrémité de la première tige de liaison 103 éloignée du cylindre télescopique 104 étant reliée de manière articulée à la partie arrière du corps de table inférieure 102, la première tige de liaison 103 étant reliée de manière articulée à la partie arrière du corps de table supérieure 101 ; la deuxième barre de liaison 109 est reliée de manière articulée à la partie arrière de la longue fente à une extrémité éloignée du cylindre télescopique 104 ; le mécanisme de réglage d'angle comprend en outre l'inclinomètre qui est relié de manière articulée à la partie arrière du corps de table supérieure 101. La première biellette 103 est articulée à la partie arrière du corps de la table supérieure 101, et le corps de la table inférieure 102 comporte un support articulé qui est articulé à la deuxième biellette 109.
Comme illustré à la figure 7, la plate-forme d'extrémité à changement rapide 200 comprend la barre de guidage transversale 202, qui est perpendiculaire à la longue fente, la plate-forme mobile 201 étant fixée de manière coulissante à la barre de guidage transversale 202, le capteur de vitesse étant intégré dans la plate-forme mobile 201, le moteur d'extrémité 203 étant également fixé de manière articulée à la plate-forme mobile 201, son axe d'articulation étant parallèle à la barre de guidage transversale 202, le moteur d'extrémité 203 étant perpendiculaire à la barre de guidage transversale 202 ; sur l'arbre dudit moteur d'extrémité 203 est fixé le support de bras 205, qui est perpendiculaire à celui-ci, sur le support de bras 205 est fixé le capteur de force bidimensionnel 206 ; au-dessus du support de bras 205 est fixé l'élément manuel 204. Le capteur de force bidimensionnel 206 est fixé au niveau inférieur de l'accoudoir 205 et l'élément manuel 204 est vissé au niveau supérieur de l'accoudoir 205, serrant l'accoudoir 205 avec le capteur de force bidimensionnel 206. La barre de guidage transversale 202 est une structure cylindrique disposée horizontalement et la plate-forme mobile 201 est pourvue de trous de palier linéaire perpendiculaires à la fente longitudinale, et la plate-forme mobile 201 est reliée à la barre de guidage transversale 202 par les trous de palier linéaire ; la plate-forme mobile 201 peut coulisser sur la barre de guidage transversale 202 et ne peut pas tourner autour de la barre de guidage transversale 202.
Comme le montre la figure 8, il existe une structure de connexion à changement rapide entre l'élément de main 204 et l'accoudoir 205 ; l'élément de main 204 comprend trois types de poignées, des poignées doubles et des poignées sphériques, qui peuvent être utilisées en fonction de l'état du patient. Un capteur de pression à couche mince est prévu dans chaque type d'élément de main 204. Comme illustré à la figure 9, la double poignée comprend la barre de liaison 207 avec des poignées 208 perpendiculaires à cette dernière et situées aux deux extrémités de la barre de liaison 207, et lorsque la double poignée est utilisée, la position centrale de la barre de liaison 207 est reliée à l'appui-bras 205, et les deux poignées 208 sont disposées — symétriquement autour du centre de la position centrale de la barre de liaison 207.
Le support de bras 205 est relié à une extrémité au moteur d'extrémité 203 et est muni à l'autre extrémité de l'élément de fixation de membre, l'élément de fixation de membre ayant une structure en forme de plaque incurvée.
Comme illustré aux figures 2 à 5, le système d'entraînement comprend la plate-forme de — poulie coulissante 106 fixée aux extrémités de la barre de guidage transversale 202, et comprend en outre une paire de plates-formes de poulie fixe 107 fixées à l'extrémité arrière gauche et à l'extrémité arrière droite du corps de la table supérieure 101 ; chacune des plates-formes de poulie coulissante 106 est reliée de manière coulissante au guide linéaire 108, chacun des guides linéaires 108 est perpendiculaire à la barre de guidage transversale 202, le guide linéaire 108 et la barre de guidage transversale 202 sont tous deux parallèles au corps de la table supérieure 101,
chacun desdits guides linéaires 108 est fixé au corps de la table supérieure 101 ; deux plates- formes de poulie coulissante 106 sont montées sur les côtés gauche et droit du corps de la table supérieure 101 en liaison avec les deux guides linéaires gauche et droit précités 108. Les deux plates-formes à rouleaux fixes 107 sont vissées sur les côtés gauche et droit de la face arrière du corps de la table supérieure 101 ; le système d'entraînement comprend également deux supports fixes 105 vissés sur les côtés gauche et droit de la face avant du corps de la table supérieure 101, respectivement.
Le système d'entraînement comprend le système d'entraînement gauche et, en outre, le système d'entraînement droit disposé symétriquement par rapport au système d'entraînement gauche ; la projection positive du système d'entraînement gauche 300 et du système d'entraînement droit 400 sur la table supérieure est disposée symétriquement autour de la ligne de jonction entre les points centraux des faces avant et arrière de la table supérieure. Le système d'entraînement gauche comprend la première poulie de tension 303 fixée à chaque plate-forme de poulie coulissante 106 ; il comprend en outre la première petite poulie 304 prévue sur chaque plate-forme de poulie fixe 107 ; le système d'entraînement gauche 300 comprend en outre le premier servomoteur 301 monté fixement à l'extrémité avant gauche du corps de table supérieure 101, la première poulie active 302 étant montée sur ce premier servomoteur 301 ; le système d'entraînement gauche 300 comprend la première courroie synchrone 305 fixée à la plateforme mobile 201, une extrémité de la première courroie synchrone 305 étant fixée à — l'extrémité avant gauche de la plateforme mobile 201, et l'autre extrémité de la première courroie synchrone 305 étant fixée à l'extrémité arrière droite de la plateforme mobile 201, et ce, successivement autour du premier galet tendeur 303 sur le côté gauche du corps de la table supérieure 101, du premier galet actif 302, de la première petite poulie 304 à l'extrémité arrière gauche du corps de la table supérieure 101, de la première petite poulie 304 à l'extrémité arrière droite du corps de la table supérieure 101 et du premier galet tendeur 303 sur le côté droit du corps de la table supérieure 101.
La projection du système d'entraînement droit 400 et du système d'entraînement gauche 300 est réalisée en miroir, afin que la première courroie synchrone 305 et la deuxième courroie synchrone 405 ne se gênent pas mutuellement en fonctionnement, le plan de montage du système d'entraînement droit 400 est plus bas que le plan de montage du système d'entraînement gauche 300. Le système d'entraînement droit 400 comprend la deuxième poulie de tension 403 montée sur chaque plate-forme de poulie coulissante 106 ; et en outre la deuxième petite poulie 404 prévue sur chaque plate-forme de poulie fixe 107 ; la première poulie de tension 303 et la deuxième poulie de tension 403 sont situées sur la même plate-forme de poulie coulissante 106 dans une position d'avant en arrière, la première poulie de tension 303 du côté gauche est située devant la deuxième poulie de tension 403, et la première poulie de tension 303 du côté droit est située derrière la deuxième poulie de tension 403. La première petite poulie 304 et la deuxième petite poulie 404 sur la même plateforme de poulie fixe 107 sont disposées de l'avant vers l'arrière, la première petite poulie 304 du côté gauche étant située devant la deuxième petite poulie 404 et la première petite poulie 304 du côté droit étant située derrière la deuxième petite poulie 404 ; le système d'entraînement droit 400 comprend également le deuxième servomoteur 401 qui est solidaire de l'extrémité avant droite du corps de table supérieure 101, l'arbre du deuxième servomoteur 401 étant relié à la deuxième poulie active 402 par une clavette plate ; le système d'entraînement droit 400 comprend la deuxième courroie synchrone 405 fixée à la plate-forme mobile 201, une extrémité de la deuxième courroie synchrone 405 étant située à l'extrémité avant droite de la plate-forme mobile 201 et l'autre extrémité étant située à l'extrémité arrière gauche de la plate-forme mobile 201 autour de la deuxième poulie de tension 403 sur le côté droit du corps de table supérieure 101, la deuxième poulie active 402, la deuxième petite poulie 404 est fixée à l'extrémité arrière droite du corps de la table supérieure 101, la deuxième petite poulie 404 est fixée à l'extrémité arrière gauche du corps de la table supérieure 101 et le deuxième galet tendeur 403 est fixé sur le côté gauche du corps de la table supérieure 101.
Forme de réalisation 2
Ce mode de réalisation est un robot multifonctionnel d'entraînement à la rééducation des membres supérieurs qui utilise le procédé suivant, qui comprend les étapes suivantes :
Au cours de l'étape 1, un robot multifonctionnel d'entraînement à la rééducation des membres supérieurs est mis en marche et la hauteur du corps de la table supérieure 101 est ajustée à la taille du patient à l'aide de la barre de levage, le patient attache le membre concerné correspondant à l'aide d'une sangle à l'accoudoir 205 et tient l'élément manuel 204. La longueur du vérin télescopique 104 est ajustée pour choisir l'angle d'inclinaison entre le corps de la table supérieure 101 et le corps de la table inférieure 102 afin de déterminer le niveau d'entraînement, l'angle d'inclinaison est déterminé par l'inclinomètre intégré au corps de la table supérieure 101 et envoyé au système de commande pour participer à la commande cinématique et dynamique du robot. L'entraînement est ensuite lancé en sélectionnant le mode d'entraînement de rééducation approprié en fonction de la condition physique du patient.
À l'étape 2, le patient entraîne activement la plateforme mobile 201 pour effectuer le mouvement bidimensionnel dans le plan horizontal dans le corps de la table supérieure 101, conformément au plan d'entraînement : Lorsque le patient entraîne la plateforme mobile 201 pour se déplacer vers la gauche, le capteur de force bidimensionnel 206 entre les informations de force et de position dans le système de commande, et le premier servomoteur 301 et le deuxième servomoteur 401, respectivement à gauche et à droite, tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que la première courroie de synchronisation 305 et la deuxième courroie de synchronisation 405, qui sont reliées au côté gauche (extrémité avant gauche et extrémité arrière gauche) de la plateforme mobile 201, sont tendues et créent une tension qui amène la plateforme mobile 201 à suivre le mouvement vers la gauche ; simultanément, la première courroie de synchronisation 305 et la deuxième courroie de synchronisation 405, qui sont reliées au côté droit de la plateforme mobile 201 (extrémité avant droite et extrémité arrière droite), sont détendues. lorsque le patient entraîne la plateforme mobile 201 pour se déplacer vers la droite, le premier servomoteur 301 et le deuxième servomoteur 401, situés respectivement à gauche et à droite, tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui a pour effet de tendre la première courroie synchrone 305 et la deuxième courroie synchrone 405, qui sont reliées au côté droit de la plateforme mobile 201 (l'extrémité avant droite et l'extrémité arrière droite), afin de créer une tension, ce qui permet de tirer la plateforme mobile 201 pour suivre le mouvement vers le côté droit du patient ; simultanément, la première courroie de synchronisation 305 et la deuxième courroie de synchronisation 405, qui sont reliées au côté gauche de la plateforme mobile 201 (l'extrémité avant gauche et l'extrémité arrière gauche), sont détendues.
Lorsque le patient fait avancer la plate-forme mobile d'extrémité 201, la barre de guidage transversale 202 de la plate-forme mobile d'extrémité 201 fait avancer les deux plates-formes de poulies coulissantes gauche et droite 106 ; à ce moment-là, le premier servomoteur 301 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et le second servomoteur 401 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui tend la première courroie de synchronisation 305 et la seconde courroie de synchronisation 405 reliées à l'avant (extrémité avant gauche et extrémité avant droite) de la plateforme mobile d'extrémité 201, afin de créer une tension qui tire la plateforme d'extrémité à échange rapide 200 pour suivre le patient et se déplacer vers l'avant ; simultanément, la première courroie de synchronisation 305 et la deuxième courroie de synchronisation 405, qui sont reliées au côté arrière (extrémité arrière gauche et extrémité arrière droite) de la plateforme mobile 201, sont détendues.
Lorsque le patient entraîne la plate-forme mobile d'extrémité 201 pour se déplacer vers l'arrière, le premier servomoteur 301 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et le second servomoteur 401 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui a pour effet de tendre la première courroie synchrone 305 et la seconde courroie synchrone 405, qui sont reliées à l'arrière (extrémité arrière gauche et extrémité arrière droite) de la plate-forme mobile 201, afin de créer une tension et de tirer la plate-forme d'extrémité à échange rapide 200 pour qu'elle suive le membre concerné du patient pour se déplacer vers l'arrière ; simultanément, la première courroie synchrone 305 et la deuxième courroie synchrone 405, qui sont reliées à l'avant (extrémité avant gauche et extrémité avant droite) de la plateforme mobile 201, se détendent.
Lorsque le patient déplace la plateforme mobile d'extrémité 201 selon une trajectoire quelconque dans le plan horizontal, c'est-à-dire un mouvement composite dans les quatre directions avant, arrière, gauche et droite, le mouvement suivant de la plateforme mobile 201 est obtenu selon la rotation couplée du premier servomoteur 301 et du second servomoteur 401. Ce mode peut être contrôlé par le couple de sortie du premier servomoteur 301 et du deuxième servomoteur 401 afin d'opposer une résistance réglable au membre concerné.
À l'étape 3, le mouvement actif du membre affecté du patient est entraîné par la plateforme — d'extrémité à changement rapide 200 lorsque l'entraînement en mode passif est sélectionné, et la trajectoire du mouvement et la valeur de l'assistance pour le membre affecté sont déterminées par le plan d'entraînement obtenu par différents modes de rotation du premier servomoteur 301 et du second servomoteur 401 : Lorsque la plateforme mobile 201 pousse le patient à se déplacer vers la gauche, le capteur de force bidimensionnel 206 transmet les informations de force et de position au système de commande, le premier servomoteur 301 et le deuxième servomoteur 401,
situés à gauche et à droite, tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que la première courroie de synchronisation 305 et la deuxième courroie de synchronisation 405, qui sont reliées au côté gauche de la plate-forme mobile rapide 201, se tendent pour créer une tension qui tire la plate-forme mobile 201 vers le côté gauche, et le membre concerné du patient suit ce mouvement ; simultanément, la première courroie de synchronisation 305 et la deuxième courroie de synchronisation 405 reliées au côté droit de la plateforme mobile 201 (extrémité avant droite et extrémité arrière droite) sont relâchées.
De la même manière, lorsque la plateforme mobile 201 pousse le patient à se déplacer vers la droite, le premier servomoteur 301 et le deuxième servomoteur 401 tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui a pour effet de tendre la première courroie synchrone 305 et la deuxième courroie synchrone 405 reliées au côté droit de la plateforme mobile 201 pour créer une tension, ce qui tire la plateforme mobile 201 vers la droite et fait que le membre concerné du patient suit ce mouvement ; simultanément, la première courroie de synchronisation 305 et la deuxième courroie de synchronisation 405, qui sont reliées au côté gauche de la plateforme mobile 201 (extrémité avant gauche et extrémité arrière gauche), sont détendues.
Lorsque la plateforme mobile d'extrémité 201 déplace le patient vers l'avant, le premier servomoteur 301 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et le second servomoteur 401 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui tend la courroie dentée à l'avant de la — plateforme mobile 201 et crée une tension, tirant ainsi la plateforme d'extrémité à changement rapide 200 vers l'avant et faisant avancer la plateforme de poulie coulissante 106 le long du guide linéaire 108, le membre concerné du patient suivant ce mouvement. Lorsque la plateforme mobile 201 fait reculer le patient, le premier servomoteur 301 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et le second servomoteur 401 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui tend la première courroie synchrone 305 et la seconde courroie synchrone 405 reliées à l'arrière de la plateforme mobile 201 et génère une tension, ce qui fait que la plateforme d'extrémité à changement rapide 200 est tirée vers l'arrière et que le membre du patient suit ce mouvement.
Lorsque la plateforme mobile 201 se déplace selon une trajectoire quelconque dans le plan horizontal, c'est-à-dire un mouvement composite dans quatre directions, d'avant en arrière, de gauche à droite ; cela peut être obtenu selon la rotation de couplage du premier servomoteur 301 et du deuxième servomoteur 401 mentionnée ci-dessus, le membre concerné suivant le mouvement de la plateforme mobile 201. Ce mode peut être contrôlé par le couple de sortie du premier servomoteur 301 et du deuxième servomoteur 401 afin de fournir une assistance réglable au membre concerné.
A l'étape 4, lorsque l'entraînement en mode à la demande est sélectionné, le patient est entraîné par la plateforme mobile 201 à une vitesse relativement fixe afin d'effectuer un entraînement en mouvement conformément à la trajectoire définie pour le contenu de l'entraînement, le premier servomoteur 301 et le deuxième servomoteur 401 se distinguant en mode rotatif et en mode passif par le fait que : la vitesse de déplacement de la plateforme mobile 201 en mode à la demande est maintenue à une certaine vitesse fixe, et cette vitesse est réglable de manière échelonnée.
A l'étape 5, si le capteur de force bidimensionnel 206 détecte, pendant les trois modes d'entraînement des étapes 2 à 4, que la force externe combinée de la plate-forme mobile 201 interagissant avec le patient est supérieure à une valeur définie, le mécanisme de protection contre les surcharges de force est automatiquement déclenché pour éviter les blessures du patient dues à la spasticité ou à une mobilité articulaire réduite. l'étape 6, le moteur final 203 coopère avec le premier servomoteur 301 et le deuxième servomoteur 401 pendant les trois modes d'entraînement des étapes 2 à 4, et lorsque la double poignée est utilisée, l'entraînement de l'épaule et du coude peut être assisté simultanément avec le mouvement d'entraînement du poignet. Lorsque la double poignée est utilisée, la position centrale de la barre de liaison 207 est reliée à l'appui-bras, qui ne participe pas à la fixation du poignet ; la rotation du moteur d'extrémité entraîne les deux poignées 208 à tourner autour de la position centrale de la barre de liaison 207, ce qui entraîne à son tour le poignet ainsi que les — articulations de l'épaule et du coude du patient.
La stratégie de contrôle cinématique et dynamique du système de contrôle est déduite comme suit :
Tout d'abord, le système de coordonnées spatiales doit être défini comme suit : En regardant l'appareil, la direction positive de l'axe Y se trouve directement devant l'appareil. Directement vers la droite se trouve la direction positive de l'axe X et directement au-dessus, la direction positive de l'axe Z. a) La kinésiologie : {sin a — cos a) = ZAR; {1} v(sin a + cos a) = Zake, #2)
Où: vest la vitesse de déplacement de la plateforme mobile 201, mesurée par le capteur de vitesse; a est l'angle entre la direction du mouvement de la plateforme mobile 201 et la direction positive de l'axe Y, qui va de -90° à 90°;
R est le rayon de la première poulie active 302 et de la deuxième poulie active 402 ; @is @r sont les vitesses de rotation du premier servomoteur 301 ou du deuxième servomoteur 401, dans le sens des aiguilles d'une montre est positif et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre est négatif. b) Dynamique : 2T, = F(sin6 — cos@ )R (3) 27, = F(sin8 + cos0 )R (4) sing’ = cosg - sin (5) cos8 = cost cos28+sin2p (6) où : 7: 7: sont les couples de sortie du servomoteur gauche ou droit ;
F pour la nécessité de régler une valeur de gain/résistance, positive pour le gain et négative pour la résistance ; 8 est l'angle entre la projection de F sur le plan horizontal et la direction positive de Y, qui va de -90° à 90° ;
P est l'angle d'inclinaison du plateau de la table (corps de la table supérieure 101) et l'angle entre le plan de déplacement (corps de la table supérieure 101) et le plan horizontal, qui est compris entre 0° et 90° ;
B est l'angle entre F et le plan YoZ, qui est compris entre -90° et 90° ;
R est le rayon de la première poulie active 302 et de la deuxième poulie active 402.

Claims (10)

Revendications
1. Un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs, caractérisé en ce qu'il comprend l'ensemble de corps de table soulevable, ledit ensemble de corps de table soulevable étant pourvu d'une plate-forme d'extrémité à changement rapide, ladite plate-forme d'extrémité à changement rapide étant reliée à un système d'entraînement.
2. Robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble de corps de table relevable comprend le corps de table supérieur, ladite plate-forme d'extrémité à changement rapide et le système d'entraînement étant prévus sur le corps de table supérieur ; ledit corps de table supérieure est articulé sur le corps de table inférieure, ledit corps de table inférieure étant prévu horizontalement sous le corps de table supérieure, ledit corps de table supérieure et ledit corps de table inférieure ayant tous deux une structure en forme de plaque ; ledit mécanisme de réglage d'angle est prévu entre ledit corps de table supérieure et ledit corps de table inférieure ; ledit corps de table inférieure est relié à l'extrémité inférieure à la tige de levage, ladite tige de levage étant reliée à l'extrémité inférieure à la base de support.
3. Robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit mécanisme de réglage angulaire comprend la longue fente ouverte sur le côté supérieur du corps de la table inférieure, ladite longue fente ayant le cylindre télescopique articulé sur le côté avant, ledit cylindre télescopique ayant la première tige de liaison et la deuxième tige de liaison qui sont articulées à une extrémité éloignée de la longue fente, ladite première tige de liaison étant articulée à une extrémité éloignée du cylindre télescopique à l'arrière du corps de la table supérieure, ladite deuxième tige de liaison étant articulée à une extrémité éloignée du cylindre télescopique à l'arrière de la longue fente ; ledit — mécanisme de réglage d'angle comprenant en outre l'inclinomètre prévu dans le corps de la table supérieure.
4. Un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite plate-forme d'extrémité à changement rapide comprend la barre de guidage transversale qui est perpendiculaire à la longue fente, à ladite barre de guidage transversale étant fixée de manière coulissante la plate-forme mobile, à ladite plate-forme mobile étant intégré le capteur de vitesse, à ladite plate-forme mobile étant également fixé de manière articulée le moteur d'extrémité, ledit moteur d'extrémité étant perpendiculaire à la barre de guidage transversale ; l'arbre dudit moteur d'extrémité étant fixé au support de bras qui est perpendiculaire à celui-ci, ledit capteur de force bidimensionnel étant fixé audit support de bras ; l'élément de main étant fixé au-dessus dudit support de bras.
5. un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit support de bras est relié à une extrémité au moteur d'extrémité et est muni à l'autre extrémité de l'élément de fixation de membre, ledit élément de fixation de membre ayant une structure incurvée en forme de plaque.
6. un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit élément de main est relié à l'appui-bras par la structure de connexion à changement rapide ; ledit élément de main comprend trois types de poignée, de poignée double et de poignée sphérique.
7) Un robot de rééducation multifonctionnel pour les membres supérieurs selon la revendication 6, caractérisé en ce que chacun des éléments de la main est muni à l'intérieur du capteur de pression à couche mince.
8. Un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que ledit système d'entraînement comprend la plateforme de poulie coulissante fixée aux extrémités de la barre de guidage transversale, et comprend en outre une paire de plateformes de poulie fixes fixées à l'extrémité arrière gauche et à l'extrémité arrière droite du corps de la table supérieure ; chacune desdites plates-formes de poulie coulissante est reliée de manière coulissante au guide linéaire, chacun desdits guides linéaires est perpendiculaire à la barre de guidage transversale, chacun desdits guides linéaires est fixé au corps de la table supérieure ; ledit système d'entraînement comprend le système d'entraînement gauche et en outre le système d'entraînement droit disposé symétriquement par rapport au système d'entraînement gauche, ledit système d'entraînement gauche comprenant le premier galet tendeur fixé à chaque plate-forme de poulie coulissante ; il comprend en outre la première petite poulie prévue sur chaque plate-forme de poulie fixe ; ledit système d'entraînement gauche comprenant en outre le premier servomoteur monté de manière fixe sur l'extrémité avant gauche du corps de la table supérieure, le premier poulie actif étant monté sur ce premier servomoteur ;
ledit système d'entraînement gauche comprend la première courroie synchrone fixée à la plate- forme mobile, une extrémité de ladite première courroie synchrone étant fixée à l'extrémité avant gauche de la plate-forme mobile, et l'autre extrémité de ladite première courroie synchrone étant fixée à l'extrémité arrière droite de la plate-forme mobile, et ce, successivement autour de la première poulie de tension du côté gauche du corps de la table supérieure, de la première poulie active, de la première petite poulie à l'extrémité arrière gauche du corps de la table supérieure, de la première petite poulie à l'extrémité arrière droite du corps de la table supérieure et de la première poulie de tension du côté droit du corps de la table supérieure.
9. Robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit système d'entraînement droit comprend la deuxième poulie de tension fixée à chaque plate-forme de poulie coulissante ; et en outre la deuxième petite poulie prévue sur chaque plate-forme de poulie fixe ; la première poulie de tension et la deuxième poulie de tension sont sur la même plate-forme de poulie coulissante dans une position d'avant en arrière, la première poulie et la deuxième poulie sont sur la même plate-forme de poulie fixe dans une position d'avant en arrière ; ledit système d'entraînement droit comprenant en outre le deuxième servomoteur fixé à l'extrémité avant droite du corps de la table supérieure, ledit deuxième servomoteur étant connecté à la deuxième poulie active ; ledit système d'entraînement droit comprend la deuxième courroie synchrone fixée à la plate-forme mobile, ladite deuxième courroie synchrone étant fixée à une extrémité à l'extrémité avant droite de la plate-forme mobile etl'autre extrémité à l'extrémité arrière gauche de la plate-forme mobile s'étendant autour de la deuxième poulie de tension sur le côté inférieur droit du corps de la table supérieure, de la deuxième poulie active, de la deuxième petite poulie sur l'extrémité arrière droite du corps de la table supérieure, de la deuxième petite poulie sur l'extrémité arrière gauche du corps de la table supérieure et de la deuxième poulie de tension sur le côté inférieur gauche du corps de la table supérieure.
10. une méthode d'entraînement de rééducation des membres supérieurs correspondante selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend les étapes suivantes : à l'étape 1, un robot multifonctionnel de rééducation des membres supérieurs est mis en marche et la hauteur du corps de la table supérieure est réglée au moyen de la barre de levage, le patient attache le membre affecté correspondant à l'aide de la sangle à l'accoudoir et tient l'élément manuel dans sa main ; le vérin télescopique est réglé à la longueur du télescope, l'angle d'inclinaison entre le corps de la table supérieure et le corps de la table inférieure est sélectionné, l'angle d'inclinaison est mesuré par l'inclinomètre et envoyé au système de commande ; ensuite, le mode d'entraînement de rééducation approprié est sélectionné en fonction de la condition physique du patient afin de commencer l'entraînement ;
À l'étape 2, le mode d'entraînement actif est sélectionné, le patient déplace activement la plate-forme mobile dans le corps de la table supérieure conformément au plan d'entraînement du mouvement bidimensionnel dans le plan horizontal : lorsque le patient déplace la plate-forme mobile vers la gauche, des capteurs de force bidimensionnels transmettent des informations de force et de position au système de commande, le premier servomoteur et le deuxième servomoteur, situés à gauche et à droite, tournent dans le sens des aiguilles d'une montre, de sorte que la première courroie synchrone et la deuxième courroie synchrone, reliées au côté gauche de la plate-forme mobile, se tendent et créent une tension, tirant ainsi la plate-forme mobile pour suivre le mouvement vers la gauche ; simultanément, la première courroie synchrone et la deuxième courroie synchrone, reliées au côté droit de la plate-forme mobile, se détendent ; lorsque le patient déplace la plate-forme mobile vers la droite, le premier et le deuxième servomoteur tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre sur les côtés gauche et droit, ce qui tend la première et la deuxième courroie synchrone reliées au côté droit de la plate-forme mobile et crée une tension, ce qui permet à la plate-forme mobile de suivre le
— mouvement vers le côté droit du patient ; simultanément, la première et la deuxième courroies synchrones reliées au côté gauche de la plate-forme mobile se détendent ; lorsque le patient fait avancer la plate-forme mobile finale, la barre de guidage transversale de la plate-forme mobile finale fait avancer les deux plates-formes de poulies coulissantes gauche et droite ; à ce moment, le premier servomoteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et le second
— servomoteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ce qui tend la première courroie synchrone et la seconde courroie synchrone reliées à l'avant de la plateforme mobile et crée une tension, ce qui permet à la plateforme finale à échange rapide de suivre le patient vers l'avant ; simultanément, la première courroie synchrone et la seconde courroie synchrone reliées à l'arrière de la plateforme mobile sont détendues ; lorsque le patient entraîne la plate-forme mobile finale pour se déplacer vers l'arrière, le premier servomoteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre et le second servomoteur tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, ce qui a pour effet de tendre la première courroie synchrone et la seconde courroie synchrone reliées à l'arrière de la plate-forme mobile et de générer une tension, ce qui a pour effet de tirer la plate-forme finale à échange rapide pour qu'elle suive le membre concerné du patient et se déplace vers l'arrière ; simultanément, la première courroie synchrone et la deuxième courroie synchrone reliées à l'avant de la plateforme mobile sont détendues ; lorsque le patient entraîne la plateforme mobile finale pour se déplacer selon une trajectoire quelconque dans le plan horizontal ; le premier servomoteur et le deuxième servomoteur sont couplés de manière à tourner et à provoquer le mouvement suivant de la plateforme mobile.
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