CN102961235A

CN102961235A - 一种上肢康复训练机器人

Info

Publication number: CN102961235A
Application number: CN2012105221228A
Authority: CN
Inventors: 付风生; 楚乐成; 李平; 赵小磊; 杨传英
Original assignee: ANYANG SHENFANG REHABILITATION ROBOT Co Ltd
Current assignee: Sidic health care industry development Co.,Ltd.
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: CN102961235B

Abstract

本发明涉及一种医疗康复训练器械。一种上肢康复训练机器人解决了现有设备结构复杂，手部关节活动不全面的缺点。包括底座（1）、支撑架（3）、座椅（2）、悬臂梁（4）和上肢训练机构，所述的上肢训练机构包括肩关节外展内敛机构，臂的屈伸机构，与回转杆（17）和（18）连接固定的肩关节的内旋外旋机构，与肩关节的内旋外旋机构相同的前臂旋前旋后机构，通过两对旋转块（32）和（41）与肩关节的内旋外旋机构和前臂旋前旋后机构固定连接的肘关节的伸展机构，及与肩关节的内旋外旋机构通过滑杆（44）和（45）固定连接的手部的伸展机构。所述的一种上肢康复训练机器人操作简单、关节活动全面。

Description

一种上肢康复训练机器人

技术领域

本发明型涉及一种医疗康复训练器械，尤其涉及一种上肢康复训练机器人。

背景技术

目前社会上出现大量脑瘫等神经性***损伤患者，医学理论证明此类患者必须进行一定强度的肢体训练，为了防止肌肉发生萎缩，致使某些肌肉的功能永久性丧失。此类患者不能独立完成肢体的运动恢复，必须有医护人员进行实施，这样一来不仅耗费大量的人力，而且对医护人员的能力有很大考验。因此出现了各种各样的康复训练机器人，但是以往的康复训练机器人只是对某个关节简单的运动恢复或者关节只是轻微的运动，而且需要患者自己来操作运动。专利号为ZL201020252886的专利公开了《一种上肢康复训练机器人》，它的肘关节的屈伸和上肢前臂的内旋和外旋结构比较复杂，通过连杆结构为其提供动力，使得传动控制不够方便，而且手部结构复杂，还设有凸轮盘连杆调节不方便，而且手部关节没有全面活动。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术的不足，提出上肢康复训练机器人，克服了现有设备结构复杂，驱动力调节不便，手部结构复杂和手部关节活动不全面的缺点。

本发明采用的技术方案：

一种上肢康复训练机器人，包括底座、支撑架、座椅、悬臂梁和上肢训练机构，所述的支撑架设有高度调节机构，支撑架横杆内设有与悬臂梁配合的滑槽，悬臂梁与滑槽为可拆卸的滑动连接，所述的上肢训练机构包括肩关节外展内敛机构和臂的屈伸机构，电机减速机通过轴承座、轴承和轴承盖与回转臂连接固定，回转臂通过连接轴与叉形底座固定，回转臂固定端各设有机械限位和电气限位，电机减速机通过轴承和轴承座固定在叉形底座另一端，叉形底座内设有回转轴且电机轴穿过回转轴并固定，回转轴固定设有两个回转杆，回转杆另一端部固定有固定板，轴承座内设有机械限位和电气限位，还包括与回转杆连接固定的肩关节的内旋外旋机构、与肩关节的内旋外旋机构相同的前臂旋前旋后机构、通过两对旋转块与肩关节的内旋外旋机构和前臂旋前旋后机构固定连接的肘关节的伸展机构和与肩关节的内旋外旋机构通过滑杆固定连接的手部的伸展机构。

所述的肩关节的内旋外旋机构包括回转杆的固定板端设有两块固定连接的挡板和，挡板和设有与回转杆和匹配的通孔，电机减速机和编码器通过轴承盖和铜套与挡板固定，电机轴固定设有一皮带轮，皮带轮另一端固定有铜套，皮带轮设有皮带，皮带两端与半圆形滑环固定，滑环两侧设有滑槽，滑槽内设有与挡板连接的滑轮，滑环内设有与人体上臂固定的绷带。

所述的挡板设有匹配的上封板和下封板，上封板和下封板内各设有两个直线和圆弧构成的凸起，通过凸起与挡边的配合使封板固定在挡板内，挡板与固定板设有调整螺杆匹配的螺孔，螺杆一端穿过固定板与手轮固定连接。

所述的电机侧挡板内侧设有带螺孔的凸台与螺栓的配合固定连接两挡板和与皮带轮惰轮匹配的凸起，皮带轮惰轮通过弹性挡圈与凸起固定。

所述的前臂旋前旋后结构与肩关节的内旋外旋机构相同，不同的是滑环内没有设有与人体上臂固定的绷带，挡板与滑杆和固定连接。

所述的肘关节的屈伸机构包括与滑环固定连接的两对旋转块和各通过铜套配合，电机减速机和编码器与任意一对旋转块固定，电机轴与固定侧的旋转块配合。

所述的手部伸展机构包括与电机减速机轴配合的螺杆，所述的螺杆与电机减速机配合端通过轴承和轴承套固定在设有通孔的电机固定板一侧，螺杆另一端部通过与轴承配合固定在固定板内，电机固定板与手部支架固定连接，固定板与电机固定板板之间设有限位架，限位架一侧设有通透键槽，限位架内部上下设有与螺杆螺栓凸起匹配的凹槽，手部支架为双四连杆机构，手部支架一侧与电机固定板固定，另一侧通过手指支杆连接，手部支架内设有驱动轴通过推杆与驱动螺母连接。

所述的电机固定板板一端设有半圆弧槽，另一端设有与机器人固定的侧板，侧板设有与滑杆挡块固定的的螺孔，滑杆挡块设有T形槽并与固定件配合固定电机固定板，电机固定板半圆弧槽端固定有环形臂托，环形臂托上连接固定有手腕匹配的绷带。

所述的手部支架设有手部固定杆、手部固定板）和限位螺钉，手部固定杆连接有手部绷带。

所述的四连杆机构为固定挡板铰链链接构成，固定挡板与固定杆、固定板的连接处设有调节槽。

本发明的有益积极效果：

本发明的肩关节的内旋外旋、前臂旋前旋后和肘关节的伸展采用机器人专用电机，振动强度小，噪音小，并且设有调节电机的编码器，使得电机更加容易操作，肩和臂关节的；肩关节和臂关节实现了全面的运动恢复，而且操作简单，供电电压为人体安全电压没有危险性；手部由双四连杆机构构成，符合人体手部的四个关节，并且设有固定手指和手腕的绷带，采用机器人专用电机振动、噪音小，但是提供的力矩大，编码器有效地调节电机的转动，利用螺杆螺母传动平稳，限位螺钉和调节槽有效地控制了手部关节的活动范围。

附图说明

图1为一种上肢康复训练机器人的结构示意图；

图2为支撑架横杆与悬臂梁配合的结构示意图；

图3为肩关节外展内敛机构和臂的屈伸机构的结构示意图；

图4为肩关节的内旋外旋机构的结构示意图；

图5为肘关节的屈伸机构的结构示意图；

图6为滑轮的结构示意图；

图7为手部结构示意图；

图8为螺杆配合的剖视图。

具体实施方式

参见图1～8,1.底座、2.座椅、3.支撑架横杆、4.悬臂梁、5.支撑架、6.滑槽、7.手轮、8.电机减速机、9.轴承盖、10.轴承座、11.回旋臂、12.连接轴、13.叉形底座、14.回转轴、15.轴承座、16.电机减速机、17.回转杆、18.回转杆、19.上封板、20.调整螺杆、21.皮带轮、22.固定板、23.手轮、24.凸台、25.凸起、26.凸起、27.半圆形滑环、28.绷带、29.皮带轮惰轮、30.电机减速机、31.编码器、32.旋转快、33.挡板、34.编码器、35.挡板、36.皮带.37、下封板、38.挡边、39.编码器、40.电机减速机、41.滑块、42.电机减速机、滑轮.（43）、44.滑杆、45.滑杆、46.电机减速机、47.编码器、48.电机固定板、49.手部支架、50.环形臂托、51.推杆、52.驱动轴、53.手部绷带、54.固定杆、55.限位螺钉、56.固定板、57.手指支杆、58.轴承、59.轴承套、60.限位架、61.驱动螺母、62.螺杆、63.固定板、64.轴承、65.调节槽、66.绷带、67.铰链、68.滑杆挡块、69.手轮。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

参加图1～图8，一种上肢康复训练机器人，包括底座（1）、支撑架（3）、座椅（2）、悬臂梁（4）和上肢训练机构，所述的支撑架设有高度调节机构，支撑架横杆（5）内设有与悬臂梁（4）配合的滑槽（6），悬臂梁（4）与滑槽（6）为可拆卸的滑动连接，所述的上肢训练机构包括肩关节外展内敛机构和臂的屈伸机构，电机减速机（8）通过轴承座（10）、轴承和轴承盖(9)与回转臂(11)连接固定，回转臂(11)通过连接轴（12）与叉形底座(16)固定，回转臂(11)固定端各设有机械限位和电气限位，机械限位为滑块限位，电气限位为霍尔元件，与以往的限位相同；电机减速机(16)通过轴承和轴承座（15）固定在叉形底座（13）另一端，叉形底座（13）内设有回转轴（14）且电机轴穿过回转轴(14)并固定，回转轴（14）固定设有两个回转杆(17)和（18），回转杆（17）和（18）另一端部固定有固定板（22），轴承座（15）内设有机械限位和电气限位，上肢训练机构还包括与回转杆（17）和（18）连接固定的肩关节的内旋外旋机构，与肩关节的内旋外旋机构相同的前臂旋前旋后机构，通过两对旋转块（32）和（41）与肩关节的内旋外旋机构和前臂旋前旋后机构固定连接的肘关节的伸展机构，及与肩关节的内旋外旋机构通过滑杆（44）和（45）固定连接的手部的伸展机构。所述的肩关节的内旋外旋机构包括回转杆（17）和（18）的固定板（22）端设有两块固定连接的挡板（33）和（35），为了方便固定挡板（33）和（35），挡板（33）和（35）设有与回转杆（17）和（18）匹配的通孔，挡板（33）和（35）设有匹配的上封板（19）和下封板（37），上封板（19）和下封板（37）内各设有两个直线和圆弧构成的凸起（25），通过凸起（25）与挡边（38）的配合使封板固定在挡板内，挡板与固定板（22）设有调整螺杆（20）匹配的螺孔，螺杆一端穿过固定板（22）与手轮（23）固定连接。电机减速机（30）和编码器（31）通过轴承盖和铜套与挡板（33）固定，电机轴固定设有一皮带轮（21），皮带轮（21）另一端固定有铜套，皮带轮设有皮带（36），皮带（36）两端与半圆形滑环(27)固定，滑环两侧设有滑槽，滑槽内设有与挡板连接的滑轮（43），滑环内设有与人体上臂固定的绷带（28）。电机侧挡板(33)内侧设有带螺孔的凸台（24）与螺栓的配合固定连接两挡板和与皮带轮惰轮（29）匹配的凸起（26），使得挡板(33)和(35)得到固定并且增加了抗压强度，皮带轮惰性论（29）为皮带转向必不可少，皮带轮（21）惰轮通过弹性挡圈与凸起（26）固定。

所述的前臂旋前旋后结构与肩关节的内旋外旋机构相同，不同的是滑环内没有设有与人体上臂固定的绷带（28），挡板与滑杆（45）和（44）通过与滑杆挡块和螺杆的配合固定连接。

所述的肘关节的屈伸机构包括与滑环固定连接的两对旋转块（32）和（41）各通过铜套配合，电机减速机（42）和编码器（34）与任意一对旋转块固定，电机轴与固定侧的旋转块配合。

所述的手部伸展机构包括与电机减速机（46）轴配合的螺杆（62），所述的螺杆(62)与电机减速机(46)配合端通过轴承（58）和轴承套（59）固定在设有通孔的电机固定板(48)一侧，螺杆(62)另一端部通过与轴承(64)配合固定在固定板(63)内，电机固定板（48）与手部支架（49）固定连接，固定板（63）与电机固定板板（48）之间设有限位架（60），限位架（60）一侧设有通透键槽，开设的通透键槽是为了方便驱动螺母（61）的移动，为了使得驱动螺母（61）与螺杆（62）更加稳定的移动，限位架（60）内部上下设有与螺杆螺栓（61）凸起匹配的凹槽，手部支架(49)为双四连杆机构，手部支架(49)一侧与电机固定板（48）固定，另一侧通过手指支杆（57）连接，手部支架（49）内设有驱动轴（52）通过推杆（51）与驱动螺母（61）连接。所述的电机固定板板（48）一端设有半圆弧槽，另一端设有与机器人固定的侧板，侧板设有与滑杆挡块（68）固定的的螺孔，为了固定滑杆挡块（68）与滑杆（45）和（44），滑杆挡块（68）设有T形槽并与固定件配合固定电机固定板（48），另外滑杆挡块（68）设有调节手轮（69）来夹紧滑杆（44）和（45）。电机固定板（48）半圆弧槽端固定有环形臂托（50），环形臂托（50）上连接固定有手腕匹配的绷带（66）。所述的手部支架（49）设有手部固定杆（54）、手部固定板（56）和限位螺钉（55），手部固定杆（54）连接有手部绷带（53）。所述的四连杆机构为固定挡板铰链（67）链接构成，这样方便可以拆卸更换，固定挡板与固定杆（54）、固定板(56)的连接处设有调节槽(65)，用来调节手指关节的活动范围。

Claims

1.一种上肢康复训练机器人，包括底座（1）、支撑架（3）、座椅（2）、悬臂梁（4）和上肢训练机构，所述的支撑架设有高度调节机构，支撑架横杆（5）内设有与悬臂梁（4）配合的滑槽（6），悬臂梁（4）与滑槽（6）为可拆卸的滑动连接，所述的上肢训练机构包括肩关节外展内敛机构和臂的屈伸机构，电机减速机（8）通过轴承座（10）、轴承和轴承盖(9)与回转臂(11)连接固定，回转臂(11)通过连接轴（12）与叉形底座(16)固定，回转臂(11)固定端各设有机械限位和电气限位，电机减速机(16)通过轴承和轴承座（15）固定在叉形底座（13）另一端，叉形底座（13）内设有回转轴（14）且电机轴穿过回转轴(14)并固定，回转轴（14）固定设有两个回转杆(17)和（18），回转杆（17）和（18）另一端部固定有固定板（22），轴承座（15）内设有机械限位和电气限位，其特征在于：还包括与回转杆（17）和（18）连接固定的肩关节的内旋外旋机构，与肩关节的内旋外旋机构相同的前臂旋前旋后机构，通过两对旋转块（32）和（41）与肩关节的内旋外旋机构和前臂旋前旋后机构固定连接的肘关节的伸展机构，及与肩关节的内旋外旋机构通过滑杆（44）和（45）固定连接的手部的伸展机构。

2.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于：所述的肩关节的内旋外旋机构包括回转杆（17）和（18）的固定板（22）端设有两块固定连接的挡板（33）和（35），挡板（33）和（35）设有与回转杆（17）和（18）匹配的通孔，电机减速机（30）和编码器（31）通过轴承盖和铜套与挡板（33）固定，电机轴固定设有一皮带轮（21），皮带轮（21）另一端固定有铜套，皮带轮设有皮带（36），皮带（36）两端与半圆形滑环(27)固定，滑环两侧设有滑槽，滑槽内设有与挡板连接的滑轮（43），滑环内设有与人体上臂固定的绷带（28）。

3.根据权利要求2所述的上肢康复机器人，其特征在于：所述的挡板（33）和（35）设有匹配的上封板（19）和下封板（37），上封板（19）和下封板（37）内各设有两个直线和圆弧构成的凸起（25），通过凸起（25）与挡边（38）的配合使封板固定在挡板内，挡板与固定板（22）设有调整螺杆（20）匹配的螺孔，螺杆一端穿过固定板（22）与手轮（23）固定连接。

4.据权利要求2所述的上肢康复机器人，其特征在于：所述的电机侧挡板(33)内侧设有带螺孔的凸台（24）与螺栓的配合固定连接两挡板和与皮带轮惰轮（29）匹配的凸起（26），皮带轮（21）惰轮通过弹性挡圈与凸起（26）固定。

5.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于：所述的前臂旋前旋后结构与肩关节的内旋外旋机构相同，不同的是滑环内没有设有与人体上臂固定的绷带（28），挡板与滑杆（45）和（44）通过与滑杆挡块和螺杆的配合固定连接。

6.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于：所述的肘关节的屈伸机构包括与滑环固定连接的两对旋转块（32）和（41）各通过铜套配合，电机减速机（42）和编码器（34）与任意一对旋转块固定，电机轴与固定侧的旋转块配合。

7.根据权利要求1所述的上肢康复机器人，其特征在于：所述的手部伸展机构包括与电机减速机（46）轴配合的螺杆（62），所述的螺杆(62)与电机减速机(46)配合端通过轴承（58）和轴承套（59）固定在设有通孔的电机固定板(48)一侧，螺杆(62)另一端部通过与轴承(64)配合固定在固定板(63)内，电机固定板（48）与手部支架（49）固定连接，固定板（63）与电机固定板板（48）之间设有限位架（60），限位架（60）一侧设有通透键槽，限位架（60）内部上下设有与螺杆螺栓（61）凸起匹配的凹槽，手部支架(49)为双四连杆机构，手部支架(49)一侧与电机固定板（48）固定，另一侧通过手指支杆（57）连接，手部支架（49）内设有驱动轴（52）通过推杆（51）与驱动螺母（61）连接。

8.根绝权利要求7所述的上肢康复训练机器人机械手，其特征在于：所述的电机固定板板（48）一端设有半圆弧槽，另一端设有与机器人固定的侧板，侧板设有与滑杆挡块（68）固定的的螺孔，滑杆挡块（68）设有T形槽并与固定件配合固定电机固定板（48），电机固定板（48）半圆弧槽端固定有环形臂托（50），环形臂托（50）上连接固定有手腕匹配的绷带（66）。

9.根绝权利要求7所述的上肢康复训练机器人机械手，其特征在于：所述的手部支架（49）设有手部固定杆（54）、手部固定板（56）和限位螺钉（55），手部固定杆（54）连接有手部绷带（53）。

10.根绝权利要求7所述的上肢康复训练机器人机械手，其特征在于：所述的四连杆机构为固定挡板铰链（67）链接构成，固定挡板与固定杆（54）、固定板(56)的连接处设有调节槽(65)。