CN105748260B - 三自由度肩部康复训练机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三自由度肩部康复训练机器人，属于医疗器械技术域。包括座椅，串并混联机构，前端把手，串并混联机构置于座椅顶部，与座椅活动连接，前端把手置于串并混联机构前端，串并混联机构包括正交5R并联机构和齿轮传动机构，齿轮传动机构置于正交5R并联机构前端。实现了X、Y、Z向的转动，模拟肩部活动的实际康复运动；通过被动性的康复训练，使患者的肩部肌体得到了一定程度的恢复；能更好更全面的为患者提供康复训练，结构简单，相对刚度大，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种三自由度肩部康复训练机器人，属于医疗器械技术域。
背景技术
随着人口老龄化以及由疾病和灾难等造成的肩部瘫痪的患者增加，而医学理论证明，患者不仅需要早期的手术治疗和药物治疗，而且科学的、正确的康复训练对于恢复肩部关节的运动功能有着及其重要且不可代替的作用。目前针对于肩部关节康复训练的康复机构，主要是肩关节的康复训练，其康复训练活动范围小，只有很少部分的患者能得到充分的治疗。综上所述，肩部康复机器人存在康复训练的活动空间小，机构复杂，价格昂贵，制造成本高等问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种三自由度肩部康复训练机器人，采用如下技术方案：
一种三自由度肩部康复训练机器人，包括座椅（1），串并混联机构，前端把手（30），串并混联机构置于座椅（1）顶部，与座椅（1）活动连接，前端把手（30）置于串并混联机构前端，串并混联机构包括正交5R并联机构和齿轮传动机构，齿轮传动机构置于正交5R并联机构前端。
采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，有益效果是：实现了X、Y、Z向的转动，模拟肩部活动的实际康复运动；通过被动性的康复训练，使患者的肩部肌体得到了一定程度的恢复；能更好更全面的为患者提供康复训练，并且结构简单，相对刚度大，成本低廉。
进一步的，本发明的优化方案是：
正交5R并联机构包括第一运动支链和第二运动支链。
第一运动支链包括第一电机（11）、第一连杆（13）、第二连杆（14）、第一转动架（9）和第一可调夹具（19），第一电机（11）固接在第一转动架（9）顶部，第一连杆（13）一端与第一电机（11）输出轴连接，第一连杆(13)的另一端与第二连杆（14）一端连接，第二连杆（14）另一端通过第一圆轴承（17）与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端与第一可调夹具（19）的连接。
第二条运动支链包括第二电机（12）、第三连杆（15）、第三连杆（16）和第一可调夹具（19），第二电机（12）固接在第二转动架（10）的外侧，第三连杆（15）一端与第二电机（12）输出轴连接，另一端与第四连杆（16）一端连接，第四连杆（16）另一端与第一可调夹具（19）通过第二圆轴承（18）连接。
第一可调夹具（19）与第二可调夹具（20）连接。
第一可调夹具（19）的两端分别设置有第一滑槽结构（21）和第二滑槽结构（22），第二可调夹具（20）的两端分别设置有第三滑槽结构（41）和第四滑槽结构（42），第一滑槽结构（21）与第三滑槽结构（41）通过第一双向滑块（32）连接，第二滑槽结构（22）与第四滑槽结构（42）通过第二双向滑块(52)连接。
齿轮传动机构包括支承座（23）、第一支承杆（24）、第二支承杆（25）、主动齿轮（27）、从动齿轮（26）、第三电机（31）和从动齿轮支架（34）；支承座（23）与第一支承杆（24）连接，从动齿轮支架（34）与第二支承杆25连接；第三电机（31）与支承座（23）固接，第三电机（31）输出轴设置有主动齿轮（27），从动齿轮（26）与从动齿轮支架（34）连接，主动齿轮（27）与从动齿轮（26）啮合。
从动齿轮（26）与从动齿轮支架（34）分别为中空结构。
座椅（1）顶部设置有燕尾槽导轨（2），燕尾槽（3）与燕尾槽导轨（2）配合，燕尾槽（3）与第三转动架（4）连接。
座椅（1）中心设置有坐垫（6），坐垫（6）置于自锁形气弹簧总成中的支杆（35）上，支杆（35）与摇杆（7）的一端连接，自锁型气弹簧总成中的支管（36）与座椅（1）的底板连接。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为座椅机构结构示意图。
图3为正交5R并联机构结构示意图。
图4为齿轮传动机构结构示意图。
图中：座椅1；燕尾槽导轨2；燕尾槽3；第三转动架4；第四转动架5；坐垫6；摇杆7；摇杆头8；第一转动架9；第二转动架10；第一电机11；第二电机12；第一连杆13；第二连杆14；第三连杆15；第三连杆16；第一圆轴承17；第二圆轴承18；第一可调夹具19；第二可调夹具20；第一滑槽结构21；第二滑槽结构22；支承座23；第一支承杆24；第二支承杆25；从动齿轮26；主动齿轮27；第三支承杆28；第四支承杆29；前端把手30；第三电机31；第一双向滑块32；从动齿轮支架34；支杆35；支管36；第三滑槽结构41；第四滑槽结构42；第二双向滑块52、第五连杆53。
具体实施方式
本实施例包括座椅1，串并混联机构，前端把手30，座椅1座椅1中心设置有坐垫6，坐垫6置于置于自锁形气弹簧总成中的支杆35上，支杆35与摇杆7的一端连接，自锁型气弹簧总成中的支管36与座椅1的底板连接；摇杆7的另一端装有利于手动操作的摇杆头8，坐垫6可通过摇杆7和摇杆头8在座椅1上进行高度可调的改变，可使不同身高的患者满足仪器要求。也可以根据实际需要，设计成蜗轮蜗杆结构或其他能够自锁、并且能够调节任意高低的结构等等。
座椅1顶部设置有燕尾槽3、燕尾槽导轨2，燕尾槽3与燕尾槽导轨2连接，燕尾槽3与第三转动架4连接，使转动架4在导轨上做高精度、高稳定性的运动。第三转动架4与第四转动架5固定连接，第四转动架5与串并混联机构连接。
串并混联机构串并混联机构包括正交5R并联机构和齿轮传动机构，齿轮传动机构位于正交5R并联机构前端，能够实现机构转动中心与肩关节的转动中心很好的重合性和对中性。正交5R并联机构包括第一运动支链和第二运动支链。
第一运动支链包括第一电机11、第一连杆13、第二连杆14、第一转动架（9）和第一可调夹具19，第一电机11固接在第一转动架9顶部，第一连杆13一端与第一电机11输出轴连接，第一连杆13的另一端与第二连杆14一端连接，第二连杆14另一端通过第一圆轴承17所在的安装轴与第五连杆53的一端连接，第五连杆53的另一端与第一可调夹具19的中间位置连接。
第二条运动支链包括第二电机12、第三连杆15、第三连杆16、第一可调夹具19和第三可调夹具20，第二电机固接在第二转动架10的外侧，第三连杆15一端与第二电机12输出轴连接，另一端与第四连杆16一端连接，第四连杆16另一端与第一可调夹具19通过第二圆轴承18所在的安装轴连接。
第一连杆13、第二连杆14、第三连杆15、第四连杆16和第五连杆53分别呈弧形结构，其中：第二连杆14和第二连杆15的弧度基本上一致，且呈平行状态设置。
第一可调夹具19的两端分别设置有第一滑槽结构21和第二滑槽结构22，第二可调夹具20的两端分别设置有第三滑槽结构41和第四滑槽结构42，第一滑槽结构21与第三滑槽结构41通过第一双向滑块32连接，第二滑槽结构22与第四滑槽结构42通过第二双向滑块52连接。其中，第一双向滑块32和第二双向滑块52上分别设置有螺纹结构，并通过螺母进行锁紧固定；可使肩关节稳稳卡住，避免机构与人体转动中心不一致而导致的二次损伤。
齿轮传动机构包括支承座23、第一支承杆24、第二支承杆25、主动齿轮27、从动齿轮26、第三电机31、从动齿轮支架34，支承座23与第一支承杆24连接，从动齿轮支架34与第二支承杆25连接，第三电机31与支承座23固接，第三电31输出轴设置有主动齿轮27，从动齿轮26与从动齿轮支架34连接，主动齿轮27与从动齿轮26啮合。从动齿轮26与从动齿轮支架34分别为中空结构。第三支承杆28和第四支承杆29两者的一端分别与从动齿轮26的内侧面固定连接，两者的另一端分别与把手30固定连接；第三支承杆28和第四支承杆29呈平行状态设置。第一电机11和第二电机12和第三电机31三者的轴线呈X、Y、Z三轴的空间结构关系。
本实用在使用时，患者手臂穿过从动齿轮26固定在把手30上面，第一运动支链中，第一电机11带动第一连杆13、第二连杆14和第一可调夹具19和第二可调夹具20实现肩关节的外展、内收；第二条运动支链中第二电机12带动第三连杆15、第四连杆16、第一可调夹具19和第二可调夹具20实现肩关节的前屈、后伸。第三电机31驱动主动齿轮27，在主动齿轮27的带动下从动齿轮26进行正反转动，从而实现了肩关节的内旋、外旋运动。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (1)
1.一种三自由度肩部康复训练机器人，包括座椅（1），串并混联机构，前端把手（30），串并混联机构置于座椅（1）顶部，与座椅（1）活动连接，前端把手（30）置于串并混联机构前端，其特征在于：串并混联机构包括正交5R并联机构和齿轮传动机构，齿轮传动机构置于正交5R并联机构前端；正交5R并联机构包括第一运动支链和第二运动支链；第一运动支链包括第一电机（11）、第一连杆（13）、第二连杆（14）、第一转动架（9）和第一可调夹具（19），第一电机（11）固接在第一转动架（9）顶部，第一连杆（13）一端与第一电机（11）输出轴连接，第一连杆(13)的另一端与第二连杆（14）一端连接，第二连杆（14）另一端通过第一圆轴承（17）与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端与第一可调夹具（19）的连接；第二运动支链包括第二电机（12）、第三连杆（15）、第三连杆（16）和第一可调夹具（19），第二电机（12）固接在第二转动架（10）的外侧；第三连杆（15）一端与第二电机（12）输出轴连接，第三连杆（15）的另一端与第四连杆（16）一端连接，第四连杆（16）另一端与第一可调夹具（19）通过第二圆轴承（18）连接；第一可调夹具（19）与第二可调夹具（20）连接；第一可调夹具（19）的两端分别设置有第一滑槽结构（21）和第二滑槽结构（22），第二可调夹具（20）的两端分别设置有第三滑槽结构（41）和第四滑槽结构（42），第一滑槽结构（21）与第三滑槽结构（41）通过第一双向滑块（32）连接，第二滑槽结构（22）与第四滑槽结构（42）通过第二双向滑块(52)连接；齿轮传动机构包括支承座（23）、第一支承杆（24）、第二支承杆（25）、主动齿轮（27）、从动齿轮（26）、第三电机（31）和从动齿轮支架（34）；支承座（23）与第一支承杆（24）连接，从动齿轮支架（34）与第二支承杆（25）连接；第三电机（31）与支承座（23）固接，第三电机（31）输出轴设置有主动齿轮（27），从动齿轮（26）与从动齿轮支架（34）连接，主动齿轮（27）与从动齿轮（26）啮合；从动齿轮（26）与从动齿轮支架（34）分别为中空结构；座椅（1）顶部设置有燕尾槽导轨（2），燕尾槽（3）与燕尾槽导轨（2）配合，燕尾槽（3）与第三转动架（4）连接；座椅（1）中心设置有坐垫（6），坐垫（6）置于自锁形气弹簧总成中的支杆（35）上，支杆（35）与摇杆（7）的一端连接，自锁型气弹簧总成中的支管（36）与座椅（1）的底板连接；
第一连杆（13）、第二连杆（14）、第三连杆（15）、第四连杆（16）和第五连杆（53）分别呈弧形结构，其中：第二连杆（14）和第三连杆（15）的弧度一致，且呈平行状态设置；第一双向滑块（32）和第二双向滑块（52）上分别设置有螺纹结构，并通过螺母进行锁紧固定；从动齿轮（26）与从动齿轮支架（34）分别为中空结构；第一电机（11）和第二电机（12）和第三电机（31）三者的轴线呈X、Y、Z三轴的空间结构关系。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180925 Termination date: 20190426 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |