CN106943713A - 肩关节复健辅具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种肩关节复健辅具,其包含外甲基座、致动机构、球形并联机构、上肢连接机构及上肢自适机构,致动机构装设于外甲基座上,致动机构包含有展缩弹性致动组件以及旋转弹性致动组件,球形并联机构包含连动杆、球形展缩连杆组及球形旋转连杆组,连动杆枢接外甲基座的支臂,球形展缩连杆组串联展缩弹性致动组件的第一弹性作动部与连动杆,球形旋转连杆组串联旋转弹性致动组件的第二弹性作动部与连动杆,上肢连接机构连接该球形展缩连杆组与连动杆,上肢自适机构是能活动的连接上肢连接机构。由此精简化的构造发明,具备良好的可携性,且使用者穿载使用时,能提供主动驱动与被动驱动的功能,增进人机间的亲和性并具有使用的舒适性。

Description

肩关节复健辅具
技术领域
本发明是关于一种复健辅具,尤指一种肩关节复健辅具。
背景技术
为了辅助上肢失能(例如中风)的病患支撑、导引其手臂,减轻重力对手臂负荷,增加手臂活动范围,以便于肩关节或上肢的复健运动等,目前市售有多种上肢或肩关节复健机具提供人们使用。
现有上肢复健机具是采取串联式机构,该上肢复健机具包含有一机具本体以及多个支臂,该多个支臂是形成串联的连接在该机具本体上,每两串联的支臂间的关节处各设有一旋转致动器,该上肢复健机具是以支臂配合束带连接使用者的上肢,并利用各旋转致动器受控运转而导引使用者的上肢或肩关节进行复健运动。
但是,现有上肢复健机具存在有以下问题:
1.现有上肢复健机具是采取串联式机构,其整体体积大,不具备可携性。对使用者而言,存在有操作不便的问题。
2.现有上肢复健机具是为多关节的串联式机构,每一关节处各以旋转致动器作为驱动源,导致扭矩密度低,需于上肢复健机具中额外加装扭矩放大机构,而有整体机构较为复杂的问题。
3.现有上肢复健机具进行力量或阻抗控制时,上肢复健机具中必须加装远端多轴力感测器与控制***作结合,方能达准确力量感测与控制的功能,由于多轴力感测器的成本高,以致该上肢复健机具有售价昂贵的问题。
4.现有上肢复健机具中,设于每一关节处的旋转致动器多是使用马达,仅能由机具顺向驱动上肢运动,无法逆向由人体上肢自主运动,以致有人机亲和性较差的问题。
5.现有上肢复健机具中,是以连接于支臂上的束带直接束缚于使用者的上肢,不仅造成使用者的上肢运动受到牵制,使上肢复健机具活动时的自由度不足,且对使用者易产生使用上的不适感。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种肩关节复健辅具,解决现有上肢复健机具不具备可携性、机构复杂、价格高及人机亲和性差等问题。
本发明所提出的技术解决方案是:提供一种肩关节复健辅具,其特征在于,其包含:
一外甲基座,其包含一固定板以及设于该固定板上的一支臂;
一致动机构,是装设于该外甲基座的固定板上,该致动机构包含一展缩弹性致动组件以及一旋转弹性致动组件,该展缩弹性致动组件包含一具有第一线性作动部的第一线性致动器以及一第一弹性作动部件,该第一弹性作动部件串联该第一线性作动部,该旋转弹性致动组件包含一具有第二线性作动部的第二线性致动器以及一第二弹性作动部件,该第二弹性作动部件串联该第二线性作动部;
一球形并联机构,其包含一连动杆、一球形展缩连杆组及一球形旋转连杆组,该连动杆上端枢接该外甲基座的支臂,该球形展缩连杆组相异两端分别为一第一展缩作动部以及一第二展缩作动部,该第一展缩作动部串联该展缩弹性致动组件的第一弹性作动部,该第二展缩作动部枢接该连动杆下段,该球形旋转连杆组位于该球形展缩连杆组下方,该球形旋转连杆组相异两端分别为一第一旋转作动部与一第二旋转作动部,该第一旋转作动部串联该旋转弹性致动组件的第二弹性作动部,该第二旋转作动部枢接该连动杆下端;
一上肢连接机构,是连接该球形展缩连杆组的第二展缩作动部与该连动杆,该上肢连接机构包含一上肢活动连杆组,该上肢活动连杆组包含一上连杆、一下连杆以及一侧连杆,该上连杆与该下连杆上、下平行排列,该上连杆一端固接该球形展缩连杆组的第二展缩作动部且一同枢设于该连动杆下段,该下连杆一端与该球形旋转连杆组的第二旋转作动部同轴心枢设于该连动杆下端,该侧连杆串联枢接于该上连杆的另一端与该下连杆的另一端之间;以及
一上肢自适机构,能活动的连接该上肢连接机构的上连杆。
如上所述的肩关节复健辅具中,所述展缩弹性致动组件的该第一线性致动器为一线性马达,该第一线性作动部是能上下运动,该第一弹性作动部件包含一第一作动块、一具有穿孔的第一传动块以及一第一弹簧,该第一作动块固接于该第一线性致动器的第一线性作动部,该第一线性作动部穿过该第一传动块的穿孔,且第一传动块位于第一作动块下方,该第一传动块固接该球形展缩连杆组的第一展缩作动部,该第一弹簧连接于该第一作动块与该第一传动块之间且套设于该第一线性作动部外侧;所述旋转弹性致动组件的第二线性致动器与所述展缩弹性致动组件的第一线性致动器平行并列,该第二线性致动器为一线性马达,该第二线性作动部能上下运动,该第二弹性作动部件包含一第二作动块、一具有穿孔的第二传动块以及一第二弹簧,该第二作动块固接于该第二线性致动器的第二线性作动部,该第二线性作动部穿过该第二传动块的穿孔,且第二传动块位于第二作动块下方,该第二传动块固接该球形旋转连杆组的第一旋转作动部,该第二弹簧连接于该第二作动块与第二传动块之间且套设于第二线性作动部外侧。
如上所述的肩关节复健辅具中,所述展缩弹性致动组件还包含一第一位移感测器,该第一位移感测器设于该第一弹性作动部件上,且能感测该第一弹簧的变形量而换算输出力量;所述旋转弹性致动组件还包含一第二位移感测器,该第二位移感测器设于该第二弹性作动部件上,且能感测该第二弹簧的变形量而换算输出力量。
如上所述的肩关节复健辅具中,该外甲基座的支臂与该连动杆为弧曲杆件,所述球形展缩连杆组是设于该支臂与该连动杆的外侧,所述球形展缩连杆组包含依序串联枢接的一第一展缩连杆、一第二展缩连杆、一第三展缩连杆、一第四展缩连杆以及一第五展缩连杆,该第三展缩连杆、该第四展缩连杆以及该第五展缩连杆为弧曲杆件,该第一展缩连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一展缩连杆相对于第二展缩连杆的另一端为串联该展缩弹性致动组件的该第一展缩作动部,该第三展缩连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三展缩连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处,该第五展缩连杆相对于第四展缩连杆的另一端为连接该上肢连接机构及枢接连动杆的该第二展缩作动部;所述球形旋转连杆组包含依序串联枢接一第一旋转连杆、一第二旋转连杆、一第三旋转连杆以及一第四旋转连杆,该第三旋转连杆及该第四旋转连杆为弧曲杆件,且位于该支臂与该连动杆的下方,该第一旋转连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一旋转连杆相对于第二旋转连杆的另一端为串联该旋转弹性致动组件的该第一旋转作动部,该第三旋转连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三旋转连杆相对于该第三展缩连杆形成反向转折,该第三旋转连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处且位于该第三展缩连杆的转折部下方,该第四旋转连杆相对于第三旋转连杆的另一端为枢接该连动杆下端的该第二旋转作动部。
如上所述的肩关节复健辅具中,该外甲基座的支臂与该连动杆为弧曲杆件,所述球形展缩连杆组是设于该支臂与该连动杆的外侧,所述球形展缩连杆组包含依序串联枢接的一第一展缩连杆、一第二展缩连杆、一第三展缩连杆、一第四展缩连杆以及一第五展缩连杆,该第三展缩连杆、该第四展缩连杆以及该第五展缩连杆为弧曲杆件,该第一展缩连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一展缩连杆相对于第二展缩连杆的另一端为该第一展缩作动部,该第一展缩作动部固接该第一弹性作动部件的该第一传动块,该第三展缩连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三展缩连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处,该第五展缩连杆相对于第四展缩连杆的另一端为连接该上肢连接机构及枢接连动杆的该第二展缩作动部;所述球形旋转连杆组包含依序串联枢接一第一旋转连杆、一第二旋转连杆、一第三旋转连杆以及一第四旋转连杆,该第三旋转连杆及该第四旋转连杆为弧曲杆件,且位于该支臂与该连动杆的下方,该第一旋转连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一旋转连杆相对于第二旋转连杆的另一端为该第一旋转作动部,该第一旋转作动部固接该第二弹性作动部件的该第二传动块,该第三旋转连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三旋转连杆相对于该第三展缩连杆形成反向转折,该第三旋转连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处且位于该第三展缩连杆的转折部下方,该第四旋转连杆相对于第三旋转连杆的另一端为枢接该连动杆下端的该第二旋转作动部。
如上所述的肩关节复健辅具中,该肩关节复健辅具还包含一连接该上肢连接机构的静平衡机构,所述静平衡机构包含一座管、一变劲度弹性组件、一中间滚轮、一连接绳以及一调整部件,该座管固设于该上肢连接机构的下连杆底部,该变劲度弹性组件装设于该座管中,该中间滚轮是枢设于该连动杆下段且位于下连杆枢设于连动杆的端部上方,该连接绳是绕设该中间滚轮上,且该连接绳两端分别连接该变劲度弹性组件与该下连杆,该调整部件设于该座管上且连接该变劲度弹性组件,该调整部件能调整该变劲度弹性组件的预拉力。
如上所述的肩关节复健辅具中,该上肢自适机构是能滑行或旋转的机构。
如上所述的肩关节复健辅具中,该上肢自适机构包含一滑行部件、一具有圆弧形滑轨的旋转支架以及一上肢连接部件,该滑行部件是能转动的连接一滑块,该滑块能线性滑移的设置于该上肢连接机构的上连杆上,该旋转支架是能转动的组设于该滑行部件上,该上肢连接部件是能旋转滑移的装设于该旋转支架的圆弧形滑轨上。
本发明可达成的有益功效是,通过前述肩关节复健辅具的技术方案,使其应用于使用者身上,至少具备以下优点:
1.该肩关节复健辅具是令该致动机构的展缩弹性致动组件与旋转弹性致动组件并列设置于该外甲基座的固定板上并能结合背带等装设于使用者背面,另使球形并联机构设置于肩关节外侧,上肢连接机构连接使用者上肢,提供近似于人体肌肉运动的驱动模式,如此,使该肩关节复健辅具能贴近使用者身体,且该肩关节复健辅具整体构造具备较小的体积与重量,增加活动的可携性。
2.该致动机构的展缩弹性致动组件与旋转弹性致动组件是分别使用线性致动器做为动力输入源,具有体积小且扭矩密度高的优点。
3.该致动机构的展缩弹性致动组件与旋转弹性致动组件分别于其线性致动器串联弹性作动部件,再以弹性作动部件串联该球形并联机构的球形展缩连杆组与球形旋转连杆组,通过球形并联机构驱动该上肢连接机构,故不需额外加装高成本的远端轴力感测器,即能达到力量控制功能,相比于现有上肢复健机具,即具备降低成本的功效。
4.该肩关节复健辅具的致动机构是使用展缩弹性致动组件与旋转弹性致动组件,使其具备阻抗控制功能,使其除能顺向驱动上肢复健运动外,也能提供使用者上肢自主运动的逆向驱动的功能,增进人机间的亲和性。
5.该肩关节复健辅助的致动机构中的展缩弹性致动组件与旋转弹性致动组件是采用线性致动器串联弹性作动部件构成的串联弹性致动组件,使其不需加装多轴力感测器即能进行准确力量感测及控制,而能实现顺向与逆向驱动的功能,并大幅提升人机互动的安全性。
6.该肩关节复健辅具还于上肢连接机构上设置一上肢自适机构,所述上肢自适机构可为滑行机构、旋转机构,或是兼具滑行与旋转功能的机构,让使用者穿着该肩关节复健辅具进行复健过程中,在不影响该肩关节复健辅具运动的前提下,利用该上肢自适机构提供自动适应上肢移动或/及自旋运动的自由度,免去准确对位的需求,提高不同使用者使用该肩关节复健辅具的舒适性。
此外,本发明肩关节复健辅具还能进一步于上肢连接机构上设置一静平衡机构,利用该静平衡机构提供平衡扭矩抵消人体上肢重量,降低致动机构的负载,使致动机构能够选用小型的线性致动器,减少辅具的体积与重量。此外,该静平衡机构还能选用变劲度弹性组件配合不同人体的上肢重量调整其劲度,平衡不同上肢重量所造成的负荷。
附图说明
图1是本发明肩关节复健辅具的一较佳实施例的立体示意图。
图2是图1所示肩关节复健辅具较佳实施例的另一观视角度的立体示意图。
图3至图6是分别为图1及图2所示肩关节复健辅具较佳实施例的不同观视角度的侧视平面示意图。
图7是图1所示肩关节复健辅具较佳实施例应用于人体肩关节处于上肢前伸的使用状态参考图。
图8是图7的侧视平面参考图。
图9是图1所示肩关节复健辅具较佳实施例应用于人体肩关节处于上肢进行垂直方向的展缩运动的立体参考图。
图10是图1所示肩关节复健辅具较佳实施例应用于人体肩关节处于上肢进行垂直方向的展缩运动的侧视参考图。
图11是图1所示肩关节复健辅具较佳实施例应用于人体肩关节处于上肢前伸的俯视使用状态参考图。
图12是图1所示肩关节复健辅具较佳实施例应用于人体肩关节处于上肢进行水平方向的旋转运动立体参考图。
图13是图1所示肩关节复健辅具较佳实施例应用于人体肩关节处于上肢进行水平方向的旋转运动俯视平面参考图。
附图标记说明:
1外甲基座 10固定板
11支臂 12、13纵向滑轨
2致动机构 21展缩弹性致动组件
211第一线性致动器 212第一弹性作动部件
213第一作动块 214第一传动块
215第一弹簧 216第一位移感测器
22旋转弹性致动组件 221第二线性致动器
222第二弹性作动部件 223第二作动块
224第二传动块 225第二弹簧
226第二位移感测器
3球形并联机构 30连动杆
31球形展缩连杆组 311第一展缩连杆
312第二展缩连杆 313第三展缩连杆
314第四展缩连杆 315第五展缩连杆
32球形旋转连杆组 321第一旋转连杆
322第二旋转连杆 323第三旋转连杆
324第四旋转连杆
4上肢连接机构 41上肢活动连杆组
411上连杆 412下连杆
413侧连杆 414滑轨
5静平衡机构 50座管
51变劲度弹性组件 511拉伸弹簧
512螺接块 52中间滚轮
53连接绳 54调整部件
6上肢自适机构 61滑行部件
611滑块 62旋转支架
620转轴 621圆弧形滑轨
622架板 623圆弧形滑槽
624底板 63上肢连接部件
631圆弧形连接板 632滚轮
64固定带。
具体实施方式
以下配合附图及本发明的较佳实施例,进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
如图1及图2所示,是揭示本发明肩关节复健辅具的一较佳实施例,该肩关节复健辅具是包含:一外甲基座1、一致动机构2、一球形并联机构3、一上肢连接机构4以及一上肢自适机构6。
如图1及图3所示,该外甲基座1是包含一固定板10以及设于该固定板10上的一支臂11。于本较佳实施例中,该支臂11是设于该固定板10的一侧,该支臂11可为一弧曲杆件。该固定板10上还设有两平行排列的纵向滑轨12、13。
如图1及图3所示,该致动机构2是装设于该外甲基座1的固定板10上,该致动机构2包含一展缩弹性致动组件21以及一旋转弹性致动组件22,该展缩弹性致动组件21包含一具有第一线性作动部的第一线性致动器211以及一第一弹性作动部件212,该第一弹性作动部件212串联该第一线性作动部,该旋转弹性致动组件22包含一具有第二线性作动部的第二线性致动器221以及一第二弹性作动部件222,该第二弹性作动部件222串联该第二线性作动部。所述第一线性致动器211与第二线性致动器221可为线性马达或其他等效的线性驱动组件。
如图1及图3所示,于本较佳实施例中,所述展缩弹性致动组件21的该一线性致动器211是选用线性马达,该第一线性致动器211的第一线性作动部是能上下运动,该第一弹性作动部件212包含一第一作动块213、一具有穿孔的第一传动块214以及一第一弹簧215,该第一作动块213固接于该第一线性致动器211的第一线性作动部,该第一线性作动部穿过该第一传动块214的穿孔且位于第一作动块213下方,该第一传动块214固接该球形展缩连杆组31的第一展缩作动部,该第一弹簧215连接于该第一作动块213与该第一传动块214之间且套设于该第一线性作动部外侧。
如图1及图3所示,于本较佳实施例中,所述旋转弹性致动组件22的第二线性致动器221与所述展缩弹性致动组件21的第一线性致动器211平行并列,该第二线性致动器221是选用线性马达,该第二线性致动器221的第二线性作动部能上下运动,该第二弹性作动部件222包含一第二作动块223、一具有穿孔的第二传动块224以及一第二弹簧225,该第二作动块222固接于该第二线性致动器221的第二线性作动部,第二线性作动部穿过该第二传动块224的穿孔且位于第二作动块223下方,该第二传动块224固接该球形旋转连杆组32的第一旋转作动部,该第二弹簧225连接于该第二作动块223与第二传动块224之间且套设于第二线性作动部外侧。
如图1及图3所示,于本较佳实施例中,所述展缩弹性致动组件21还包含一第一位移感测器216,该第一位移感测器216设于该第一弹性作动部件212,且能感测第一弹簧215的变形量而由一电脑换算输出力量;所述旋转弹性致动组件22还包含一第二位移感测器226,该第二位移感测器226设于该第二弹性作动部件222,且能感测第二弹簧225的变形量而由该电脑换算输出力量。于本较佳实施例,所述第一位移感测器216与该第二位移感测器226可选用价格较便宜的电位计。所述第一位移感测器216是连接于该第一弹性作动部件212的第一作动块213与第一传动块214之间,其中,该第一作动块213与第一传动块214相对距离的变化量,即为第一弹簧215的变形量,故该第一位移感测器216感测该第一作动块213与第一传动块214相对距离的变化量,即为感测该第一弹簧215的变形量。所述第二位移感测器226是连接于该第二弹性作动部件222的第二作动块223与第二传动块224之间,同理,该第二位移感测器226能感测该第二作动块223与第二传动块224相对距离的变化量,即感测该第二弹簧225的变形量。
如图1至图4所示,该球形并联机构3包含一连动杆30、一球形展缩连杆组31及一球形旋转连杆组32,该连动杆30上端枢接该外甲基座1的支臂11,该球形展缩连杆组31相异两端分别为一第一展缩作动部以及一第二展缩作动部,该第一展缩作动部串联该展缩弹性致动组件21的第一弹性作动部212,该第二展缩作动部枢接该连动杆30下段,该球形旋转连杆组32位于该球形展缩连杆组31下方,该球形旋转连杆组32相异两端分别为一第一旋转作动部与一第二旋转作动部,该第一旋转作动部串联该旋转弹性致动组件22的第二弹性作动部222,该第二旋转作动部枢接该连动杆30下端。
如图1至图4所示,于本较佳实施例中,该连动杆30为弧曲杆件,所述球形展缩连杆组31是装设于该支臂11与该连动杆30的外侧,所述球形展缩连杆组31包含依序串联枢接的一第一展缩连杆311、一第二展缩连杆312、一第三展缩连杆313、一第四展缩连杆314以及一第五展缩连杆315,该第三展缩连杆313、该第四展缩连杆314以及该第五展缩连杆315为弧曲杆件,该第一展缩连杆311能上下运动的设置于该外甲基座1的固定板10上。于本较佳实施例中,该第一展缩连杆311是设于该固定板10的纵向滑轨12上,而能沿纵向滑轨12上下滑移。第一展缩连杆311相对于第二展缩连杆312的另一端为串联该展缩弹性致动组件21的该第一展缩作动部,该第三展缩连杆313是形成一具有转折部的L形杆件,该第三展缩连杆313的转折部枢接于该外甲基座1的固定板10邻近支臂11处,该第五展缩连杆315相对于第四展缩连杆314的另一端为连接该上肢连接机构4及枢接连动杆30的该第二展缩作动部。
如图1至图4所示,于本较佳实施例中,所述球形旋转连杆组32包含依序串联枢接一第一旋转连杆321、一第二旋转连杆322、一第三旋转连杆323以及一第四旋转连杆324,该第三旋转连杆323及该第四旋转连杆324为弧曲杆件,且位于该支臂11与该连动杆30的下方,该第一旋转连杆321能上下运动的设置于该外甲基座1的固定板10上。于本较佳实施例中,该第一旋转连杆321是设于该固定板10的纵向滑轨13上,而能沿纵向滑轨13上下滑移。第一旋转连杆321相对于第二旋转连杆322的另一端为串联该旋转弹性致动组件22的该第一旋转作动部,该第三旋转连杆323是形成一具有转折部的L形杆件,该第三旋转连杆323相对于该第三展缩连杆313形成反向转折,该第三旋转连杆323的转折部枢接于该外甲基座1的固定板10邻近支臂11处且位于该第三展缩连杆313的转折部下方,该第四旋转连杆324相对于第三旋转连杆323的另一端为枢接该连动杆30下端的该第二旋转作动部。
如图1、图2及图4所示,该上肢连接机构4是连接该球形展缩连杆组31的第二展缩作动部与该连动杆30。该上肢连接机构4能直接或间接连接人体的上肢。该上肢连接机构4还可再外接一静平衡机构5,利用该静平衡机构5结合上肢连接机构4提供平衡扭矩抵消上肢的重量。
如图1、图2及图4所示,于本较佳实施例中,该上肢连接机构4包含一上肢活动连杆组41,该上肢活动连杆组41包含一上连杆411、一下连杆412以及一侧连杆413,该上连杆411与该下连杆412上、下平行排列,该上连杆411一端固接该球形展缩连杆组31的第二展缩作动部且一同枢设于该连动杆30下段,该下连杆412一端与该球形旋转连杆组32的第二旋转作动部同轴心枢设于该连动杆30下端,该侧连杆413串联枢接于该上连杆411的另一端与该下连杆412的另一端之间。
当该上肢连接机构4直接连接人体的上肢的实施型态时,其以该上肢活动连杆组41结合一上肢连接件(图未示),以该上肢连接件连接人体的上肢。所述上肢连接件可为松紧带、粘扣带或束带,或为弧形架板与松紧带、粘扣带或束带的组合等。所述上肢连接件能连接该上连杆411或下连杆412且固定于人体的上肢上,使人体的上肢与该上肢连接机构41一同运动。
该上肢连接机构4也可结合一上肢自适机构间接连接人体的上肢。该上肢自适机构可为滑行机构、旋转机构,或是兼具滑行与旋转功能的机构,用以提供自动适应人体上肢移动或/及自旋运动的自由度。如图2、图5及图6所示,于本较佳实施例中,该上肢自适机构6是为一组兼具滑行与旋转功能的机构,但是不以此实施例为限,并能以其他等效的机构予以取代。
如图2、图5及图6所示,所述上肢自适机构6是包含一滑行部件61、一旋转支架62以及一上肢连接部件63,该滑行部件61是能线性滑移的设置于该上肢连接机构4上,其中,该上肢连接机构4的上连杆411上可设置一滑轨414,该滑行部件61是能转动的组接一滑块611,并以该滑块611装设于该上连杆411的滑轨414上,使该滑行部件61能通过滑块611沿着该上连杆411的滑轨414滑行。该旋转支架62是装设于该滑行部件61上,其中,该旋转支架62可固定于滑行部件61上,或者,该旋转支架62以一转轴620枢设于该滑行部件61上,使该旋转支架62能相对于该滑行部件61转动。该旋转支架62上具有一个或多个圆弧形滑轨621,该上肢连接部件63是旋转滑移的装设于该旋转支架62的圆弧形滑轨621上,以该上肢连接部件63连接人体的上肢。
如图2、图5及图6所示,于本较佳实施例中,该滑行部件61为一L形部件,该旋转支架62包含两架板622,以及连接该两架板622底部的底板624,该转轴620装设于底板624的底面,旋转支架62设于滑行部件61上的以底板624底面的转轴620枢设于滑行部件61上,该两架板622上端形成所述圆弧形滑轨621上,该两架板622相对侧面的上段设有对应于圆弧形滑轨621的圆弧形滑槽623,该上肢连接部件63包含一圆弧形连接板631以及多个滚轮632,该多个滚轮632分布设置于该圆弧形连接板631相对两侧及底面,该上肢连接部件63的圆弧形连接板631装设于该旋转支架62的该两架板622具有圆弧形滑轨621的上端处,该多个滚轮632分别位于圆弧形滑轨621与该圆弧形轨槽623中,使该上肢连接部件63被限制于该旋转支架62上端且能旋转滑移,该上肢连接部件63是以其圆弧形连接板631提供上肢置放其上,或再结合松紧带、粘扣带或束带等将上肢固定于该圆弧形连接板631上。
如图1及图4所示,于本较佳实施例中,该静平衡机构5是连接该上肢连接机构4的下连杆412。该静平衡机构5包含一座管50、一变劲度弹性组件51、一中间滚轮52、一连接绳53以及一调整部件54,该座管50固设于该上肢连接机构4的下连杆412底部,该变劲度弹性组件51装设于该座管50中,该中间滚轮52是枢设于该连动杆30下段且位于下连杆412枢设于连动杆30的端部上方,该连接绳53是绕设该中间滚轮52上,且该连接绳53两端分别连接该变劲度弹性组件51与该下连杆412,该调整部件54设于该座管50上且连接该变劲度弹性组件51,该调整部件54能改变该变劲度弹性组件51的预拉力。由此,利用该静平衡机构5结合上肢连接机构4提供平衡扭矩,以抵消人体上肢重量,降低致动机构2的负载,该静平衡机构5还能利用该变劲度弹性组件51配合不同人体的上肢重量调整其劲度,平衡不同上肢重量所造成的负荷。
如图1及图4所示,于本较佳实施例中,所述变劲度弹性组件51是包含一拉伸弹簧511以及一螺接块512,该拉伸弹簧511一端连接该连接绳53,该螺接块512螺设于该拉伸弹簧511的另一端,该调整部件54连接该螺接块512,该调整部件54用以调整拉伸弹簧511的预拉力,而调整螺接块512相对于该拉伸弹簧511的位置,可改变拉伸弹簧511的工作圈数,达到调整该拉伸弹簧511劲度的功能。
关于本发明肩关节复健辅具的使用情形,其能用于辅助上肢失能(例如中风)等病患进行复健,且能用于对繁重劳动工作者提供上肢力量强化等用途。当使用者穿戴该肩关节复健辅具时,如图7、图8及图2所示,其是令该外甲基座1结合背带(图未示)等固定于使用者背部,球形并联机构3位于使用者的肩关节外侧,另将使用者的上肢放置在该上肢自适机构6的上肢连接部件63的圆弧形连接板631上,或再结合松紧带、粘扣带或束带等固定带64将上肢固定于该圆弧形连接板631。
如图7及图8所示,该肩关节复健辅具可由外部的电脑给定操作路径,使该致动机构2的展缩弹性致动组件21的第一线性致动器211或/及旋转弹性致动组件22的第二线性致动器221依据指令顺向驱动该球形并联机构3的球形展缩连杆组31或/及球形旋转连杆组32,通过上肢连接机构4带动上肢,如此,让使用者在不出力的情况下达到运动,此被动驱动模式适合于使用者上肢或肩关节复健的初期,或者上肢需增强力量的状态。
前述中,如图7至图10所示,该致动机构2的展缩弹性致动组件21可通过该球形并联机构3的球形展缩连杆组31结合连动杆30及上肢连接机构4带动使用者上肢进行垂直方向外展与内收的展缩运动,如图7、图11至图13所示,该致动机构2的旋转弹性致动组件22可通过该球形并联机构3的球形旋转连杆组32结合连动杆30及上肢连接机构4带动使用者上肢进行水平方向屈曲与伸展的旋转运动,或者,该致动机构2的展缩弹性致动组件21与旋转弹性致动组件22亦能一并受控驱动该球形并联机构3的球形展缩连杆组31与球形旋转连杆组32结合连动杆30及上肢连接机构4带动使用者上肢进行垂直方向的展缩运动与水平方向的旋转运动。
除前述中被动驱动模式外,如图7及图8所示,该肩关节复健辅具也能提供使用者出力进行上肢自主运动的主动驱动模式,经由上肢连接机构4通过球形并联机构3的球形展缩连杆组31或/及球形旋转连杆组32逆向驱动展缩弹性致动组件21的第一线性致动器211或/及旋转弹性致动组件22的第二线性致动器221,其中通过第一线性致动器211的第一线性作动部串联第一弹性作动部件212连接展缩连杆组31,第二线性致动器221的第二线性作动部串联第二弹性作动部件222连接旋转连杆组32而提供阻抗控制,让使用者依照不同的阻抗目标,以其上肢提供不同强度的力量,才能逆向驱动该球形并联机构3与致动机构2,此主动驱动模式适合于使用者复健阻力训练。若使用者上肢受力过大时,也可即时调整阻抗,增加安全性与人机的亲和性。
本发明肩关节复健辅具藉其兼具主动驱动与被动驱动的优点,使其应用于人体上肢或肩关节复健运动时,可先利用主动驱动模式教导该肩关节复健辅助进行动作,并将运动轨迹纪录于电脑中,之后,利用被动驱动模式导引者上肢学习具有重复性的复健运动。
再者,使用者穿戴肩关节复健辅具的使用过程中,该上肢自适机构6提供自动适应上肢移动或/及自旋运动的自由度,免去准确对位的需求,让不同使用者使用该肩关节复健辅具时皆具备良好的舒适性。另一方面,本发明肩关节复健辅具还能利用该连接上肢连接机构4的静平衡机构5提供平衡扭矩抵消人体上肢重量,且该静平衡机构的变劲度弹性组件可配合不同使用者的上肢重量而调整其劲度,平衡不同上肢重量所造成的负荷。如此。该肩关节复健辅具除能提供使用者作为上肢或肩关节辅具之外,还能提供繁重劳动的使用者上肢力量强化的用途等。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明做任何形式上的限制,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而并非用以限定本发明,任何本领域的技术人员,在不脱离本发明技术方案的范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种肩关节复健辅具,包含:
一外甲基座,其包含一固定板以及设于该固定板上的一支臂;
一致动机构,是装设于该外甲基座的固定板上,该致动机构包含一展缩弹性致动组件以及一旋转弹性致动组件,该展缩弹性致动组件包含一具有第一线性作动部的第一线性致动器以及一第一弹性作动部件,该第一弹性作动部件串联该第一线性作动部,该旋转弹性致动组件包含一具有第二线性作动部的第二线性致动器以及一第二弹性作动部件,该第二弹性作动部件串联该第二线性作动部;
一球形并联机构,其包含一连动杆、一球形展缩连杆组及一球形旋转连杆组,该连动杆上端枢接该外甲基座的支臂,该球形展缩连杆组相异两端分别为一第一展缩作动部以及一第二展缩作动部,该第一展缩作动部串联该展缩弹性致动组件的第一弹性作动部,该第二展缩作动部枢接该连动杆下段,该球形旋转连杆组位于该球形展缩连杆组下方,该球形旋转连杆组相异两端分别为一第一旋转作动部与一第二旋转作动部,该第一旋转作动部串联该旋转弹性致动组件的第二弹性作动部,该第二旋转作动部枢接该连动杆下端;
一上肢连接机构,是连接该球形展缩连杆组的第二展缩作动部与该连动杆,该上肢连接机构包含一上肢活动连杆组,该上肢活动连杆组包含一上连杆、一下连杆以及一侧连杆,该上连杆与该下连杆上、下平行排列,该上连杆一端固接该球形展缩连杆组的第二展缩作动部且一同枢设于该连动杆下段,该下连杆一端与该球形旋转连杆组的第二旋转作动部同轴心枢设于该连动杆下端,该侧连杆串联枢接于该上连杆的另一端与该下连杆的另一端之间;以及
一上肢自适机构,能活动的连接该上肢连接机构的上连杆。
2.根据权利要求1所述的肩关节复健辅具,其特征在于,所述展缩弹性致动组件的该第一线性致动器为一线性马达,该第一线性作动部是能上下运动,该第一弹性作动部件包含一第一作动块、一具有穿孔的第一传动块以及一第一弹簧,该第一作动块固接于该第一线性致动器的第一线性作动部,该第一线性作动部穿过该第一传动块的穿孔,且第一传动块位于第一作动块下方,该第一传动块固接该球形展缩连杆组的第一展缩作动部,该第一弹簧连接于该第一作动块与该第一传动块之间且套设于该第一线性作动部外侧;
所述旋转弹性致动组件的第二线性致动器与所述展缩弹性致动组件的第一线性致动器平行并列,该第二线性致动器为一线性马达,该第二线性作动部能上下运动,该第二弹性作动部件包含一第二作动块、一具有穿孔的第二传动块以及一第二弹簧,该第二作动块固接于该第二线性致动器的第二线性作动部,该第二线性作动部穿过该第二传动块的穿孔,且第二传动块位于第二作动块下方,该第二传动块固接该球形旋转连杆组的第一旋转作动部,该第二弹簧连接于该第二作动块与第二传动块之间且套设于第二线性作动部外侧。
3.根据权利要求2所述的肩关节复健辅具,其中,所述展缩弹性致动组件还包含一第一位移感测器,该第一位移感测器设于该第一弹性作动部件上,且能感测该第一弹簧的变形量而换算输出力量;所述旋转弹性致动组件还包含一第二位移感测器,该第二位移感测器设于该第二弹性作动部件上,且能感测该第二弹簧的变形量而换算输出力量。
4.根据权利要求1所述的肩关节复健辅具,其特征在于,该外甲基座的支臂与该连动杆为弧曲杆件,所述球形展缩连杆组是设于该支臂与该连动杆的外侧,所述球形展缩连杆组包含依序串联枢接的一第一展缩连杆、一第二展缩连杆、一第三展缩连杆、一第四展缩连杆以及一第五展缩连杆,该第三展缩连杆、该第四展缩连杆以及该第五展缩连杆为弧曲杆件,该第一展缩连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一展缩连杆相对于第二展缩连杆的另一端为串联该展缩弹性致动组件的该第一展缩作动部,该第三展缩连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三展缩连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处,该第五展缩连杆相对于第四展缩连杆的另一端为连接该上肢连接机构及枢接连动杆的该第二展缩作动部;
所述球形旋转连杆组包含依序串联枢接一第一旋转连杆、一第二旋转连杆、一第三旋转连杆以及一第四旋转连杆,该第三旋转连杆及该第四旋转连杆为弧曲杆件,且位于该支臂与该连动杆的下方,该第一旋转连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一旋转连杆相对于第二旋转连杆的另一端为串联该旋转弹性致动组件的该第一旋转作动部,该第三旋转连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三旋转连杆相对于该第三展缩连杆形成反向转折,该第三旋转连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处且位于该第三展缩连杆的转折部下方,该第四旋转连杆相对于第三旋转连杆的另一端为枢接该连动杆下端的该第二旋转作动部。
5.根据权利要求3所述的肩关节复健辅具,其特征在于,该外甲基座的支臂与该连动杆为弧曲杆件,所述球形展缩连杆组是设于该支臂与该连动杆的外侧,所述球形展缩连杆组包含依序串联枢接的一第一展缩连杆、一第二展缩连杆、一第三展缩连杆、一第四展缩连杆以及一第五展缩连杆,该第三展缩连杆、该第四展缩连杆以及该第五展缩连杆为弧曲杆件,该第一展缩连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一展缩连杆相对于第二展缩连杆的另一端为该第一展缩作动部,该第一展缩作动部固接该第一弹性作动部件的该第一传动块,该第三展缩连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三展缩连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处,该第五展缩连杆相对于第四展缩连杆的另一端为连接该上肢连接机构及枢接连动杆的该第二展缩作动部;
所述球形旋转连杆组包含依序串联枢接一第一旋转连杆、一第二旋转连杆、一第三旋转连杆以及一第四旋转连杆,该第三旋转连杆及该第四旋转连杆为弧曲杆件,且位于该支臂与该连动杆的下方,该第一旋转连杆能上下运动的设置于该外甲基座的固定板上,第一旋转连杆相对于第二旋转连杆的另一端为该第一旋转作动部,该第一旋转作动部固接该第二弹性作动部件的该第二传动块,该第三旋转连杆是形成一具有转折部的L形杆件,该第三旋转连杆相对于该第三展缩连杆形成反向转折,该第三旋转连杆的转折部枢接于该外甲基座的固定板邻近支臂处且位于该第三展缩连杆的转折部下方,该第四旋转连杆相对于第三旋转连杆的另一端为枢接该连动杆下端的该第二旋转作动部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的肩关节复健辅具,其特征在于,该肩关节复健辅具还包含一连接该上肢连接机构的静平衡机构,所述静平衡机构包含一座管、一变劲度弹性组件、一中间滚轮、一连接绳以及一调整部件,该座管固设于该上肢连接机构的下连杆底部,该变劲度弹性组件装设于该座管中,该中间滚轮是枢设于该连动杆下段且位于下连杆枢设于连动杆的端部上方,该连接绳是绕设该中间滚轮上,且该连接绳两端分别连接该变劲度弹性组件与该下连杆,该调整部件设于该座管上且连接该变劲度弹性组件,该调整部件能调整该变劲度弹性组件的预拉力。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的肩关节复健辅具,其特征在于,该上肢自适机构是能滑行或旋转的机构。
8.根据权利要求6所述的肩关节复健辅具,其特征在于,该上肢自适机构是能滑行或旋转的机构。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的肩关节复健辅具,其特征在于,该上肢自适机构包含一滑行部件、一具有圆弧形滑轨的旋转支架以及一上肢连接部件,该滑行部件是能转动的连接一滑块,该滑块能线性滑移的设置于该上肢连接机构的上连杆上,该旋转支架是能转动的组设于该滑行部件上,该上肢连接部件是能旋转滑移的装设于该旋转支架的圆弧形滑轨上。
10.根据权利要求6所述的肩关节复健辅具,其特征在于,该上肢自适机构包含一滑行部件、一具有圆弧形滑轨的旋转支架以及一上肢连接部件,该滑行部件是能转动的连接一滑块,该滑块能线性滑移的设置于该上肢连接机构的上连杆上,该旋转支架是能转动的组设于该滑行部件上,该上肢连接部件是能旋转滑移的装设于该旋转支架的圆弧形滑轨上。
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