CN110314064A - 上肢康复设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种上肢康复设备，包括显示装置、控制装置、座椅及两组上肢康复机器人，所述控制装置分别与所述显示装置、两组所述上肢康复机器人电连接，所述显示装置与所述座椅相对设置，两组所述上肢康复机器人分别设于所述座椅的两侧；所述上肢康复机器人包括能进行三维运动的手腕训练装置。本发明通过设置能进行三维运动的手腕训练装置，能供使用者在三维空间内针对手腕处的损伤进行多自由度的训练；同时，本发明通过设置在座椅的两侧分别设置上肢康复机器人，并且能供病人进行双上肢同时训练，实现双上肢的同步和协调训练。

Description

上肢康复设备
技术领域
本发明涉及医用复健设备，具体涉及一种上肢康复设备。
背景技术
由中风、头部伤害或者脊髓手术导致的损伤经常导致病人多个肌肉群运动功能的受损。神经重塑行理论已经证明重复运动和康复训练能使病人重新恢复部分或者大部分运动功能。重复性训练十分枯燥，并且对于治疗师来说是劳动密集及无效率的工作，对于治疗师来说,重复的对病人进行训练是非常枯燥,高强度和低效的,因为治疗师只对病人进行治疗，协助病人进行全方位的康复训练。
目前，使用康复机器人替代人工机型康复治疗已经证明是有效的，针对上肢康复的机器人设备也逐年增加。目前上肢康复机器人侧重点大多是放在了手臂的训练上，而忽视了手腕的康复训练，使用功能单一，无法在三维空间内针对手腕处的损伤进行多自由度的训练；并且，目前市面上缺少能供病人进行双上肢同时训练的上肢康复设备。
发明内容
本发明的目的是提供一种上肢康复设备，能在三维空间内针对手腕处的损伤进行多自由度的训练，并且能供病人进行双上肢同时训练。
为达到上述目的，本发明提供了一种上肢康复设备，其中，所述上肢康复设备包括显示装置、控制装置、座椅及两组上肢康复机器人，所述控制装置分别与所述显示装置、两组所述上肢康复机器人电连接，所述显示装置与所述座椅相对设置，两组所述上肢康复机器人分别设于所述座椅的两侧；所述上肢康复机器人包括能进行三维运动的手腕训练装置。
如上所述的上肢康复设备，其中，两所述上肢康复机器人在水平面的垂直投影的中心分别与所述座椅在水平面的垂直投影的中心连线形成大于0°且小于180°的夹角。
如上所述的上肢康复设备，其中，两所述上肢康复机器人在水平面的垂直投影的中心分别与所述座椅在水平面的垂直投影的中心连线形成大于90°且小于150°的夹角。
如上所述的上肢康复设备，其中，所述手腕训练装置包括外环、内环和托握组件，所述外环能水平转动，所述内环同轴地设置于所述外环的内部，且所述内环能以其轴线为中心进行转动，所述托握组件沿所述内环的轴向贯穿所述内环，且所述托握组件的两端分别伸至所述内环的两侧，所述托握组件能垂直转动地连接于所述内环的内侧表面。
如上所述的上肢康复设备，其中，所述托握组件包括底板、臂托和握把，所述底板能垂直转动地连接于所述内环的内侧表面，所述底板沿所述内环的轴向设置，且所述底板的两端分别伸至所述内环的两侧，所述臂托能拆装地设于所述底板的第一端的上表面上，所述握把能拆装地垂直设于所述底板的第二端的上表面上，且所述握把能以其轴线为中心进行转动。
如上所述的上肢康复设备，其中，所述底板的第二端位于所述握把的下方处设有倾角传感器。
如上所述的上肢康复设备，其中，所述握把上设有与所述控制装置电连接的触发力传感器。
如上所述的上肢康复设备，其中，所述上肢康复机器人还包括升降旋转轴、升降电机、旋转电机、伸缩臂和伸缩电机；所述升降旋转轴通过所述升降电机的驱动能沿竖直方向上下往复移动，且所述升降旋转轴通过所述旋转电机的驱动能以其轴线为中心进行转动；所述伸缩臂垂直连接于所述升降旋转轴的顶部，且所述伸缩臂通过所述伸缩电机的驱动能沿水平方向伸缩；所述手腕训练装置连接于所述伸缩臂的端部。
如上所述的上肢康复设备，其中，所述伸缩臂的端部位于所述手腕训练装置的下方处设有多维力传感器。
如上所述的上肢康复设备，其中，所述上肢康复机器人还包括底部开口的外壳以及能封闭所述外壳的底部开口的底座，所述升降旋转轴设于所述底座上，且所述升降旋转轴的上端向上延伸贯穿所述外壳的顶部伸至所述外壳的外部，所述升降电机及所述旋转电机均设于所述外壳的内部。
与先有技术相比，本发明的优点如下：
本发明通过设置能进行三维运动的手腕训练装置，能供使用者在三维空间内针对手腕处的损伤进行多自由度的训练；同时，本发明通过设置在座椅的两侧分别设置上肢康复机器人，并且能供病人进行双上肢同时训练，实现双上肢的同步和协调训练。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明提供的上肢康复设备的结构示意图；
图2是本发明提供的上肢康复设备的上肢康复机器人的结构示意图；
图3是本发明提供的上肢康复设备的上肢康复机器人的手腕训练装置的结构示意图；
图4是本发明提供的上肢康复设备的上肢康复机器人的另一结构示意图；
图5是本发明提供的上肢康复设备的上肢康复机器人的伸缩臂的剖面结构示意图；
图6是本发明提供的上肢康复设备的上肢康复机器人的手腕训练装置的第一运动方式示意图；
图7是本发明提供的上肢康复设备的上肢康复机器人的手腕训练装置的第二运动方式示意图；
图8是本发明提供的上肢康复设备的上肢康复机器人的手腕训练装置的第三运动方式示意图。
附图标号说明：
1、显示装置；
2、座椅；
3、上肢康复机器人；
31、手腕训练装置；
311、外环；
312、内环；
313、托握组件；
3131、底板；
3132、臂托；
3133、握把；
32、升降旋转轴；
33、升降电机；
34、旋转电机；
35、伸缩臂；
351、传动丝杠；
352、联轴器；
353、线性滑块；
36、伸缩电机；
38、底座；
39、外壳
391、移动把手；
392、散热风扇
具体实施方式
为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明提供了一种上肢康复设备，其中，上肢康复设备包括显示装置1、控制装置(图中未示出)、座椅2及两组上肢康复机器人3，控制装置分别与显示装置1、两组上肢康复机器人3电连接，其中，显示装置1与控制装置可以集成成为一个整体，显示装置1与座椅2相对设置，便于使用者在进行康复训练的过程中能够实时地在显示装置1上观察自己的上肢运动情况，显示装置1可以为触摸屏，以便输入操作指令向控制装置发出命令；两组上肢康复机器人3分别设于座椅2的两侧，以供使用者的双上肢同时同步地进行康复训练，在康复训练过程中能够实现健侧带动患侧、双侧协作运动、健侧与患侧对比评测等双侧同步训练的核心功能；上肢康复机器人3包括能进行三维运动的手腕训练装置31，具体为，以手腕训练装置31的底部为零点建立三维直角坐标系，手腕训练装置31能够分别以三维直角坐标系的X轴、Y轴及Z轴为旋转轴进行转动，如此能够实现手腕在三维空间中进行三自由度的灵活训练，实现手腕单独训练，有效克服现有技术仅针对手臂进行训练而没有专门针对手腕进行训练的装置的问题。
进一步地，本发明提供的上肢康复设备，其中，两上肢康复机器人3在水平面的垂直投影的中心分别与座椅2在水平面的垂直投影的中心连线形成大于0°且小于180°的夹角。由于人体上肢的运动空间大部分是位于人体前侧，将两上肢康复机器人3与座椅2的位置设为两上肢康复机器人3在水平面的垂直投影的中心分别与座椅2在水平面的垂直投影的中心连线形成大于0°且小于180°的夹角，基本覆盖了位于人体前侧的上肢运动的全部空间，能供人体上肢在最大范围内进行康复训练。
作为优选，本发明提供的上肢康复设备，其中，两上肢康复机器人3在水平面的垂直投影的中心分别与座椅2在水平面的垂直投影的中心连线形成大于90°且小于150°的夹角。将两上肢康复机器人3与座椅2的位置设为两上肢康复机器人3在水平面的垂直投影的中心分别与座椅2在水平面的垂直投影的中心连线形成大于90°且小于150°的夹角，能在尽量保证本发明的上肢康复设备的具有足够大的训练包络空间的前提下，减少两上肢康复机器人3占用的空间。
进一步地，如图2、图3及图6～图8所示，本发明提供的上肢康复设备，其中，手腕训练装置31包括外环311、内环312和托握组件313，外环311能水平转动(外环311的运动方式请见图6，图6中为手腕训练装置31的俯视方位视图)，作为优选，外环311的转动角度为α，且α≤120°；内环312同轴地设置于外环311的内部，且内环312能以其轴线为中心进行转动(内环312的运动方式请见图7，图7为手腕训练装置31的主视方位视图)，作为优选，内环312的转动角度为β，且β≤120°；托握组件313沿内环312的轴向贯穿内环312，且托握组件313的两端分别伸至内环312的两侧，托握组件313能垂直转动地连接于内环312的内侧表面(托握组件313的运动方式请见图8，图8为手腕训练装置31的侧视方位视图)，即托握组件313的两端能上下摆动，作为优选，托握组件323的转动角度为γ，且γ≤45°；。由图6～图8可以看出，本发明的手腕训练装置31能沿同一三维直角坐标系中的三个坐标轴为轴线进行旋转，以满足手腕多自由度灵活训练的要求。
更进一步地，如图2、图3及图6～图8所示，本发明提供的上肢康复设备，其中，托握组件313包括底板3131、臂托3132和握把3133，底板3131能垂直转动地连接于内环312的内侧表面，即底板3131的两端能上下摆动，底板3131沿内环312的轴向设置，且底板3131的两端分别伸至内环312的两侧，即底板3131的第一端由内环312的第一侧沿内环312的轴向贯穿内环312并伸至内环312的第二侧，而底板3131的第二端仍留在内环312的第一侧，臂托3132能拆装地设于底板3131的第一端的上表面上，握把3133能拆装地垂直设于底板3131的第二端的上表面上，且握把3133能以其轴线为中心进行转动；底板3131的第一端距离使用者较近，臂托3132朝向使用者，用于对使用者的手臂进行支撑，底板3131的第二端距离使用者较远，在使用时，使用者的上肢由内环312的第一侧沿内环312的轴向贯穿内环312伸至内环312的第二侧握住握把3133，放松手臂使手臂落在臂托3132上，此时即可开始手腕康复训练。
更进一步地，本发明提供的上肢康复设备，其中，底板3131的第二端位于握把3133的下方处设有倾角传感器(图中未示出)。通过设置倾角传感器，能够检测手臂的在三个方向上的转动角度及位置，并实时地反馈给控制装置，与控制装置中内置的软件配合完成相关的游戏训练，增加手腕康复训练的趣味性。
更进一步地，本发明提供的上肢康复设备，其中，握把3133上设有与控制装置电连接的触发力传感器(图中未示出)。使用者通过抓握握把3133，握把3133上的触发力传感器检测到使用者的握力后将力信号传递给控制装置，控制装置经过判断后控制本发明运行，完成相关运动，从而实现使用者和本发明上肢康复设备之间的交互。
进一步地，如图4所示，本发明提供的上肢康复设备，其中，上肢康复机器人3还包括升降旋转轴32、升降电机33、旋转电机34、伸缩臂35和伸缩电机36；升降旋转轴32通过升降电机33的驱动能沿竖直方向上下往复移动，且升降旋转轴32通过旋转电机34的驱动能以其轴线为中心进行转动，在设置时，旋转电机34安装在升降旋转轴32的顶端，通过同步带驱动连接在升降旋转轴32上的同步带轮，方便快速地实现升降旋转轴32的快速转动；伸缩臂35垂直连接于升降旋转轴32的顶部，且伸缩臂35通过伸缩电机36的驱动能沿水平方向伸缩；手腕训练装置31连接于伸缩臂35的端部，伸缩电机36可以与手腕训练装置31安装于伸缩臂35的同一端，请参见图5，伸缩电机36设于伸缩臂35的内部，伸缩臂35的内部沿其长度方向设有传动丝杠351通过联轴器352与伸缩电机36连接，传动丝杠351上螺纹连接设有线性滑块353，线性滑块353的下端贯穿伸缩臂35伸至伸缩臂35的下方与升降旋转轴32连接，在使用过程中，伸缩电机36带动传动丝杠351旋转，传动丝杠351与线性滑块353发生相对位移从而带动伸缩臂35伸缩移动。通过将升降旋转轴32设置为可同时升降及旋转，并配合安装于升降旋转轴32顶端的能伸缩的伸缩臂35，使本发明能够进行三维空间的运动，伸缩臂35的末端(即伸缩臂35上安装手腕训练装置31的一端)能够到达本发明运动包络空间内的任意位置。在训练时，上肢置放于手腕训练装置31中，通过升降旋转轴32的上下垂直移动以及水平面内的转动配合伸缩臂35的水平伸缩移动以及手腕训练装置31的三维运动，能够实现六个自由度的运动，因而能够实现手臂在三维空间灵活多变的康复训练。
更进一步地，本发明提供的上肢康复设备，其中，伸缩臂35的端部位于手腕训练装置31的下方处设有多维力传感器(图中未示出)，具体为三维力传感器。三维力传感器能够动态检测手腕训练装置31处的三个线性力量，无论伸缩臂35在水平方向上如何移动，垂直方向的力总是与垂直方向上的运动一致，无论伸缩臂35如何旋转，水平方向上检测的力总是来自水平方向上伸缩臂35的正确方向上的力。控制装置将倾角传感器反馈的手腕训练装置31的姿态显示在显示装置1上，可以让使用者自己可以通过倾角传感器反馈的角度位置信号及多维力传感器反馈的力信号，实时看到自己手臂的运动位置和训练效果，还可以使医生方便地看到使用者的手臂位置及训练效果，为医生提供命令的执行与监督。
进一步地，如图2及图4所示，本发明提供的上肢康复设备，其中，上肢康复机器人3还包括底部开口的外壳39以及能封闭外壳39的底部开口的底座38，升降旋转轴32设于底座38上，且升降旋转轴32的上端向上延伸贯穿外壳39的顶部伸至外壳39的外部，升降电机33及旋转电机34均设于外壳39的内部。外壳39的侧面安装有移动把手391，方便上肢康复机器人3的整体移动。外壳39能将升降电机33、旋转电机34等传动部件包裹起来，保护这些传动部件，也增加了本发明的上肢康复设备的安全性，其中外壳39上设有散热风扇392，用于对外壳39的内部进行散热。
其中，外壳39内部可以安装设置升降滑轨和旋转滑轨(图中均未示出)，使得升降旋转轴32沿升降滑轨升降并沿旋转滑轨进行旋转，以保证升降旋转轴32运动稳定精确。
与先有技术相比，本发明的优点如下：
本发明通过设置能进行三维运动的手腕训练装置，能供使用者在三维空间内针对手腕处的损伤进行多自由度的训练；同时，本发明通过设置在座椅的两侧分别设置上肢康复机器人，并且能供病人进行双上肢同时训练，实现双上肢的同步和协调训练。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种上肢康复设备，其特征在于，所述上肢康复设备包括显示装置、控制装置、座椅及两组上肢康复机器人，所述控制装置分别与所述显示装置、两组所述上肢康复机器人电连接，所述显示装置与所述座椅相对设置，两组所述上肢康复机器人分别设于所述座椅的两侧；所述上肢康复机器人包括能进行三维运动的手腕训练装置。
2.根据权利要求1所述的上肢康复设备，其特征在于，两所述上肢康复机器人在水平面的垂直投影的中心分别与所述座椅在水平面的垂直投影的中心连线形成大于0°且小于180°的夹角。
3.根据权利要求1所述的上肢康复设备，其特征在于，两所述上肢康复机器人在水平面的垂直投影的中心分别与所述座椅在水平面的垂直投影的中心连线形成大于90°且小于150°的夹角。
4.根据权利要求1所述的上肢康复设备，其特征在于，所述手腕训练装置包括外环、内环和托握组件，所述外环能水平转动，所述内环同轴地设置于所述外环的内部，且所述内环能以其轴线为中心进行转动，所述托握组件沿所述内环的轴向贯穿所述内环，且所述托握组件的两端分别伸至所述内环的两侧，所述托握组件能垂直转动地连接于所述内环的内侧表面。
5.根据权利要求4所述的上肢康复设备，其特征在于，所述托握组件包括底板、臂托和握把，所述底板能垂直转动地连接于所述内环的内侧表面，所述底板沿所述内环的轴向设置，且所述底板的两端分别伸至所述内环的两侧，所述臂托能拆装地设于所述底板的第一端的上表面上，所述握把能拆装地垂直设于所述底板的第二端的上表面上，且所述握把能以其轴线为中心进行转动。
6.根据权利要求5所述的上肢康复设备，其特征在于，所述底板的第二端位于所述握把的下方处设有倾角传感器。
7.根据权利要求5或6所述的上肢康复设备，其特征在于，所述握把上设有与所述控制装置电连接的触发力传感器。
8.根据权利要求1～6任一项所述的上肢康复设备，其特征在于，所述上肢康复机器人还包括升降旋转轴、升降电机、旋转电机、伸缩臂和伸缩电机；所述升降旋转轴通过所述升降电机的驱动能沿竖直方向上下往复移动，且所述升降旋转轴通过所述旋转电机的驱动能以其轴线为中心进行转动；所述伸缩臂垂直连接于所述升降旋转轴的顶部，且所述伸缩臂通过所述伸缩电机的驱动能沿水平方向伸缩；所述手腕训练装置连接于所述伸缩臂的端部。
9.根据权利要求8所述的上肢康复设备，其特征在于，所述伸缩臂的端部位于所述手腕训练装置的下方处设有多维力传感器。
10.根据权利要求8所述的上肢康复设备，其特征在于，所述上肢康复机器人还包括底部开口的外壳以及能封闭所述外壳的底部开口的底座，所述升降旋转轴设于所述底座上，且所述升降旋转轴的上端向上延伸贯穿所述外壳的顶部伸至所述外壳的外部，所述升降电机及所述旋转电机均设于所述外壳的内部。
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