CN110974628A - 一种上肢康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种上肢康复训练装置，包括柜体，柜体顶端转动连接有支架，支架能够在水平面内转动，支架固定有第一驱动件，第一驱动件与肩部总成连接，肩部总成包括第一肩板和第二肩板，第一肩板和第二肩板均包括第一肩板部和第二肩板部，第一肩板的第一肩板部与第一驱动件连接，第一肩板的第二肩板部设置有轴线与其垂直的第二驱动件，第二驱动件与第二肩板的第一肩板部连接，第二肩板的第二肩板部连接有臂部总成，臂部总成包括上臂总成和下臂总成，上臂总成一端通过第三驱动件与第二肩板的第二肩板部连接，另一端通过第四驱动件与下臂总成的一端连接，下臂总成的另一端连接有手部总成，本发明的康复训练装置灵活度高，适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及康复器械技术领域，具体涉及一种上肢康复训练装置。
背景技术
外骨骼上肢康复训练机器人专为中风、外伤性脑损伤、神经障碍后手部及臂部损伤的患者设计。提供在三维空间内大范围的智能上肢支撑功能，即使上肢功能严重损伤的早期患者也可以利用其进行大量重复的功能性训练，这对重新学习动作功能至关重要，同时，使用有效提升患者的治疗效果和效率，大幅降低治疗师体力，使得康复治疗师能够将全部精力集中在引导患者治疗上，同时照顾多名患者，大大提高人力资源的利用效率。
目前国内外已经设计研制的上肢康复训练装置存在诸多不足。发明人发现，现有训练装置功能单一，体积庞大，活动自由度较少，一台设备无法同时满足左臂或右臂运动功能患者的康复需求。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种上肢康复训练装置，活动自由度多，同一台设备能够同时满足左臂和由臂的康复需求，适用性强。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种上肢康复训练装置，包括柜体，所述柜体顶端转动连接有支架，所述支架能够绕竖直轴线转动，所述支架固定有第一驱动件，第一驱动件与肩部总成连接，能够驱动肩部总成绕水平轴线转动，所述肩部总成包括第一肩板和第二肩板，第一肩板和第二肩板均包括呈L型设置的第一肩板部和第二肩板部，第一肩板的第一肩板部与第一驱动件连接，第一肩板的第二肩板部设置有轴线与其垂直的第二驱动件，第二驱动件与第二肩板的第一肩板部连接，第二肩板的第二肩板部连接有臂部总成，所述臂部总成包括上臂总成和下臂总成，上臂总成一端通过第三驱动件与第二肩板的第二肩板部连接，另一端通过第四驱动件与下臂总成的一端连接，下臂总成的另一端连接有手部总成。
进一步的，所述支架上固定有第一限位块，所述第一肩板的第一肩板部上固定有第二限位块，第一肩板的第一肩板部能够在第一驱动件的带动下转动，第一限位块和第二限位块能够接触，对第一肩板的转动角度进行限位。
进一步的，所述第一限位块上设置有第一光电开关，所述第二限位块上设置有与所述光电开关相匹配的第一挡板，第一挡板能够遮挡第一光电开关发出的光线。
进一步的，所述第一肩板的第二肩板部上设置有第三限位块，所述第二肩板的第一肩板部上设置有第四限位块，第二肩板的第一肩板部能够在第二驱动件的驱动下转动，第三限位块能够与第四限位块接触，对第二肩板的第二肩板部的转动角度进行限位。
进一步的，所述第三限位块上设置有第二光电开关，所述第四限位块上设置有与所述第二光电开关相匹配的第二挡板，第二挡板能够遮挡第二光电开关发出的光线。
进一步的，所述上臂总成包括上臂支撑板，所述上臂支撑板的两端分别固定有第三驱动件和第四驱动件，所述第三驱动件与第二肩板的第二肩板部连接，第四驱动件与下臂总成连接，所述上壁支撑板上还固定有弧形的上臂托板，用于托住上臂。
进一步的，所述上臂支撑板的两端分别设置有第五限位块和第六限位块，所述第二肩板的第二肩板部设置有第七限位块，下臂总成设置有第八限位块，第五限位块与第七限位块能够接触，限制上臂总成与第二肩板之间的转动角度，第六限位块能够与第八限位块接触，限制上臂总成和下臂总成的转动角度。
进一步的，第五限位块和第六限位块分别设置有第三光电开关和第四光电开关，第七限位块和第八限位块上分别设置有与第三光电开关和第四光电开关相匹配的第三挡板和第四挡板。
进一步的，所述下臂总成包括一端与第四驱动件连接的下臂支撑板，所述下臂支撑板上固定有弧形的下臂托板，用于托住下臂，下臂支撑板的另一端与手部总成连接。
进一步的，所述手部总成包括连接板，所述连接板包括呈L型分布的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与下臂总成固定连接，第二连接部上设置有第五驱动件，第五驱动件与架体连接，能够驱动架体绕垂直于第二连接部的第一轴线转动，所述架体上设置有第六驱动件，第六驱动件与手部托架连接，能够驱动手部托架绕与第一轴线垂直的第二轴线的转动，所述手部托架用于支撑手部。
进一步的，所述柜体通过支柱固定在底部支架上，所述底部支架安装有多个万向轮，方便整个上肢康复训练装置的移动。
进一步的，所述柜体还安装有人机交互屏，所述人机交互屏与位于柜体内的控制***连接，能够通过人机交互屏向控制***发送指令，所述控制***与第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件及第六驱动件连接，控制其工作。
进一步的，所述第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件及第四驱动件均采用盘式无刷伺服电机，所述盘式无刷伺服电机与谐波减速器连接。
本发明的有益效果：
1.本发明的上肢康复训练装置，支架与柜体转动连接，且第一肩板和第二肩板能够相对转动，使同一台训练装置能够同时满足左臂和右臂的训练需求，实现了左、右手臂的通用性，使训练装置适用性强，减少设备购买和维护成本。
2.本发明的上肢康复训练装置，具有六个驱动件，能够实现六个自由度的运动，灵活度高，可以完成复杂的动作，能够给运动功能障碍患者提供更加科学专业的康复训练。
3.本发明的上肢康复训练装置，第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件和第四驱动件采用盘式无刷伺服电机和谐波减速器，可以有效缩减电机和减速器的体积，减少整个训练装置的占地空间。
4.本发明的上肢康复训练装置，限位块上安装有光电开关和挡板，采用物理限位和电气限位双重保护，安全性好，防止过度旋转对患者造成二次伤害。
5.本发明的上肢康复训练装置，具有万向轮，具有很好的可移动性，在患者不方便移动时，可以随时移动康复训练装置到患者身边，方便康复中心的使用。
6.本发明的上肢康复训练装置，考虑到了患者手部的康复训练的必要性，具有第五驱动件和第六驱动件，能够实现下臂的旋前、旋后和手腕的屈、伸，克服现有设备存在下臂和手腕的康复不足的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1为本发明实施例1整体结构示意图一；
图2为本发明实施例1整体结构示意图二；
图3为本发明实施例1支架结构示意图；
图4为本发明实施例1肩部总成结构示意图；
图5为本发明实施例1上臂总成结构示意图；
图6为本发明实施例1下臂总成与手部总成装配示意图；
图7为本发明实施例1手部总成工作时活动自由度示意图；
其中，1.柜体，2.支柱，3.底部支架，4.万向轮，5.支杆，6.回转轴承，7.固定板，8.第一盘式无刷伺服电机，9.第一谐波减速器，10.第一限位块，11.第一光电开关，12.第一肩板部Ⅰ，13.第二肩板部Ⅰ，14.第一肩板部Ⅱ，15.第二肩板部Ⅱ，16.第二限位块，17.第一挡板，18.第二盘式无刷伺服电机，19.第二谐波减速器，20.第三限位块，21.第二光电开关，22.第六限位块，23.第三挡板，24.上臂支撑板，25.第三盘式无刷伺服电机，26.第三谐波减速器，27.第五限位块，28.第三光电开关，29.上臂托板，30.第四盘式无刷伺服电机，31.第四谐波减速器，32.第七限位块，33.第四光电开关，35.第八限位块，36.第四挡板，37.连接板，38.第五盘式无刷伺服电机，39.第一锥齿轮传动机构，40.架体，41.手部托架，42.第六盘式无刷伺服电机，43.第二锥齿轮传动机构，44.下臂托板，45.保护壳，46.可调节支架，47.人机交互屏，48.启动按钮，49.关闭按钮。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
正如背景技术所介绍的，目前的上肢康复训练装置一台设备无法同时满足左臂和右臂的康复需求，且体积庞大，活动自由度少，针对上述问题，本申请提出了一种上肢康复训练装置。
本申请的一种典型实施方式实施例1中，如图1-6所示，一种上肢康复训练装置，包括柜体1，所述柜体与支柱2的顶端通过法兰固定连接，所述支柱的底端通过法兰与底部支架3固定连接，所述底部支架采用“工”字型板，所述底部支架的底面安装有四个万向轮4，提高整个上肢康复训练装置的可移动性。
所述柜体的顶部箱壁的一侧位置通过回转轴承6转动连接有支架，回转轴承的轴线竖直设置，支架能够绕竖直轴线转动，支架能够在水平面内自由转动，所述支架包括L型的支杆5，所述支杆一端通过回转轴承与柜体转动连接，另一端固定有固定板7，所述支杆与固定板的上部固定连接。
所述固定板的下部安装有第一驱动件，所述第一驱动件包括第一盘式无刷伺服电机8，所述第一盘式无刷伺服电机与第一谐波减速器9连接，所述第一谐波减速器固定在固定板上，所述第一谐波减速器的输出轴与肩部总成连接，所述第一盘式无刷伺服电机及谐第一波减速器的轴线水平设置，第一驱动件能够驱动肩部总成绕水平轴线转动。
所述肩部总成包括第一肩板和第二肩板，所述第一肩板和第二肩板均为L型，第一肩板包括第一肩板部Ⅰ12和第二肩板部Ⅰ13，所述第二肩板包括第一肩板部Ⅱ14和第二肩板部Ⅱ15。
所述第一肩板部Ⅰ与第一谐波减速器的输出轴连接，所述固定板上固定有第一限位块10，所述第一肩板部Ⅰ上固定有第二限位块16，第一驱动件能够带动第一肩板部Ⅰ转动，转动至设定角度后，第一限位块能够和第二限位块接触，对第一肩板部Ⅰ的转动角度进行物理限位。
所述第一限位块上设置有第一光电开关11，所述第二限位块上设置有与第一光电开关相匹配的第一挡板17，第一限位块和第二限位块接触后，第一挡板能够遮挡光电开关发出的光线，并向控制***发送信号，控制***控制第一盘式无刷伺服电机停止转动，进行电气限位。
采用物理限位和电气限位双重限位，保证了安全性。
所述第二肩板部Ⅰ上固定有第二驱动件，所述第二驱动件包括第二盘式无刷伺服电机18，所述第二盘式无刷伺服电机与第二谐波减速器19连接，第二谐波减速器安装在第二肩板部Ⅰ上，且第二盘式无刷伺服电机及第二谐波减速器的轴线与第二肩板部Ⅰ垂直设置。
所述第二谐波减速器的输出轴与第一肩板部Ⅱ固定连接，能够驱动第一肩板部Ⅱ的转动，所述第二肩板部Ⅰ上设置有第三限位块20，第三限位块的两端安装有第二光电开关21，所述第一肩板部Ⅱ上设置有第四限位块，第四限位块上设置有与第二光电开关相匹配的第二挡板，能够对第二肩板部Ⅰ和第一肩板部Ⅱ的转动角度进行物理限位和电气限位。
所述第二肩板部Ⅱ与臂部总成连接，所述臂部总成包括上臂总成和下臂总成。
所述上臂总成包括上臂支撑板24，所述上臂支撑板两端分别固定有第三驱动件和第四驱动件，第三驱动件和第四驱动件的轴线均垂直于上臂支撑板设置，所述第三驱动件包括第三盘式无刷伺服电机25及第三谐波减速器26，所述第三谐波减速器固定在上臂支撑板上，第三谐波减速器的输出轴与第二肩板部Ⅱ固定连接，所述上臂支撑板的端部设置有第五限位块27，所述第二肩板部Ⅱ上设置有第六限位块22，第五限位块端部安装有第三光电开关28，所述第六限位块的端部设置有与所述第三光电开关相匹配的第三挡板23，能够对上臂支撑板与第二肩板部Ⅱ的相对转动角度进行物理和电气双重限位。
所述上臂支撑板的中部位置固定有上臂托板29，所述上臂托板为弧形板，能够托住患者的上臂。
所述第四驱动件包括第四盘式无刷伺服电机30及第四谐波减速器31，第四谐波减速器固定在上臂支撑板上。
所述下臂总成包括下臂支撑板34，所述下臂支撑板一端与第四谐波减速器的输出轴固定连接，所述上臂支撑板的端部设置有第七限位块32，所述下臂支撑板上设置有第八限位块35，所述第七限位块上安装有第四光电开关33，所述第八限位块上设置有与所述第四光电开关相匹配的第四挡板36，能够对下臂支撑板和上臂支撑板的相对转动进行物理和电气双重限位。所述下臂支撑板上固定有弧形的下臂托板44，用于托住患者的下臂。
所述下臂支撑板与手部总成连接，所述手部总成包括L型的连接板37，所述连接板包括相互垂直的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与下臂支撑板固定连接，所述第二连接部底面固定有第五驱动件，所述第五驱动件包括第五盘式无刷伺服电机38，所述第五盘式无刷伺服电机通过第一锥齿轮传动机构39与架体40连接，第五盘式无刷伺服电机能够驱动架体绕与第二连接部垂直的第一轴线转动，所述架体转动连接有手部托架41，所述手部托架与固定在架体上的第六驱动件连接，所述第六驱动件包括固定在架体上的第六盘式无刷伺服电机42，所述第六盘式无刷伺服电机通过第二锥齿轮传动机构43与手部托架连接，能够带动手部托架绕与第一轴线垂直的第二轴线转动。所述手部托架包括底板及固定在底板上多个U型板，患者手部放置底板和U型板之间的空间内，用于托住患者的手部。
如图7所示，通过第五盘式无刷伺服电机，能够实现下臂的旋前和旋后运动，通过第六盘式无刷伺服电机，能够实现屈腕和伸腕的运动，克服现有上肢康复训练装置存在下臂和手腕的康复不足的问题。
所述固定板、第一肩板、第二肩板、上臂支撑板、下臂支撑板及连接板上均设置有保护壳45，保护壳能够罩住第第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件及第六驱动件，放置其受到外部环境的污染，延长使用寿命。
所述柜体内安装有控制***，所述控制***与第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件及第六驱动件连接，能够控制其工作，所述第一光电开关、第二光电开关、第三光电开关及第四光电开关与控制***连接，能够给控制***发送信号。
所述柜体的顶部箱壁还通过可调节支架46连接有人机交互屏47，所述人机交互屏与控制***连接，操作人员能够通过人机交互屏向控制***发送指令，所述可调节支架采用现有结构即可，包括多根调节杆，相邻调节杆转动连接，能够调节人机交互屏的位置。
所述柜体中还设置有供电电源，用于对相关元件进行供电。
所述柜体的顶部箱壁还设置有启动按钮48和关闭按钮49，用于启动和关闭整个上肢康复训练装置。
本实施例的上肢康复训练装置使用时，患者背靠柜体，将患者的手臂的上臂通过布带条绑扎在上臂托板上，下臂通过布带条绑扎在下臂托板上，再将手展开固定在手部托板上，控制***控制六个驱动件工作，带动患者的手臂运动，进行康复训练。
本实施例的上肢康复训练装置，可同时满足左臂或右臂的训练需求，只需要将支架旋转180°，利用第二驱动件带动第二肩板旋转180°即可，适用性强。
本实施例中，采用盘式无刷伺服电机及谐波减速器，占地空间小，且具有万向轮，方便移动，在患者不便移动时，可随时将康复训练装置移动到患者身边使用，复合康复中心的使用需求。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种上肢康复训练装置，其特征在于，包括柜体，所述柜体顶端转动连接有支架，所述支架能够绕竖直轴线转动，所述支架固定有第一驱动件，第一驱动件与肩部总成连接，能够驱动肩部总成绕水平轴线转动，所述肩部总成包括第一肩板和第二肩板，第一肩板和第二肩板均包括呈L型设置的第一肩板部和第二肩板部，第一肩板的第一肩板部与第一驱动件连接，第一肩板的第二肩板部设置有轴线与其垂直的第二驱动件，第二驱动件与第二肩板的第一肩板部连接，第二肩板的第二肩板部连接有臂部总成，所述臂部总成包括上臂总成和下臂总成，上臂总成一端通过第三驱动件与第二肩板的第二肩板部连接，另一端通过第四驱动件与下臂总成的一端连接，下臂总成的另一端连接有手部总成。
2.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述支架上固定有第一限位块，所述第一肩板的第一肩板部上固定有第二限位块，第一肩板的第一肩板部能够在第一驱动件的带动下转动，第一限位块和第二限位块能够接触，对第一肩板的转动角度进行限位；
进一步的，所述第一限位块上设置有第一光电开关，所述第二限位块上设置有与所述光电开关相匹配的第一挡板，第一挡板能够遮挡第一光电开关发出的光线。
3.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述第一肩板的第二肩板部上设置有第三限位块，所述第二肩板的第一肩板部上设置有第四限位块，第二肩板的第一肩板部能够在第二驱动件的驱动下转动，第三限位块能够与第四限位块接触，对第二肩板的第二肩板部的转动角度进行限位；
进一步的，所述第三限位块上设置有第二光电开关，所述第四限位块上设置有与所述第二光电开关相匹配的第二挡板，第二挡板能够遮挡第二光电开关发出的光线。
4.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述上臂总成包括上臂支撑板，所述上臂支撑板的两端分别固定有第三驱动件和第四驱动件，所述第三驱动件与第二肩板的第二肩板部连接，第四驱动件与下臂总成连接，所述上壁支撑板上还固定有弧形的上臂弧板，用于托住上臂。
5.如权利要求4所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述上臂支撑板的两端分别设置有第五限位块和第六限位块，所述第二肩板的第二肩板部设置有第七限位块，下臂总成设置有第八限位块，第五限位块与第七限位块能够接触，限制上臂总成与第二肩板之间的转动角度，第六限位块能够与第八限位块接触，限制上臂总成和下臂总成的转动角度；
进一步的，第五限位块和第六限位块分别设置有第三光电开关和第四光电开关，第七限位块和第八限位块上分别设置有与第三光电开关和第四光电开关相匹配的第三挡板和第四挡板。
6.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述下臂总成包括一端与第四驱动件连接的下臂支撑板，所述下臂支撑板上固定有弧形的下臂托板，用于托住下臂，下臂支撑板的另一端与手部总成连接。
7.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述手部总成包括连接板，所述连接板包括呈L型分布的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与下臂总成固定连接，第二连接部上设置有第五驱动件，第五驱动件与架体连接，能够驱动架体绕垂直于第二连接部的第一轴线转动，所述架体上设置有第六驱动件，第六驱动件与手部托架连接，能够驱动手部托架绕与第一轴线垂直的第二轴线的转动，所述手部托架用于支撑手部。
8.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述柜体通过支柱固定在底部支架上，所述底部支架安装有多个万向轮，方便整个上肢康复训练装置的移动。
9.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述柜体还安装有人机交互屏，所述人机交互屏与位于柜体内的控制***连接，能够通过人机交互屏向控制***发送指令，所述控制***与第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件、第四驱动件、第五驱动件及第六驱动件连接，控制其工作。
10.如权利要求1所述的一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述第一驱动件、第二驱动件、第三驱动件及第四驱动件均采用盘式无刷伺服电机，所述盘式无刷伺服电机与谐波减速器连接。
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