CN113332098A - 一种七自由度上肢康复机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种七自由度上肢康复机器人,包括肩关节组件、肘关节组件、腕关节组件和机架组件,肩关节组件主要实现三个自由度运动,分别是肩关节的前伸/后屈、外展/内收以及自旋,肘关节组件主要实现两个自由度运动,分别是肘关节的的屈伸和自旋,腕关节组件主要实现两个自由度运动,分别是腕关节的外翻/内收和桡屈/尺屈。本发明从人体结构学考虑,空间布局合理紧凑,穿戴方便,运动范围大,自由度灵活,便于实现单一关节运动和整体上肢的复合运动,可依据不同康复时期的控制要求,调整主动、助力或被动的控制策略,满足不同康复时期患者的训练需求。
Description
技术领域
本发明涉及康复器材技术领域,尤其是一种七自由度上肢康复机器人。
背景技术
随着全球人口的增长,人口老龄化的问题日益显著。脑卒中,俗称“中风”,是一种老年人群里常见的疾病,它是一种会导致大脑神经***持续性损伤的急性脑血管疾病。针对中风患者康复治疗的方法,传统的康复方法主要由康复医生对患者进行物理运动训练治疗。目前,也有通过康复机器人对患者进行治疗,但是康复机器人的人性化、智能化以及结构优化上还需要很大的改善。因此,设计合理可靠的康复机构,对患者提高康复效果具有非常重要的现实意义。
国外研究康复机器人较早,技术较为成熟。相比于国内的研究现状,大多仍处于起步和追赶阶段。目前,市场上康复机器人的结构类型主要分为两类:一种为末端牵引式,另一种为外骨骼式。末端牵引式结构简单,但实现的自由度较少,一般受限于平面内运动;外骨骼式从人体结构学考虑,可以实现患肢在空间内的运动。总的来说,自由度设计的越多,上肢康复机器人越灵活,但是结构上会更复杂,操作难度更大。发明专利CN103263338A公布了一种上肢康复机器人,该发明采用类似龙门架式的结构,通过牵引装置控制绳子的角度和力度,从而实现患者肩关节、肘关节的复合运动。但该发明结构上不够轻巧紧凑,单一自由度实现不够方便,对适用场所空间要求高。发明专利CN104287944A公布了一种上肢康复机器人,该发明可实现肩关节的屈伸、展收、平展、内外旋和肘关节的屈伸,共5个自由度。但该发明在穿戴上不够方便,降低了安全稳定性和灵活性。因此,在设计上肢康复机器人时,应合理的选取自由度数目,依据人体结构学选择合适的运动范围,结构上轻巧紧凑,便于穿戴,具备安全稳定性的同时应具有一定的舒适性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:为了克服现有技术中之不足,本发明提供一种七自由度上肢康复机器人,可实现肩关节的前伸/后屈、外展/内收以及自旋、肘关节的屈伸和自旋以及腕关节的外翻/内收和桡屈/尺屈,共七个方向的自由度运动,可依据不同康复时期的控制要求,调整主动、助力或被动的控制策略。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种七自由度上肢康复机器人,包括肩关节组件、肘关节组件、腕关节组件和机架组件,所述的肩关节组件安装于机架组件上,肘关节组件连接于肩关节组件下部,腕关节组件与肘关节组件下部连接;所述肩关节组件:实现肩关节的前伸/后屈、外展/内收以及自旋三个自由度运动,包括肩关节前伸/后屈机构、肩关节外展/内收机构及肩关节自旋机构;所述肘关节组件:实现肘关节的的屈伸和自旋两个自由度运动,包括肘关节屈伸机构和肘关节自旋机构;所述腕关节组件:实现腕关节的外翻/内收和桡屈/尺屈两个自由度运动,包括腕关节外翻/内收机构和腕关节桡屈/尺屈机构。
具体说,所述肩关节前伸/后屈机构包括C型直齿轮、小直齿轮、电机、联轴器和圆弧导轨,C型直齿轮和圆弧导轨连接,C型直齿轮两边的内侧面开弧形槽,用于放置一组圆弧导轨,圆弧导轨提供支撑和供C型直齿轮转动的作用。小直齿轮与C型直齿轮相连,小直齿轮通过联轴器与电机相连。电机转动小直齿轮,小直齿轮带动C型直齿轮转动,从而实现肩关节前伸/后屈的运动。
采用C型齿轮的设计,主要为了大臂杆可从C型齿轮的缺口处进行内外的展收运动,紧凑结构的同时又扩大了运动范围;弧形槽口的设计,用于放置圆弧导轨,C型齿轮转动时会受到弧形槽口极限位置的限制,从而起到机械保护的作用。
具体说,所述肩关节外展/内收机构包括行星轮系的内齿圈、行星轮、太阳轮、行星轮架、电机、电机支架、轴承。行星轮系的内齿圈与C型直齿轮的内圈固定连接,电机支架一端带轴与轴承相连,轴承放置于C型直齿轮内圈的轴承座内,电机与电机支架固定连接,行星轮架与电机支架上端固定连接。电机轴与太阳轮进行轴毂连接,太阳轮轴与轴承相连放置于相应C型直齿轮内圈的轴承座内。电机带动太阳轮转,太阳轮转动与之啮合的行星轮,行星轮在内齿圈内转动,带动与行星轮架固定连接的电机支架转动,从而实现肩关节的外展/内收运动。
行星轮系的设计,一方面本身具有减速的作用,另一方面选择合适的齿数模数,可替代与电机相配的减速器或者选用规格较小的减速器型号,使得在有限的空间内可根据需要,选择驱动更大的电机,带动更大的负载。
所述肩关节自旋机构包括自旋支架、齿轮轴、电机、电机座、直齿轮、轴承、联轴器、大臂杆、C型环。自旋支架和肩关节外展/内收机构的电机支架连接,齿轮轴的一端连接轴承放置于电机支架下端的轴承座内,另一端连接轴承放置于自旋支架的轴承座内,齿轮轴一端伸出自旋支架,通过联轴器与大臂杆相连,C型环固定在大臂杆上,电机固定于电机座,电机座和电机支架固定连接,电机输出轴和直齿轮轴毂连接,直齿轮和齿轮轴啮合传动,带动与齿轮轴相连的整个大臂杆的转动,从而实现大臂杆的自旋。
所述肘关节组件包括肘关节屈伸机构和肘关节自旋机构,所述肘关节屈伸机构包括电机、电机连接板、联轴器、蜗杆、蜗轮、屈伸支架、连接轴。电机通过电机连接板固连与大臂杆上,蜗杆通过联轴器与电机输出轴相连,蜗轮与连接轴轴毂连接,连接轴穿过大臂杆下端的轴孔,两端连接屈伸支架的轴孔,使其固定。蜗杆转动蜗轮,从而带动屈伸支架转动,实现肘关节的屈伸。
所述肘关节自旋机构包括自旋支架、直齿轮、齿轮轴、小臂杆、电机、电机支架、C型环。自旋支架与屈伸支架固定连接,齿轮轴与轴承连接置于自旋支架内,齿轮轴通过联轴器与小臂杆相连,C型环固定于小臂杆上,电机通过电机支架连接于屈伸支架上,电机输出轴与直齿轮轴毂连接,直齿轮啮合齿轮轴转动,带动整个小臂杆转动,从而实现肘关节的自旋。
所述腕关节组件包括腕关节外翻/内收机构和腕关节桡屈/尺屈机构;所述腕关节桡屈/尺屈机构包括电机、电机支架、蜗杆、蜗轮、连接轴。电机通过电机支架与小臂杆固定连接,蜗杆与电机输出轴轴毂连接,连接轴与蜗轮轴毂连接放置于小臂杆下端轴孔内。蜗杆与蜗轮啮合转动,从而带动连接轴实现腕关节的桡屈/尺屈。
所述腕关节外翻/内收机构包括电机、大直齿轮、小直齿轮、连接杆、手柄、手柄连接板、连接轴。连接杆与大直齿轮固连,穿过腕关节桡屈/尺屈机构的连接轴轴孔与之固连,连接轴内置于连接杆的轴孔内,连接轴与手柄连接板固定连接,电机固定于手柄连接板上端,电机输出轴与小直齿轮轴毂连接,手柄连接板下端与手柄固定连接。电机带动小直齿轮转,大直齿轮因与连接杆固定连接,因而形成小直齿轮带动手柄连接板一起绕大直齿轮转动,实现腕关节的外翻/内收。
所述机架组件包括底座、大支撑杆、小支撑杆、U型杆、电机支撑板、上连接板、下连接板。底座与大支撑杆固定连接,大支撑杆与小支撑杆固定连接,U型杆与小支撑杆固定连接,电机支撑板与U型杆连接,U型杆上端固连上连接板,使其与圆弧导轨上端连接,圆弧导轨下端与下连接板连接,固连于U型杆上。整个机架组件主要起支撑和固定的作用。
本发明的有益效果是:
(1)、本发明可以实现肩关节的前伸/后屈、外展/内收以及自旋,肘关节的屈伸和自旋,腕关节的外翻/内收和桡屈/尺屈,共七个自由度运动,每个自由度可以单独进行运动,也可以进行自由度的组合实现各个关节间的复合运动,七个自由度的灵活设计可以满足大多数患者的康复要求,适用范围广。
(2)、本发明采用C型齿轮设计,使得整个大臂杆可以从C型齿轮的缺口处进行内外的展收运动,在扩大运动范围的同时使肩关节组件在空间布局上更加合理紧凑。
(3)、本发明的肩关节处行星轮系的设计,不仅能实现肩关节外展/内收的的运动要求,而且行星轮系本身具有减速的作用,选择合适的齿数模数,可替代与电机相配的减速器或者选用规格较小的减速器型号,使得在有限的空间内可根据需要选择驱动更大的电机,带动更大的负载。
(4)、本发明的圆弧导轨在提供支撑与固定的同时,相比普通导轨扩大了C型齿轮在周向上的运动范围,C型齿轮侧面C型槽口的设计,使得C型齿轮在圆弧导轨上运动时会受到极限位置的限制,从而起到机械保护的作用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明所述肩关节前伸/后屈机构的结构示意图;
图3是本发明所述肩关节外展/内收机构的结构示意图;
图4是本发明所述肩关节自旋机构的结构示意图;
图5是本发明所述肘关节屈伸机构的结构示意图;
图6是本发明所述肘关节自旋机构的结构示意图;
图7是本发明所述腕关节外翻/内收机构的结构示意图;
图8是本发明所述腕关节桡屈/尺屈机构的结构示意图;
图9是本发明所述机架组件的结构示意图。
图中:1-肩关节前伸/后屈机构,2-肩关节外展/内收机构,3-肩关节自旋机构,4-肘关节屈伸机构,5-肘关节自旋机构,6-腕关节外翻/内收机构,7-腕关节桡屈/尺屈机构,8-机架组件,9-C型直齿轮,10-小直齿轮,11-电机,12-联轴器,13-圆弧导轨,14-弧形槽,15-内齿圈,16-太阳轮,17-行星轮,18-行星轮架,19-电机,20-电机支架,21-轴承,22-轴承座,23-自旋支架,24-直齿轮,25-齿轮轴,26-电机座,27-电机,28-轴承,29-联轴器,30-大臂杆,31-C型环,32-电机,33-电机连接板,34-联轴器,35-蜗杆,36-轴孔,37-蜗轮,38-屈伸支架,39-连接轴,40-自旋支架,41-齿轮轴,42-螺钉,43-直齿轮,44-电机支架,45-电机,46-联轴器,47-小臂杆,48-C型环,49-电机,50-电机支架,51-蜗杆,52-蜗轮,53-连接轴,54-电机,55-小直齿轮,56-大直齿轮,57-手柄连接板,58-手柄,59-轴套,60-连接轴,61-底座,62-大支撑杆,63-小支撑杆,64-下连接板,65-电机支撑板,66-U型杆,67-上连接板。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本发明的基本结构,因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种七自由度上肢康复机器人,包括肩关节组件、肘关节组件、腕关节组件和机架组件;所述肩关节组件与机架组件上端连接,肘关节组件位于肩关节组件下方与肩关节组件连接,腕关节组件位于肘关节组件下方与肘关节组件连接,机架组件置于地面上。
所述肩关节组件包括肩关节前伸/后屈机构1、肩关节外展/内收机构2以及肩关节自旋机构3;所述肘关节组件包括肘关节屈伸机构4和肘关节自旋机构5;所述腕关节组件包括腕关节外翻/内收机构6和腕关节桡屈/尺屈机构7,上述各机构和机架组件8组成上肢康复机器人整体结构。
如图2所示,所述肩关节前伸/后屈机构1包括C型直齿轮9、小直齿轮10、电机11、联轴器12和圆弧导轨13。C型直齿轮9和圆弧导轨13连接,C型直齿轮9两边的内侧面开弧形槽14,用于放置一组圆弧导轨13,圆弧导轨13双侧放置提供支撑和轴向定位C型直齿轮9的作用,C型直齿轮9可在圆弧导轨13上转动。小直齿轮10与C型直齿轮9相连,小直齿轮10通过联轴器12与电机11相连。电机11转动小直齿轮10,小直齿轮10带动C型直齿轮9转动,从而实现肩关节的前伸/后屈运动。
如图3所示,所述肩关节外展/内收机构2包括行星轮系的内齿圈15、太阳轮16、行星轮17、行星轮架18、电机19、电机支架20、轴承21。行星轮系的内齿圈15的外侧与C型直齿轮9的内侧固定连接,电机支架20一端带轴与轴承21相连,轴承21成对使用,放置于C型直齿轮9内侧的对应轴承座22内,电机19与电机支架20固定连接,行星轮架18与电机支架20上端固定连接。电机19的电机轴与太阳轮16进行轴毂连接,太阳轮的另一端轴与对应的轴承21相连放置于相应C型直齿轮内圈的轴承座22内。电机19带动太阳轮16转,太阳轮16转动与之啮合的行星轮17,行星轮17在内齿圈15内转动,带动与行星轮架18固定连接的电机支架20转动,从而实现肩关节的外展/内收运动。
如图4所示,所述肩关节自旋机构3包括自旋支架23、直齿轮24、齿轮轴25、电机座26、电机27、轴承28、联轴器29、大臂杆30、C型环31。自旋支架23和肩关节外展/内收机构2的电机支架20连接,轴承28成对使用,齿轮轴25的一端连接轴承28放置于电机支架20下端的轴承座内,另一端连接轴承28对应放置于自旋支架23的轴承座内,齿轮轴25一端伸出自旋支架23下端的轴孔,通过联轴器29与大臂杆30相连,自旋支架23可通过螺钉与电机支架20连接以便拆装,C型环31固定在大臂杆30上,C型环上配有环扣,用于连接粘扣带以便固定大臂杆30,电机27固定于电机座26上,电机座26和电机支架20固定连接,电机27输出轴和直齿轮24轴毂连接,直齿轮24和齿轮轴25啮合传动,带动与齿轮轴25相连的整个大臂杆30的转动,从而实现肩关节的自旋。
如图5所示,所述肘关节屈伸机构4包括电机32、电机连接板33、联轴器34、蜗杆35、蜗轮37、屈伸支架38、连接轴39。电机32通过电机连接板33与大臂杆30固定连接,蜗杆35通过联轴器34与电机32输出轴相连,蜗轮37与连接轴39轴毂连接,连接轴39穿过大臂杆30下端的轴孔,连接轴39的一端铣小端面与屈伸支架38的轴孔36过盈配合,小端面的作用主要是使连接轴39与屈伸支架38固定,使得蜗杆35转动蜗轮37,从而带动与连接轴39固连的屈伸支架38转动,实现肘关节的屈伸运动。
如图6所示,所述肘关节自旋机构5包括自旋支架40、齿轮轴41、螺钉42、直齿轮43、电机支架44、电机45、联轴器46、小臂杆47、C型环48。所述自旋支架40与屈伸支架38通过螺钉42固定连接,齿轮轴41两端与轴承连接置于自旋支架40内,齿轮轴41下端伸出自旋支架40的轴孔,通过联轴器46与小臂杆47相连,C型环48固定于小臂杆47上,C型环上配有环扣,用于连接粘扣带以便固定小臂杆47,电机45通过电机支架44连接于屈伸支架38上,电机45输出轴与直齿轮43轴毂连接,直齿轮43啮合齿轮轴41转动,带动整个小臂杆47转动,从而实现肘关节的自旋运动。
如图7所示,所述腕关节桡屈/尺屈机构6包括电机49、电机支架50、蜗杆51、蜗轮52、连接轴53。电机49通过电机支架50与小臂杆47固定连接,蜗杆51与电机49输出轴轴毂连接,连接轴53与蜗轮52轴毂连接放置于小臂杆47下端轴孔内,蜗杆51与蜗轮52啮合转动,从而带动连接轴53实现腕关节的桡屈/尺屈。
如图8所示,所述腕关节外翻/内收机构7包括电机54、小直齿轮55、大直齿轮56、手柄连接板57、手柄58、轴套59、连接轴60。轴套59与大直齿轮56固连,轴套59穿过连接轴53的轴孔与之固连,连接方式可采用对连接轴53的轴孔攻丝,轴套59外表面相应位置车螺纹的方式实现装配固定,亦可在轴套59一侧车轴肩,另一侧车螺纹,形成小端面配合螺母固定,连接轴60穿于轴套59的轴孔内,连接轴60与手柄连接板57固定连接,电机54固定于手柄连接板57上端,电机54输出轴与小直齿轮55轴毂连接,手柄连接板57下端与手柄58固定连接。大直齿轮56固定不动,小直齿轮55绕大直齿轮56转,带动与电机54固连的手柄连接板57一起绕大直齿轮56转动,从而实现腕关节的外翻/内收。
如图9所示,所述机架组件8包括底座61、大支撑杆62、小支撑杆63、下连接板64、电机支撑板65、U型杆66、上连接板67。底座61与大支撑杆62固定连接,大支撑杆62与小支撑杆63固定连接,U型杆66与小支撑杆63固定连接,电机支撑板65与U型杆66连接,U型杆66上端固连上连接板67,使其与圆弧导轨13上端连接,圆弧导轨13下端与下连接板64连接,固连于U型杆66上,下连接板64和上连接板67上都有对应的通孔,用螺栓与圆弧导轨13固定,整个机架组件8主要起支撑和固定的作用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示,通过上述的说明内容,相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内,进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (9)
1.一种七自由度上肢康复机器人,包括肩关节组件、肘关节组件、腕关节组件和机架组件,其特征是:所述的肩关节组件安装于机架组件上,肘关节组件连接于肩关节组件下部,腕关节组件与肘关节组件下部连接;
所述肩关节组件:实现肩关节的前伸/后屈、外展/内收以及自旋三个自由度运动,包括肩关节前伸/后屈机构、肩关节外展/内收机构及肩关节自旋机构;
所述肘关节组件:实现肘关节的的屈伸和自旋两个自由度运动,包括肘关节屈伸机构和肘关节自旋机构;
所述腕关节组件:实现腕关节的外翻/内收和桡屈/尺屈两个自由度运动,包括腕关节外翻/内收机构和腕关节桡屈/尺屈机构。
2.根据权利要求1所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的肩关节前伸/后屈机构包括C型直齿轮、小直齿轮、电机、联轴器和圆弧导轨,C型直齿轮和圆弧导轨连接,C型直齿轮两边的内侧面开设有用于放置一组圆弧导轨的弧形槽,小直齿轮与C型直齿轮相连,小直齿轮通过联轴器与电机相连,电机驱动小直齿轮转动而带动C型直齿轮转动,实现肩关节前伸/后屈的运动。
3.如权利要求2所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的肩关节外展/内收机构包括行星轮系的内齿圈、行星轮、太阳轮、行星轮架、电机、电机支架及轴承,行星轮系的内齿圈与C型直齿轮的内圈固定连接,电机支架一端带轴与轴承相连,轴承放置于C型直齿轮内圈的轴承座内,电机与电机支架固定连接,行星轮架与电机支架上端固定连接,电机轴与太阳轮轴毂连接,太阳轮轴与轴承相连放置于相应C型直齿轮内圈的轴承座内,电机带动太阳轮转,太阳轮与行星轮啮合传动,行星轮沿内齿圈转动带动与行星轮架固定连接的电机支架转动,实现肩关节的外展/内收运动。
4.如权利要求3所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的肩关节自旋机构包括自旋支架、齿轮轴、电机、电机座、直齿轮、轴承、联轴器、大臂杆及C型环,自旋支架和肩关节外展/内收机构的电机支架连接,齿轮轴的一端连接轴承放置于电机支架下端的轴承座内、另一端连接轴承放置于自旋支架的轴承座内,齿轮轴一端伸出自旋支架并通过联轴器与大臂杆相连,C型环固定在大臂杆上,C型环上配有用于连接粘扣带以便固定大臂杆的环扣,电机固定于电机座,电机座和电机支架固定连接,电机输出轴和直齿轮轴毂连接,直齿轮和齿轮轴啮合传动,带动与齿轮轴相连的整个大臂杆的转动而实现大臂杆的自旋。
5.如权利要求4所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的所述肘关节屈伸机构包括电机、电机连接板、联轴器、蜗杆、蜗轮、屈伸支架、连接轴。电机通过电机连接板固连于大臂杆上,蜗杆通过联轴器与电机输出轴相连,蜗轮与连接轴轴毂连接,连接轴穿过大臂杆下端的轴孔与屈伸支架过盈配合固定,蜗杆与蜗轮啮合传动带动屈伸支架转动而实现肘关节的屈伸。
6.如权利要求5所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的所述肘关节自旋机构包括自旋支架、直齿轮、齿轮轴、小臂杆、电机、电机支架、C型环,自旋支架与屈伸支架固定连接,齿轮轴与轴承连接置于自旋支架内,齿轮轴通过联轴器与小臂杆相连,C型环固定于小臂杆上,电机通过电机支架连接于屈伸支架上,电机输出轴与直齿轮轴毂连接,直齿轮啮合齿轮轴转动,带动小臂杆转动而实现肘关节的自旋。
7.如权利要求6所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的所述腕关节桡屈/尺屈机构包括电机、电机支架、蜗杆、蜗轮、连接轴,电机通过电机支架与小臂杆固定连接,蜗杆与电机输出轴轴毂连接,连接轴与蜗轮轴毂连接放置于小臂杆下端轴孔内,蜗杆与蜗轮啮合转动,从而带动连接轴实现腕关节的桡屈/尺屈。
8.如权利要求7所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的所述腕关节外翻/内收机构包括电机、大直齿轮、小直齿轮、轴套、手柄、手柄连接板、连接轴,轴套与大直齿轮固连并穿过腕关节桡屈/尺屈机构的连接轴轴孔与之固连,连接轴内置于轴套的轴孔内,连接轴与手柄连接板固定连接,电机固定于手柄连接板上端,电机输出轴与小直齿轮轴毂连接,手柄连接板下端与手柄固定连接,电机驱动小直齿轮转动带动手柄连接板一起绕大直齿轮转动,实现腕关节的外翻/内收。
9.如权利要求8所述的七自由度上肢康复机器人,其特征是:所述的所述机架组件包括底座、大支撑杆、小支撑杆、U型杆、电机支撑板、上连接板、下连接板,底座与大支撑杆固定连接,大支撑杆与小支撑杆固定连接,U型杆与小支撑杆固定连接,电机支撑板与U型杆连接,U型杆上端固连上连接板使上连接板与圆弧导轨上端连接,圆弧导轨下端与下连接板连接,固连于U型杆上。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114768196A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-22 | 济南市章丘区人民医院 | 一种老年病患者的康复护理训练装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202027877U (zh) * | 2011-03-29 | 2011-11-09 | 浙江大学 | 一种可穿戴式的7自由度上肢运动康复训练外骨骼 |
CN104097213A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-10-15 | 哈尔滨工业大学 | 基于并联驱动关节的上肢外骨骼 |
CN104490565A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 上海交通大学 | 七自由度外骨骼式上肢康复机器人 |
CN105877969A (zh) * | 2015-08-06 | 2016-08-24 | 青岛世纪杰创医疗科技有限公司 | 一种外骨骼式康复机器人肩关节三自由度联动机构 |
CN109009875A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-18 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 个性化上肢康复训练机器人 |
CN109124984A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-04 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 用于上肢康复训练机器人的关节模块 |
CN109481225A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-19 | 上海神添实业有限公司 | 一种轻量仿生式上肢外骨骼康复机器人*** |
WO2020038012A1 (zh) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 个性化上肢康复训练机器人 |
CN111345970A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-30 | 安徽工业大学 | 一种七自由度上肢外骨骼康复机器人 |
-
2021
- 2021-06-09 CN CN202110641714.0A patent/CN113332098B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202027877U (zh) * | 2011-03-29 | 2011-11-09 | 浙江大学 | 一种可穿戴式的7自由度上肢运动康复训练外骨骼 |
CN104097213A (zh) * | 2014-08-01 | 2014-10-15 | 哈尔滨工业大学 | 基于并联驱动关节的上肢外骨骼 |
CN104490565A (zh) * | 2014-12-26 | 2015-04-08 | 上海交通大学 | 七自由度外骨骼式上肢康复机器人 |
CN105877969A (zh) * | 2015-08-06 | 2016-08-24 | 青岛世纪杰创医疗科技有限公司 | 一种外骨骼式康复机器人肩关节三自由度联动机构 |
CN109009875A (zh) * | 2018-08-20 | 2018-12-18 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 个性化上肢康复训练机器人 |
CN109124984A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-04 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 用于上肢康复训练机器人的关节模块 |
WO2020038012A1 (zh) * | 2018-08-20 | 2020-02-27 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 个性化上肢康复训练机器人 |
CN109481225A (zh) * | 2018-09-30 | 2019-03-19 | 上海神添实业有限公司 | 一种轻量仿生式上肢外骨骼康复机器人*** |
CN111345970A (zh) * | 2020-03-12 | 2020-06-30 | 安徽工业大学 | 一种七自由度上肢外骨骼康复机器人 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114768196A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-07-22 | 济南市章丘区人民医院 | 一种老年病患者的康复护理训练装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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