CN212261832U - 一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有技术的不足，提供一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，采用了柔性绳驱动的方式，未通过关节转盘等较大机构来实现关节所需的自由度，因而本发明的装置空间利用率高，穿戴更舒适，更轻便，能够对上肢各关节肌肉以及运动功能神经得到有效的物理刺激，更加贴合人体上肢的运动特性，避免了对患者造成二次伤害，本发明提供了一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其组成包括：腕部及肘部活动部分、手臂支撑部分和地面固定部分，其中腕部及肘部活动部分中的大臂穿戴装置与手臂支撑部分中弧形导轨模块连接，手臂支撑部分中的立柱与地面固定部分中的加强肋连接，地面固定部分中大底盘与地面连接。

Description

一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人

技术领域

本发明涉及康复机器人领域，尤其涉及一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人。

背景技术

偏瘫是临床上常见的一种严重症状,多见于急性脑血管病发作中,患者常常由于脑神经损害,发生一侧肢体出现偏瘫,症状可轻可重,轻者可以进行一些简单动作的活动,然而这些动作都非常的不灵活,更有患者活动能力丧失,不能自理活动,对生活造成极为严重的影响。尤其是近年来,脑血管病的发病率逐年上升,再加上日益严峻的交通,导致各类事故频发,致使偏瘫人数的数量逐年上升,这也相应的导致偏瘫患者上肢功能障碍的发生率不断增多。而人类生活中上肢运动功能的地位非常的重要,而且特殊。所以在患者发生偏瘫后出现上肢功能障碍,对患者的生活质量影响是非常大的。对于上肢功能障碍患者采取康复治疗,能够使患者上肢运动能力得到很大提高,通过不断的运动肢体，刺激神经才能达到康复，现在康复治疗师并不多，一般患者通过一些半助力的方法进行恢复治疗，这就使得上肢康复训练机器人有很大的需求量。

现在所有的康复训练机器人大致可以分为两类：一类是末端驱动式上肢康复训练机器人，此类机器人是一种以普通连杆机构或串联机构为主体机构,通过对上肢功能障碍患者的上肢运动未端进行支撑,使上肢功能障碍患者可按预定轨迹进行被动训练或主动训练,从而达到康复训练目的的康复设备，此类机器人机构虽然简单，但是运动方式也单一，没有对人体上肢进行全方位康复训练，另外人体之间的差异很大，康复训练方式没有做到个性化，不能针对不同的人体规划出不同的康复训练计划。另一类是外骨骼式上肢康复训练机器人，此类机器人是一种基于人体仿生学及人体上肢各关节运动机制而设计的,用于辅助上肢功能障碍患者进行康复训练的康复辅助设备,根据其特殊的机械结构紧紧依附于上肢功能障碍患者的上肢,带动上肢功能障碍患者进行上肢的主、被动训练，此类装置可以将手腕自定义运动，但是其运动方式是在上肢部分安装电机与谐波减速器，以此驱动装置运动，这类装置体积比较大，运动不是非常灵活，运动过程中惯性比较大，容易对手腕造成二次伤害。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，解决了现有末端驱动式康复机器人无法精确地将牵引力施加到患肢各关节以达到刺激神经的目的，运动方式单一的问题，同时解决了现有外骨骼式康复机器人关节处直接采用电机驱动的装置惯性大，不易穿戴和采用绳驱动的空间利用率低，自由度不足等问题。本发明装置穿戴更舒适，更轻便，尺寸和重量更小，能使上肢各关节肌肉以及运动功能神经得到有效的物理刺激, 能够更贴合人手臂的运动特性，满足对上肢功能障碍人群的康复训练要求。

本发明提供了一种可穿戴柔性绳驱腕部康复训练机器人，其组成包括：腕部及肘部活动部分1、手臂支撑部分2和地面固定部分3，其中腕部及肘部活动部分1 中的大臂穿戴装置105与手臂支撑部分2中弧形导轨模块212通过螺钉连接，手臂支撑部分2中的立柱201与地面固定部分3中的加强肋303通过螺钉连接，地面固定部分3中大底盘307与地面通过螺栓连接。

本发明优点在于采用了柔性绳驱动的方式，能够对上肢各关节肌肉以及运动功能神经得到有效的物理刺激，更加贴合人体上肢的运动特性，对于不同的人体机能特性，本发明装置可以规划出个性化康复方案，并且未通过关节转盘等较大机构来实现关节所需的自由度，因而本发明所提供的装置空间利用率高，穿戴更舒适，更轻便，避免了对患者造成二次伤害，本发明所提供的装置拥有六个主动自由度，可对上肢功能障碍人群提供全方位安全可靠的康复训练。

附图说明

图1是一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人的结构示意图；

图2是一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人中腕部及肘部活动部分1的结构示意图；

图3是一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人中手臂支撑部分2的结构示意图；

图4是一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人中地面固定部分3的结构示意图；

具体实施方式

1.参阅图1、图2、图3，图4，本发明提供的一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其组成包括：腕部及肘部活动部分1、手臂支撑部分2 和地面固定部分3，其中腕部及肘部活动部分1中的大臂穿戴装置105与手臂支撑部分2中弧形导轨模块212通过螺钉连接，手臂支撑部分2中的立柱201与地面固定部分3中的加强肋303通过螺钉连接，地面固定部分3中大底盘307与地面通过螺栓连接。

2.参阅图2，腕部及肘部活动部分1由手部固定装置101、支撑固定装置102、腕部调整轮盘103、小臂穿戴装置104、大臂穿戴装置105和肘部限位块106、肘关节旋转盘107、手臂固定带108、腕部限位块109和腕部连接块110组成，手部固定装置101与支撑固定装置102通过螺钉连接，支撑固定装置102与腕部连接块110 通过螺钉连接，腕部调整轮盘103与支撑固定装置102通过周向连接，另一个腕部调整轮盘103与手部固定装置101通过螺钉连接，腕部限位块109与手部固定装置 101通过螺钉连接，腕部限位块109与支撑固定装置102通过螺钉连接、小臂穿戴装置104与腕部连接块110通过螺钉连接，大臂穿戴装置105与小臂穿戴装置104 通过螺钉连接，肘部限位块106与大臂穿戴装置105通过螺钉连接，肘关节旋转盘107与大臂穿戴装置105通过螺钉连接，手臂固定带108与小臂穿戴装置104通过固定连接。

3.参阅图3，手臂支撑部分2由立柱201、高度调节装置202、角度调节装置203、横梁204、肩部向外扩张电机205、横梁前部连接块206、肩部横向连接件207、肩部纵向连接件208、肩部绕环运动电机209、前端连接件210、弧形导轨控制电机 211和弧形导轨模块212组成，其中立柱201与高度调节装置202通过滑动连接，高度调节装置202与角度调节装置203通过周向连接，角度调节装置203与横梁204 通过螺钉连接，横梁204与横梁前部连接块206通过螺钉连接，肩部向外扩张电机 205与横梁前部连接块206通过螺钉连接，横梁前部连接块206与肩部横向连接件 207通过周向连接，肩部横向连接件207与肩部纵向连接件208通过螺钉连接，肩部纵向连接件208与前端连接件210通过周向连接，肩部纵向连接件208与肩部绕环运动电机209通过螺钉连接，前端连接件210与弧形导轨模块212通过螺钉连接，弧形导轨控制电机211与弧形导轨模块212通过螺钉连接。

4.参阅图4，地面固定部分3由肘部电机301、肘部电机控制器302、加强肋303、腕部电机控制器Ⅰ304、腕部电机Ⅰ305、电机支架306、大底盘307、小底盘308、腕部电机控制器Ⅱ309、电机支柱310和腕部电机Ⅱ311组成，其中肘部电机301 与电机支架306通过固定连接，电机支架306与小底盘308通过螺钉连接，肘部电机控制器302与小底盘308通过螺钉连接，腕部电机控制器Ⅰ304与小底盘308通过螺钉连接，腕部电机Ⅰ305与电机支架306通过固定连接，腕部电机Ⅱ311与电机支架306通过固定连接，腕部电机控制器Ⅱ309与小底盘308通过螺钉连接，加强肋303与小底盘308通过螺钉连接，加强肋303与大底盘307通过螺钉连接，电机支柱310与大底盘307和小底盘308通过螺钉连接。

Claims (4)

1.一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，由腕部及肘部活动部分(1)、手臂支撑部分(2)和地面固定部分(3)，其特征是腕部及肘部活动部分(1)中的大臂穿戴装置(105)与手臂支撑部分(2)中弧形导轨模块(212)连接，手臂支撑部分(2)中的立柱(201)与地面固定部分(3)中的加强肋(303)连接，地面固定部分(3)中大底盘(307)与地面连接。

2.根据权利要求1所述的一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征是腕部及肘部活动部分(1)由手部固定装置(101)、支撑固定装置(102)、腕部调整轮盘(103)、小臂穿戴装置(104)、大臂穿戴装置(105)和肘部限位块(106)、肘关节旋转盘(107)、手臂固定带(108)、腕部限位块(109)和腕部连接块(110)组成，手部固定装置(101)与支撑固定装置(102)连接，支撑固定装置(102)与腕部连接块(110)连接，腕部调整轮盘(103)与支撑固定装置(102)连接，另一个腕部调整轮盘(103)与手部固定装置(101)连接，腕部限位块(109)与手部固定装置(101)连接，腕部限位块(109)与支撑固定装置(102)连接、小臂穿戴装置(104)与腕部连接块(110)连接，大臂穿戴装置(105)与小臂穿戴装置(104)连接，肘部限位块(106)与大臂穿戴装置(105)连接，肘关节旋转盘(107)与大臂穿戴装置(105)连接，手臂固定带(108)与小臂穿戴装置(104)连接。

3.根据权利要求1所述的一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征是手臂支撑部分(2)由立柱(201)、高度调节装置(202)、角度调节装置(203)、横梁(204)、肩部向外扩张电机(205)、横梁前部连接块(206)、肩部横向连接件(207)、肩部纵向连接件(208)、肩部绕环运动电机(209)、前端连接件(210)、弧形导轨控制电机(211)和弧形导轨模块(212)组成，其中立柱(201)与高度调节装置(202)连接，高度调节装置(202)与角度调节装置(203)连接，角度调节装置(203)与横梁(204)连接，横梁(204)与横梁前部连接块(206)连接，肩部向外扩张电机(205)与横梁前部连接块(206)连接，横梁前部连接块(206)与肩部横向连接件(207)连接，肩部横向连接件(207)与肩部纵向连接件(208)连接，肩部纵向连接件(208)与前端连接件(210)连接，肩部纵向连接件(208)与肩部绕环运动电机(209)连接，前端连接件(210)与弧形导轨模块(212)连接，弧形导轨控制电机(211)与弧形导轨模块(212)连接。

4.根据权利要求1所述的一种腕部双自由度柔性绳驱外骨骼式上肢康复训练机器人，其特征是地面固定部分(3)由肘部电机(301)、肘部电机控制器(302)、加强肋(303)、腕部电机控制器Ⅰ(304)、腕部电机Ⅰ(305)、电机支架(306)、大底盘(307)、小底盘(308)、腕部电机控制器Ⅱ(309)、电机支柱(310)和腕部电机Ⅱ(311)组成，其中肘部电机(301)与电机支架(306)连接，电机支架(306)与小底盘(308)连接，肘部电机控制器(302)与小底盘(308)连接，腕部电机控制器Ⅰ(304)与小底盘(308)连接，腕部电机Ⅰ(305)与电机支架(306)连接，腕部电机Ⅱ(311)与电机支架(306)连接，腕部电机控制器Ⅱ(309)与小底盘(308)连接，加强肋(303)与小底盘(308)连接，加强肋(303)与大底盘(307)连接，电机支柱(310)与大底盘(307)和小底盘(308)连接。

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