CN104306130A - 一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，包括肩部组件、连接在肩部组件上的肘部组件和连接在肘部组件上的腕部组件，肩部组件包括肩部连接座，肩部连接座上安装有肩部转轴，肩部转轴上固定安装有肩部驱动圆盘和肩部摆动架，肘部组件包括肘部连接座、肘部转轴、肘部驱动圆盘和肘部摆动架，肩部连接座上固定安装有肩部定圆盘，肩部定圆盘与肘部驱动圆盘通过绳索a和绳索b连接。本发明可以实现肩肘关节的耦合运动，在降低造价、节约能量、增强系统灵活度、减轻重量等方面都具有极大的优越性，同时其安全系数高、结构紧凑、便于穿戴、可实现主被动协调运动、具有人体工程学特点，可在各类复杂训练模式下对肩部进行主被动协调训练。

Description

一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置

技术领域

本发明属于医疗康复设备领域，更具体地，涉及一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置。

背景技术

现代科技水平正飞速提高，人们的生活水平也与日俱增，但是在日常的生产及生活当中，难免发生各种意外，比如交通事故、工业生产事故等，加之一些疾病，如中风、偏瘫等，使得部分人群不得不面对这些灾难所带来的诸如肢体运动功能障碍等方面的问题，这些肢体运动功能障碍患者大多生活无法自理，对患者的身心健康以及社会的和谐发展都是沉重的打击和负担，有悖于实现提高人民生活水平和质量的目标。同时世界各国正逐步进入老龄化社会，老年人对于医疗保健的需求，也是各个家庭及国家需要面对的严峻问题。

因此，研制出实用可靠的医疗康复机器人，显得尤为重要，无论是学术界还是产业界，其地位都逐日提升，成为一大热门领域。采用肢体辅助康复设备对神经损伤患者、残疾人以及老年人进行相关康复辅助训练，已经被公认为是提高其生活质量的重要途径。

目前出现了不少辅助上肢关节进行康复训练的装置，各研究机构也在积极进行此类机构的研究，但是现有的上肢康复训练装置均需要固定在地面或者单独的支架上，即末端导引式上肢康复机器人，利用末端执行器控制患肢的运动来达到对患肢进行康复训练的目的，不能穿戴，外型庞大，需要专门的空间场地，不适于家庭使用。

肩-肘关节是人体上肢的重要组成部分，起到了连接人体上肢的末端执行部件——手掌的作用，同时通过协调各关节的运动，将运动传递至手腕部分，控制其所到达的空间位置，因此设计此套肩肘关节康复训练装置具有很大的现实意义。由于康复训练装置在使用的过程当中需要直接与人体接触，因此必须在结构上保证康复训练过程中的舒适性和安全性，为此在设计上肢肩肘关节康复训练装置的机构以及相应的驱动系统时，必须考虑肩肘关节的生理结构特点及其运动方式。一方面，装置在进行康复训练的时，其本体结构不能与患者产生干涉，因此要求装置应能适应不同患者的患肢尺寸；另一方面，在对患者进行有效训练的同时，不能拉伤人体组织，因此要求装置的工作空间应与人体肢体的自然活动空间一致；再者，肩肘部为人体上肢的重要组成部分，起到了连接以及传递、协调运动的作用，自由度较多，如何合理地加以驱动和控制，显得尤为重要。

现如今绝大部分的机械臂都采用一个自由度对应分配一个驱动的控制模式，这样不仅增加了控制的复杂性，而且使机构整体较为笨重，需要的原材料较多，成本造价也较高。

发明内容

针对目前肩肘关节康复训练装置结构复杂，控制冗余，整体呈现笨重的不足之处，以及对康复训练装置的如需要与人体上肢有较好的适应性等设计要求，本发明提供了一种安全系数高、便于穿戴、可实现主被动协调运动、具有人体工程学特点的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，包括肩部组件、连接在肩部组件上的肘部组件和连接在肘部组件上的腕部组件，肩部组件包括肩部连接座，肩部连接座上通过轴承安装有肩部转轴，肩部转轴上固定安装有肩部驱动圆盘和肩部摆动架，所述肩部驱动圆盘由电机驱动旋转，所述肘部组件安装在肩部摆动架上，肘部组件包括固定连接在肩部摆动架上的肘部连接座、固定安装在肘部连接座上的肘部转轴和通过轴承安装在肘部转轴上的肘部驱动圆盘，肩部连接座上固定安装有肩部定圆盘，肩部定圆盘与肘部驱动圆盘通过绳索a和绳索b连接，肩部驱动圆盘的转动带动肩部摆动架和肘部连接座摆动，使得绳索a松驰而绳索b张紧，绳索a和绳索b对拉从而使肘部驱动圆盘实现与肩部驱动圆盘转向相同的自转。

优选地，所述肘部驱动圆盘上固定安装有肘部摆动架，肘部摆动架通过轴承安装在肘部转轴上，所述腕部组件安装在肘部摆动架上，肘部连接座上固定安装有肘部定圆盘，所述腕部组件包括安装在肘部摆动架上的弧形导轨滑块，以及可相对弧形导轨滑块运动的弧形导轨和固连在其上的弧形导轨连接件及弧形导轨配件，肘部摆动架上安装有导轮组a和导轮组b，导轮组a和导轮组b均设置两个以上，导轮组a的轴线水平设置，导轮组b的轴线竖直设置，所述肘部定圆盘通过绳索c和绳索d与弧形导轨配件相连接，弧形导轨配件的中心轴线竖直设置，绳索c从一侧的导轮组a和导轮组b绕过后连接在弧形导轨配件的一端，绳索d从另一侧的导轮组a和导轮组b绕过后连接在弧形导轨配件的另一端，肘部驱动圆盘的转动带动肘部摆动架摆动，使得绳索c松驰而绳索d张紧，绳索c和绳索d对拉从而使弧形导轨配件绕其竖直中心轴线转动。

优选地，所述肘部摆动架上安装有弧形导轨滑块，所述弧形导轨滑块上安装有弧形导轨，所述弧形导轨通过弧形导轨连接件与弧形导轨配件固定连接。

优选地，所述肩部摆动架上设置有导轮组c和导轮组d，导轮组c和导轮组d的轴线均水平设置，绳索a和绳索b分别从导轮组c和导轮组d绕过后固定连接在肘部驱动圆盘上。

优选地，所述腕部组件包括第一限位机构，所述第一限位机构限制弧形导轨配件的运动范围在0～40°。

优选地，所述肩部连接座上安装有用于检测肩部驱动圆盘转过的角度的角度传感器。

优选地，肩部摆动架包括肩部连接板、调节盖板、肩肘连接板和肩部连接架，肩部连接板固定连接在肩部转轴上，调节盖板固定连接在肩部连接板上，所述肩肘连接板上竖直设置有长条孔，有第一螺栓装置从长条孔内穿过肩肘连接板和肩部连接板，从而将肩肘连接板和肩部连接板固定连接在一起。

优选地，所述肩部定圆盘包括肩部圆盘a和肩部圆盘b，所述肩部圆盘a上设置有第一弧形孔，有第二螺栓装置从第一弧形孔内穿过肩部圆盘a和肩部圆盘b，从而将肩部圆盘a和肩部圆盘b固定连接在一起。

优选地，所述肩部驱动圆盘上固定安装有配重圆盘，该配重圆盘通过绳索e连接有配重块，以用于减小电机的输出力矩。

优选地，所述肩部组件包括第二限位机构，第二限位机构限制肩部驱动圆盘的转动范围在0～135°。

总体而言，本方案所构思的以上技术方案与现有技术相比较，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，该训练装置成功实现了耦合驱动，运动连贯自如，灵活巧妙，能够取得下列有益效果：

1)本发明可以实现肩肘关节的耦合运动，在降低造价、节约能量、增强系统灵活度、减轻重量等方面都具有极大的优越性，同时其安全系数高、结构紧凑、便于穿戴、可实现主被动协调运动、具有人体工程学特点，工作空间与人的肢体自然活动空间一致，突破了传统的联接方式，实现了耦合驱动，使各机构更具关联性，减轻了控制系统的负担，可在各类复杂训练模式下对肩部进行主被动协调训练。

2)本发明通过对各机构的巧妙设计，具有穿戴舒适性、运动柔顺性以及训练安全性的特点。

附图说明

图1～图2是本发明不同视角下的结构示意图；

图3是本发明中肩部组件的结构示意图；

图4是本发明中肘部组件的结构示意图；

图5是本发明中腕部组件的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1～图5所示，为本发明装置的初始状态。一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，包括肩部组件100、连接在肩部组件100上的肘部组件200和连接在肘部组件200上的腕部组件300，肩部组件100包括肩部连接座101，肩部连接座101上通过轴承安装有肩部转轴102，肩部转轴102上固定安装有肩部驱动圆盘103和肩部摆动架104，所述肩部驱动圆盘103由电机驱动旋转，所述肘部组件200安装在肩部摆动架104上，肘部组件200包括固定连接在肩部摆动架104上的肘部连接座214、固定安装在肘部连接座214上的肘部转轴202、通过轴承安装在肘部转轴202上的肘部驱动圆盘201和固定安装在肘部驱动圆盘201上的肘部摆动架203，肩部连接座101上固定安装有肩部定圆盘105，肩部定圆盘105与肘部驱动圆盘201通过绳索a400和绳索b401连接，肩部驱动圆盘103的转动带动肩部摆动架104和肘部连接座214摆动，使得绳索a400松驰而绳索b401张紧，绳索a400和绳索b401对拉从而使绳索b401拉动肘部驱动圆盘201实现肘部驱动圆盘201与肩部驱动圆盘103转向相同的自转。

所述肘部驱动圆盘201上固定安装肘部摆动架203，肘部摆动架203通过轴承安装在肘部转轴202上，所述腕部组件300安装在肘部摆动架203上，肘部连接座214上固定安装有肘部定圆盘204，所述腕部组件300包括安装在肘部摆动架203上的弧形导轨滑块302，以及可相对弧形导轨滑块302运动的弧形导轨303和固连在其上的弧形导轨连接件304及弧形导轨配件301，肘部摆动架上安装有导轮组a500、导轮组b501，导轮组a500和导轮组b501均设置两个以上，导轮组a500的轴线水平设置，导轮组b501的轴线竖直设置，所述肘部定圆盘204通过绳索c403和绳索d404与弧形导轨配件301相连接，弧形导轨配件301的中心轴线竖直设置，绳索c403从一侧的导轮组a500和导轮组b501绕过后连接在弧形导轨配件301的一端，绳索d404从另一侧的导轮组a500和导轮组b501绕过后连接在弧形导轨配件301的另一端，肘部驱动圆盘201的转动带动肘部摆动架203摆动，使得绳索c403松驰而绳索d404张紧，绳索c403和绳索d404对拉从而使绳索d404拉动弧形导轨配件301绕其竖直中心轴线转动。

优选地，所述肘部摆动架203上安装有弧形导轨滑块302，所述弧形导轨滑块302上安装有弧形导轨303，所述弧形导轨303通过弧形导轨连接件304与弧形导轨配件301固定连接。

所述肩部组件100主要包括肩部驱动圆盘103、配重圆盘113、绳索导套a600、绳索导套b601、绳索导套c602、肩部连接座101、肩部转轴102、角度传感器支架118、角度传感器107、调节螺钉、肩部摆动架104、导轮组c503、导轮组d504；其中肩部连接座101包括肩部连接块a116、肩部连接块b117、肩部连接板121、调节盖板120，肩部定圆盘105包括肩部圆盘a105、肩部圆盘b105，肩部摆动架104包括肩肘连接板108、肩部辅助板115、肩部连接架114、肩部连接板121。

肘部组件200主要包括肘部连接座214、肘部摆动架203、肘部圆盘c211、肘部圆盘d212、导轮组a500、导轮组b501，其中肘部摆动架203包括肘部连接板206、肘部支架213、肘腕连接座205，肘部驱动圆盘201包括肘部圆盘a208、肘部圆盘b207，肘部连接座214包括肘部支撑板a209和肘部支撑板b210。

腕部组件300包括弧形导轨配件301、弧形导轨滑块302、弧形导轨303、弧形导轨连接件304。

参照图1，肩部驱动圆盘103通过外部两条绳索的对拉作用，被电机所驱动，由初始状态逆时针转动，本发明中所有提到的逆时针转动或摆动均是指训练装置在图1所示的视角下其上零件转动方向。肩部转轴102与肩部驱动圆盘103固联，因此肩部转轴102随肩部驱动圆盘103一起逆时针转动，其中肩部辅助板115、肩部连接板121均与肩部转轴102固联，因此肩部摆动架104和肘部连接座214随之绕肩部转轴102轴线逆时针摆动，从而带动整个肘部组件200和腕部组件300绕肩部转轴102轴线做逆时针摆动。

在肩部驱动圆盘103转动的同时，肩部连接座101的肩部连接块a116、肩部连接块b117是固定不动的，使得固定在其上的肩部圆盘a110和肩部圆盘b111也是固定不动的，即肩部圆盘a110和肩部圆盘b111不进行自转，其中绳索a400通过绳索卡块700固定在肩部圆盘a110和肘部圆盘a208上，绳索b401通过绳索卡块700固定在肩部圆盘b111和肘部圆盘b207上，由于肘部圆盘a208和肘部圆盘b207均随着肩部摆动架104和肘部连接座214绕着肩部转轴102做逆时针摆动，同时肩部圆盘a110、肩部圆盘b111是相对固定不动的，因此绳索a400放松，绳索b401张紧，通过绳索a400和绳索b401的对拉作用，使得绳索b401拉动肘部圆盘a208和肘部圆盘b207相对于自身轴线做逆时针自转，这样就实现了第一个耦合运动。肘部圆盘a208和肘部圆盘b207是同步转动的。

肘部连接板206与肘部圆盘a208固联，因此肘部连接板206随之绕肘部转轴202的做逆时针转动，从而带动肘部支架213以及整个腕部组件300绕逆时针转动。肘部驱动圆盘201在转动时能带动肘部摆动架203摆动，即肘部摆动架203与肘部连接座214具有相对转动。

在肘部摆动架203相对肘部连接座214转动时，绳索c403的一端通过绳索卡块700固定在肘部圆盘c211上，另一端通过绳索卡块700固定在弧形导轨配件301的一端的极限位置，绳索d404一端通过绳索卡块700固定在肘部圆盘d212上，另一端通过绳索卡块700固定在弧形导轨配件301的另一端的极限位置，由于弧形导轨配件301整体绕竖直轴线做逆时针转动，同时肘部圆盘c211、肘部圆盘d212在肘部摆动架203摆动时不发生自转，因此绳索c403放松，绳索d404张紧，产生的对拉作用使绳索d404拉动弧形导轨配件301，使弧形导轨配件301相对于竖直轴线做逆时针转动，实现第二个耦合运动，该运动可实现腕关节环转运动，带动手掌部分转动。

所述腕部组件300包括第一限位机构，所述第一限位机构限制弧形导轨配件301的运动范围在0～40°。作为一种选择，第一限位机构为设置在弧形导轨配件301上的绳索卡块700上的凸台，该凸台与导轮组b501接触，即弧形导轨配件301受到阻碍，从而实现机械限位；作为另一种选择，第一限位机构也可以为设置在弧形导轨配件301的端部限位螺钉，利用限位螺钉的突出部分与肘腕连接座205的接触，阻碍弧形导轨配件301的运动，从而对弧形导轨配件301实现机械限位。此外，常用的一些凸台与凸台之间配合限位的结构也适用于第一限位机构。

所述肩部组件100包括第二限位机构，第二限位机构限制肩部驱动圆盘103的转动范围在0～135°。作为一种选择，第二限位机构的结构为设置在肩部驱动圆盘103的某处的限位螺钉，利用限位螺钉的突出部分与肩部连接块a116的接触使得肩部驱动圆盘103的运动受阻，从而实现机械限位；作为另一种选择，也可以为在肩部驱动圆盘103上的某处加工一个凸台，同时在肩部连接块a116的对应位置加工一个和凸台想契合的弧形凹槽，凸台伸入弧形凹槽内，凸台的行程受到弧形凹槽的限制，从而实现机械限位。此外，常用的一些凸台与凸台之间配合限位的结构也适用于第二限位机构。

在肩部驱动圆盘103上设计了机械限位，使其运动范围控制在0～135°，通过耦合驱动，运动传递到肘部圆盘a208、肘部圆盘b207上，其运动范围也控制在0～135°，通过第二个耦合驱动，运动传递到弧形导轨303，弧形导轨303的运动范围控制在0～40°。

本发明装置具有能够适应不同患者的患肢尺寸的特点，主要是肩部摆动架104的长度可调整。肩部摆动架104包括肩部连接板121、调节盖板120、肩肘连接板108和肩部连接架114，肩部连接板121固定连接在肩部转轴102上，调节盖板120固定连接在肩部连接板121上，所述肩肘连接板108上竖直设置有长条孔，有第一螺栓装置109从长条孔内穿过肩肘连接板108和肩部连接板121，从而将肩肘连接板108和肩部连接板121固定连接在一起。第一螺栓装置109采用调节螺钉，通过调节肩部组件100上的调节螺钉，即可调节肩部组件100的长度。

所述肩部转轴102上固定安装有配重圆盘113，该配重圆盘113通过绳索e402连接有配重块，以用于减小电机的输出力矩。配重圆盘113和肩部驱动圆盘103固联，同时配重圆盘113通过绳索与机箱中的配重联接，用来平衡机械臂的自重，减少电机的输出力矩，其意义在于当外部负载比较大时，能充分发挥电机的动力。

总体而言，该装置成功实现了耦合驱动，由一个电机，控制了三个自由度的运动，且运动连贯自如，灵活巧妙。本方案所构思的以上技术方案与现有技术相比较，可以实现肩肘关节的耦合运动，在降低造价、节约能量、增强系统灵活度、减轻重量等方面都具有极大的优越性，同时其安全系数高、结构紧凑、便于穿戴、可实现主被动协调运动、具有人体工程学特点，工作空间与人的肢体自然活动空间一致，能适应不同患者的患肢尺寸,且突破了传统的联接方式，实现了耦合驱动，使各机构更具关联性，减轻了控制系统的负担，可在各类复杂训练模式下对肩部进行主被动协调训练。

本发明由安置在机箱中的电机提供驱动力，电机依靠绳索类柔性机构将动力传递至肩部组件100，通过第一个耦合运动，动力被传递到肘部组件200，接下来通过第二个耦合运动，动力被传递到腕部组件300，第二个耦合运动仅涉及腕关节的环转运动，这里归到肩肘运动中去描述。一组动作下来，便实现了一个电机驱动三个自由度的运动。此三个自由度的运动分别为：肩部驱动圆盘103的旋转，实现整个肩膀的抬升；肘部摆动架203的摆动，实现小胳膊的摆动；弧形导轨配件301绕竖直轴线的旋转，实现手腕的环转。

下面将就各个组件的结构和功能分别给出具体说明。

绳索从机箱中导出，穿过绳索导套a600和绳索导套b601，绳索被引导至肩部驱动圆盘103处，通过绳索卡块700固定在肩部驱动圆盘103上。机箱中的电机通过驱动绳索，绳索的对拉作用，使得肩部驱动圆盘103由初始位置相对于其中心轴线做逆时针转动。

在肩部驱动圆盘103转动的同时，肩部连接块a116和肩部连接块b117的空间位置不发生变化，即二者可看成是固定不动的机架，肩部圆盘b111固定在肩部连接块a116上，又因为在本训练装置的使用过程，肩部圆盘a110与肩部圆盘b111固联，因此肩部圆盘a110和肩部圆盘b111固定不动。配重圆盘113与肩部驱动圆盘103固联，因此随其绕中心轴线逆时针转动，其中固定在配重圆盘113上的绳索穿过绳索导套c602与机箱中的配重联接，用来平衡机械臂的自重，减少电机的输出力矩，当外部负载比较大时，能充分发挥电机的动力。

肩部转轴102与肩部驱动圆盘103固联，同时通过轴承固定在肩部连接块a116和肩部连接块b117上，可相对二者转动，因此肩部转轴102可随肩部驱动圆盘103一起绕中心轴线做逆时针转动，其中肩部辅助板115与肩部转轴102固联，因此随之绕肩部驱动圆盘103的中心轴线做逆时针转动。

角度传感器107通过角度传感器支架118固定在肩部连接块b117上，并且通过联轴器119与肩部转轴102联接，起到实时监测肩部驱动圆盘103转过的角度的作用。

肩部连接板121、调节盖板120、调节螺钉、肩肘连接板108构成了一个长度可调机构。通过松开调节螺钉，将肩肘连接板108上下移动至合适的长度位置，再拧紧调节螺钉，即可完成机构长度的调节，使本装置具有能适应不同患者的患肢尺寸的特点。其中肩部连接板121与肩部辅助板115、肩部转轴102均固联，因此随之绕肩部驱动圆盘103的中心轴线做逆时针转动，即此时肩部摆动架104和肘部连接座214逆时针摆动，使得带动整个肘部组件200绕肩部驱动圆盘103的中心轴线做逆时针转动。

肩部连接架114固定在肩肘连接板108上，所述肩部摆动架104上设置有导轮组c503和导轮组d504，导轮组c503和导轮组d504的轴线均水平设置，绳索a400和绳索b401分别从导轮组c503和导轮组d504绕过后固定连接在肘部驱动圆盘201上。导轮组c503和导轮组d504分别固定在肩部连接架114的两侧，起到变换绳索a400和绳索b401空间走向的作用。

单独从肘部组件200来看，肘部圆盘a208通过轴承安装在肘部转轴202上，因此肘部圆盘a208可绕其中心轴线发生自转，又因为在训练装置的使用过程中，肘部圆盘b207与肘部圆盘a208固联，因此肘部圆盘a208和肘部圆盘b207可同步一起绕其中心轴线相对转动。

弧形导轨滑块302固定在肘腕连接座205上，其中弧形导轨303和弧形导轨滑块302配合使用，在装置的使用过程中，弧形导轨303可相对滑块，绕轨道中心轴滑动，由于弧形导轨303的滑动是用于实现腕关节的环转运动，又因为轨道的半径有专门的行业标准，无法与实际人体手腕环转运动的半径相符合，因此本发明设计了一个弧形导轨配件301，其形状与弧形导轨303相似，该弧形导轨配件301的半径严格符合经实验和统计所得到的实际人体手腕环转运动的半径，以实现人体手腕的环转运动。又因为弧形导轨连接件304固定在弧形导轨303上，同时弧形导轨配件301与弧形导轨连接件304固联，因此二者可随弧形导轨303一起绕轨道的中心轴线转动，又因为绳索是连接在弧形导轨配件301上的，因此最终实现的环转半径是弧形导轨配件301的半径，这样便巧妙实现了机构回转半径的传递。

所述肩部定圆盘105包括肩部圆盘a110和肩部圆盘b111，所述肩部圆盘a110上设置有第一弧形孔106，有第二螺栓装置112从第一弧形孔106内穿过肩部圆盘a110和肩部圆盘b111，从而将肩部圆盘a110和肩部圆盘b111固定连接在一起。第二螺栓装置112为螺钉，肩部圆盘a110和肩部圆盘b111之间通过螺钉拧紧来固定，在螺钉连接处设计了第一弧形孔106，使得肩部圆盘a110和肩部圆盘b111之间的相对位置能进行调节，同样的设计也用于肘部圆盘a208和肘部圆盘b207，使得肘部圆盘a208和肘部圆盘b207之间也可发生相对运动，装置使用了一段时间后，绳索a400、绳索b401可能会变松，此时通过调节肩部圆盘a110、肩部圆盘b111，以及肘部圆盘a208、肘部圆盘b207两两之间的相对位置，可以使绳索重新恢复张紧的状态，保证第一个耦合运动可以顺利进行。肘部圆盘d212和肘部支撑板b210通过螺钉拧紧来固定，在螺钉连接处设计了第二弧形孔，因此通过调节肘部圆盘d212、肘部连接板206以及肘部圆盘d212、肘部圆盘c211两两之间的相对位置，可以使变松的绳索c403、绳索d404重新恢复张紧状态，保证第二个耦合运动得以顺利进行。

正如上文中所提，本训练装置在使用过程中，需保证螺钉处于拧紧状态，此时肩部圆盘a110与肩部圆盘b111固联不进行自转，肩部驱动圆盘a110与肩部圆盘b111固联以实现同步转动；肘部圆盘a208与肘部圆盘b207固联以实现同步转动；肘部圆盘d212和肘部支撑板b210固联，肘部圆盘c211和肘部圆盘d212固联，肘部圆盘c211和肘部圆盘d212不能自转。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，包括肩部组件(100)、连接在肩部组件(100)上的肘部组件(200)和连接在肘部组件(200)上的腕部组件(300)，其特征在于：肩部组件(100)包括肩部连接座(101)，肩部连接座(101)上通过轴承安装有肩部转轴(102)，肩部转轴(102)上固定安装有肩部驱动圆盘(103)和肩部摆动架(104)，所述肩部驱动圆盘(103)由电机驱动旋转，所述肘部组件(200)安装在肩部摆动架(104)上，肘部组件(200)包括固定连接在肩部摆动架(104)上的肘部连接座(214)、固定安装在肘部连接座(214)上的肘部转轴(202)和通过轴承安装在肘部转轴(202)上的肘部驱动圆盘(201)，肩部连接座(101)上固定安装有肩部定圆盘(105)，肩部定圆盘(105)与肘部驱动圆盘(201)通过绳索a(400)和绳索b(401)连接，肩部驱动圆盘(103)的转动带动肩部摆动架(104)和肘部连接座(214)摆动，使得绳索a(400)松驰而绳索b(401)张紧，绳索a(400)和绳索b(401)对拉从而使肘部驱动圆盘(201)实现肘部驱动圆盘(201)与肩部驱动圆盘(103)转向相同的自转。

2.根据权利要求1所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述肘部驱动圆盘(201)上固定安装有肘部摆动架(203)，肘部摆动架(203)通过轴承安装在肘部转轴(202)上，所述腕部组件(300)安装在肘部摆动架(203)上，肘部连接座(214)上固定安装有肘部定圆盘(204)，所述腕部组件(300)包括安装在肘部摆动架(203)上的弧形导轨滑块(302)，以及可相对弧形导轨滑块(302)运动的弧形导轨(303)和固连在其上的弧形导轨连接件(304)及弧形导轨配件(301)，肘部摆动架(203)上安装有导轮组a(500)和导轮组b(501)，导轮组a(500)和导轮组b(501)均设置两个以上，导轮组a(500)的轴线水平设置，导轮组b(501)的轴线竖直设置，所述肘部定圆盘(204)通过绳索c(403)和绳索d(404)与弧形导轨配件(301)相连接，弧形导轨配件(301)的中心轴线竖直设置，绳索c(403)从一侧的导轮组a(500)和导轮组b(501)绕过后连接在弧形导轨配件(301)的一端，绳索d(404)从另一侧的导轮组a(500)和导轮组b(501)绕过后连接在弧形导轨配件(301)的另一端，肘部驱动圆盘(201)的转动带动肘部摆动架(203)摆动，使得绳索c(403)松驰而绳索d(404)张紧，绳索c(403)和绳索d(404)对拉从而使弧形导轨配件(301)绕其竖直中心轴线转动。

3.根据权利要求2所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述肘部摆动架(203)上安装有弧形导轨滑块(302)，所述弧形导轨滑块(302)上安装有弧形导轨(303)，所述弧形导轨(303)通过弧形导轨连接件(304)与弧形导轨配件(301)固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述肩部摆动架(104)上设置有导轮组c(503)和导轮组d(504)，导轮组c(503)和导轮组d(504)的轴线均水平设置，绳索a(400)和绳索b(401)分别从导轮组c(503)和导轮组d(504)绕过后固定连接在肘部驱动圆盘(201)上。

5.根据权利要求2所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述腕部组件(300)包括第一限位机构，所述第一限位机构限制弧形导轨配件(301)的运动范围在0～40°。

6.根据权利要求1所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述肩部连接座(101)上安装有用于检测肩部驱动圆盘(103)转过的角度的角度传感器(107)。

7.根据权利要求1所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：肩部摆动架(104)包括肩部连接板(121)、调节盖板(120)、肩肘连接板(108)和肩部连接架(114)，肩部连接板(121)固定连接在肩部转轴(102)上，调节盖板(120)固定连接在肩部连接板(121)上，所述肩肘连接板(108)上竖直设置有长条孔，有第一螺栓装置(109)从长条孔内穿过肩肘连接板(108)和肩部连接板(121)，从而将肩肘连接板(108)和肩部连接板(121)固定连接在一起。

8.根据权利要求1所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述肩部定圆盘(105)包括肩部圆盘a(110)和肩部圆盘b(111)，所述肩部圆盘a(110)上设置有第一弧形孔(106)，有第二螺栓装置(112)从第一弧形孔(106)内穿过肩部圆盘a(110)和肩部圆盘b(111)，从而将肩部圆盘a(110)和肩部圆盘b(111)固定连接在一起。

9.根据权利要求1所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述肩部驱动圆盘(103)上固定安装有配重圆盘(113)，该配重圆盘(113)通过绳索e(402)连接有配重块，以用于减小电机的输出力矩。

10.根据权利要求1所述的一种基于耦合驱动的肩肘关节康复训练装置，其特征在于：所述肩部组件(100)包括第二限位机构，第二限位机构限制肩部驱动圆盘(103)的转动范围在0～135°。