CN104905941A - 一种上肢康复训练装置 - Google Patents
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Abstract
一种上肢康复训练装置，包括：安装基座，用于承载各功能部件；升降机构，升降机构之螺母固定设置在安装基座的立臂内侧，并通过丝杆之转动实现上升或下降；手臂位置调节器，设置在升降机构上端；驱动端安装座，与手臂位置调节器连接，并独立设置手臂前后摆动电机、手臂内收外展电机，以及肘关节电机和腕关节电机；握把，设置在第二安装支架之异于肘关节点击的一端；手护项圈，设置在腕关节电机与肘关节电机之间。本发明采用四个自由度机械结构，使康复运动能够有效的活动每个关节，具有很好的调节性，并采用了角速度传感器和力传感器为控制闭环，反馈机械的运行情况，且通过脉搏传感器和血压传感器测量患者的身体情况，利于分析患者之康复情况。
Description
技术领域
本发明涉及医用理疗设施技术领域，尤其涉及一种上肢康复训练装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高、物质条件的改善，人们的生活压力逐渐增加，相应的疾病发生率也呈上升趋势。特别地，例如脑血栓疾病等严重的威胁着中老年人的人身健康，致残率居高不下，在我国也呈高发态势。
为了得到康复和保健，患者和中老年人都需要做大量的康复训练。例如，现有的MIT-MANUS系统所采用的五连杆机构，其末端阻抗较小，并利用阻抗控制实现训练的安全性、稳定性和平顺性。在康复训练的过程中，患者手握机械手臂的末端，以实现上肢康复运动。又如现有的PUMA-560系统，其操纵使用者的手臂，为患肢提供驱动力，即可提供平面内的运动训练，亦可带动肩和肘进行三维空间内的运动。
明显地，现有的康复训练系统不具反向可驱动性，以及载荷、运动速度和输出力控制等缺点，现有康复训练系统的自由度较少，训练的范围受限，而且机械机构复杂，成本过高。
寻求一种结构简单、使用方便，且高自由度的上肢康复训练装置已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种上肢康复训练装置。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统的康复训练系统不具反向可驱动性，以及载荷、运动速度和输出力控制等缺点，而且自由度较少，训练的范围受限，机械机构复杂，成本过高等缺陷提供一种上肢康复训练装置。
为实现本发明之目的，本发明提供一种上肢康复训练装置，所述上肢康复训练装置，包括：安装基座，用于承载所述上肢康复训练装置之各功能部件；升降机构，所述升降机构之螺母固定设置在所述安装基座的立臂内侧，并通过与所述螺母相匹配的丝杆之转动实现整体上升或下降；手臂位置调节器，设置在升降机构上端，并用于调节手臂之水平位移；驱动端安装座，与所述手臂位置调节器连接，并在所述驱动端安装座上独立设置手臂前后摆动电机、手臂内收外展电机，以及通过第一安装支架设置肘关节电机和通过第二安装支架设置腕关节电机；握把，设置在所述第二安装支架之异于所述肘关节点击的一端；手护项圈，设置在所述腕关节电机与所述肘关节电机之间。
可选地，所述丝杆为滚珠丝杆。
可选地，所述丝杆采用手工方式进行旋转。
可选地，所述第一安装支架具有第一锁固孔，并通过所述第一锁固孔进行伸缩调节。
可选地，所述第二安装支架具有第二锁固孔，并通过所述第二锁固孔进行伸缩调节。
可选地，所述手护项圈上设置定位卡槽。
可选地，所述手臂前后摆动电机、所述手臂内收外展电机、所述肘关节电机，以及所述腕关节电机上均设置角速度传感器和力传感器。
可选地，所述手护项圈上设置脉搏传感器和血压传感器。
可选地，所述上肢康复训练装置之控制单元的输入、输出信号为来自计算机控制电路、驱动器、步进电机、角速度传感器、力传感器、脉搏传感器、血压传感器、复位电路、电源及时钟电路之信号。
综上所述，本发明上肢康复训练装置采用四个自由度机械结构，使康复运动能够有效的活动每个关节，具有很好的调节性，针对不同的患者可以做出相应的尺寸调节，并采用了角速度传感器和力传感器为控制闭环，反馈机械的运行情况，且通过脉搏传感器和血压传感器测量患者的身体情况，利于分析患者之康复情况。
附图说明
图1所示为本发明上肢康复训练装置的立体结构图；
图2所示为本发明上肢康复训练装置的主视图；
图3所示为上肢康复训练装置之第一安装支架和第二安装支架结构图；
图4所示为上肢康复训练装置之驱动端安装座的结构图；
图5所示为本发明上肢康复训练装置之控制原理图；
图6所述为本发明上肢康复训练装置之工作流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
请参阅图1，图1所示为本发明上肢康复训练装置的立体结构图。所述上肢康复训练装置1，包括：安装基座11，所述安装基座11用于承载所述上肢康复训练装置1之各功能部件；升降机构12，所述升降机构12之螺母121固定设置在所述安装基座11的立臂111内侧，并通过与所述螺母121相匹配的丝杆122之转动实现整体上升或下降；手臂位置调节器13，所述手臂位置调节器13设置在所述升降机构12上端，并用于调节手臂(未图示)之水平位移；驱动端安装座14，所述驱动端安装座14与所述手臂位置调节器13连接，并在所述驱动端安装座14上独立设置手臂前后摆动电机141、手臂内收外展电机142，以及通过第一安装支架143设置肘关节电机144和通过第二安装支架145设置腕关节电机146；握把15，所述握把15设置在所述第二安装支架145之异于所述肘关节点击144的一端；手护项圈16，所述手护项圈16设置在所述腕关节电机146与所述肘关节电机144之间。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式对本发明上肢康复训练装置的结构和工作原理进行阐述。在具体实施方案中，所述各功能部件的具体结构、尺寸等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。
请参阅图2，图2所示为本发明上肢康复训练装置的主视图。作为具体实施方式，为了满足不同个体之康复训练需求，所述上肢康复训练装置1通过设置在所述安装基座11上的升降机构12进行高度调节，所述上肢康复训练装置1通过手臂位置调节器13进行水平位置调节。更具体地，所述升降机构12之螺母121固定设置在所述安装基座11的立臂111内侧，并通过与所述螺母121相匹配的丝杆122之转动实现整体上升或下降。所述丝杆122为滚珠丝杆。所述丝杆122采用手工方式进行旋转。
请继续参阅图3，并结合参阅图1，图3所示为上肢康复训练装置之第一安装支架和第二安装支架结构示意图。所述驱动端安装座14与所述手臂位置调节器13连接，并在所述驱动端安装座14上独立设置手臂前后摆动电机141、手臂内收外展电机142，以及通过第一安装支架143设置肘关节电机144和通过第二安装支架145设置腕关节电机146。所述第一安装支架143具有第一锁固孔147，并通过所述第一锁固孔147进行伸缩调节，以适应不同长度大臂之个体。所述第二安装支架145具有第二锁固孔148，并通过所述第二锁固孔148进行伸缩调节，以适应不同长度小臂之个体。所述手护项圈16设置在所述腕关节电机146与所述肘关节电机144之间，并在所述手护项圈16上设置定位卡槽(未图示)，以适应不同粗细臂膀之个体。
请参阅图4，并结合参阅图1，图4所示为上肢康复训练装置之驱动端安装座的结构图。所述手臂内收外展电机142用于肩关节的内收和外展训练，所述训练运动之幅度由卡槽(未图示)控制。所述手臂前后摆动电机141驱动设置在所述驱动端安装座14内的手臂前后摆动轮(未图示)，以实现肩关节的前后摆动训练。作为优选的实施方式，所述手臂前后摆动电机141、所述手臂内收外展电机142、所述肘关节电机144，以及所述腕关节电机146上均设置角速度传感器(未图示)和力传感器(未图示)，实时检测训练情况，并反馈至终端，以执行相应预设程序。同时，所述手护项圈16上设置脉搏传感器(未图示)和血压传感器(未图示)，以实时监控使用者之身体状况，保障用户安全，并执行相应预设程序。非限制性地，例如所述预设程序为报警装置发出警报。
请参阅图5、图6，并继续参阅图1～图4，图5所示为本发明上肢康复训练装置之控制原理图。图6所述为本发明上肢康复训练装置之工作流程图。所述上肢康复训练装置1之控制单元17的输入、输出信号包括但不限于来自计算机控制电路171、驱动器172、步进电机173、角速度传感器174、力传感器175、脉搏传感器176、血压传感器177、复位电路178、电源及时钟电路179之信号。所述上肢康复训练装置1之康复训练方法，包括：
执行步骤S1：启动所述上肢康复训练装置1；
执行步骤S2：判断计算机控制电路171是否发出指令，如为“是”，则驱动手臂前后摆动电机141、手臂内收外展电机142、肘关节电机144、腕关节电机146运动；若为“否”，则重新启动；
执行步骤S3：所述角速度传感器174、力传感器175、脉搏传感器176、血压传感器177实时监测运动情况，并将信息进行反馈，以判断是否超过预设值；
执行步骤S4：监测数据若为“是”，则驱动手臂前后摆动电机141、手臂内收外展电机142、肘关节电机144、腕关节电机146停止工作；若为“否”，则将数据回传。
明显地，本发明上肢康复训练装置1由所述升降机构12和所述手臂位置调节器13进行位置适应性调整，使用者手持握把15，并在由所述计算机控制电路171经过数据库总结制定的康复计划下，分别控制所述驱动手臂前后摆动电机141、手臂内收外展电机142、肘关节电机144、腕关节电机146运动。经过三维建模和干涉实验，本发明所述上肢康复训练装置1之尺寸合理，各功能部件可顺利的按照预设程序执行康复训练，且无干涉。同时，所述上肢康复训练装置1接受来自所述角速度传感器174和所述力传感器175监测之数据，实施监控患者的血压和脉搏，以保障患者的安全。
综上所述，本发明上肢康复训练装置采用四个自由度机械结构，使康复运动能够有效的活动每个关节，具有很好的调节性，针对不同的患者可以做出相应的尺寸调节，并采用了角速度传感器和力传感器为控制闭环，反馈机械的运行情况，且通过脉搏传感器和血压传感器测量患者的身体情况，利于分析患者之康复情况。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。
Claims (9)
1.一种上肢康复训练装置，其特征在于，所述上肢康复训练装置，包括：
安装基座，用于承载所述上肢康复训练装置之各功能部件；
升降机构，所述升降机构之螺母固定设置在所述安装基座的立臂内侧，并通过与所述螺母相匹配的丝杆之转动实现整体上升或下降；
手臂位置调节器，设置在升降机构上端，并用于调节手臂之水平位移；
驱动端安装座，与所述手臂位置调节器连接，并在所述驱动端安装座上独立设置手臂前后摆动电机、手臂内收外展电机，以及通过第一安装支架设置肘关节电机和通过第二安装支架设置腕关节电机；
握把，设置在所述第二安装支架之异于所述肘关节点击的一端；
手护项圈，设置在所述腕关节电机与所述肘关节电机之间。
2.如权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述丝杆为滚珠丝杆。
3.如权利要求2所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述丝杆采用手工方式进行旋转。
4.如权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述第一安装支架具有第一锁固孔，并通过所述第一锁固孔进行伸缩调节。
5.如权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述第二安装支架具有第二锁固孔，并通过所述第二锁固孔进行伸缩调节。
6.如权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述手护项圈上设置定位卡槽。
7.如权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述手臂前后摆动电机、所述手臂内收外展电机、所述肘关节电机，以及所述腕关节电机上均设置角速度传感器和力传感器。
8.如权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述手护项圈上设置脉搏传感器和血压传感器。
9.如权利要求1所述的上肢康复训练装置，其特征在于，所述上肢康复训练装置之控制单元的输入、输出信号为来自计算机控制电路、驱动器、步进电机、角速度传感器、力传感器、脉搏传感器、血压传感器、复位电路、电源及时钟电路之信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150916 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |