CN106389067A - 一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置 - Google Patents

一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置，包括支架和康复训练器，所述康复训练器包括手臂锻炼机构以及肩关节锻炼机构，所述支架与手臂锻炼机构之间通过万向连接结构连接，所述肩关节锻炼机构连接在手臂锻炼机构的底部；所述肩关节锻炼机构包括摆动方向控制机构、行走机构、绕转角度控制机构以具有球面凹槽的支撑底座，所述摆动方向控制机构包括摆动控制电机以及转动盘；所述行走机构包括行走电机、连接架以及设置在行走电机主轴上的弹性胶轮，所述连接架下端与行走电机固定连接，上端铰接在所述转动盘上；所述绕转角度控制机构由气缸构成。本发明的康复装置能够对肩关节进行训练，具有活动范围大、动作样式多等优点。

Description

一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置
技术领域
本发明涉及人体康复训练设备，具体涉及一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置。
背景技术
对于肢体瘫痪的患者，通过康复训练有利于辅助患者重获瘫痪肢体的运动功能。传统方法是医师对患者进行手把手的训练，这存在效率低、患者不能自主安排训练时间、成本高、训练效果依赖于医师的经验水平等不足，采用肢体康复设备则能很好地解决该问题。
现有的肢体康复设备通常通过关节结构为肢体提供相关的动作训练，例如，对于手臂的训练，利用转动关节带动小臂绕肘关节转动，以训练小臂的弯曲和伸直的功能。现有的肢体康复设备有申请公布号CN 102727360 A的发明专利申请公开的“人体上肢康复机器人”、申请公布号为CN104352335 A的发明专利申请公开的“一种偏瘫康复理疗仪”以及申请公布号为CN 104983549 A的发明专利申请公开的“一种智能型上肢康复训练器”等。现有的肢体康复设备存在的不足在于不能很好地训练肩关节的活动机能。
发明内容
为了克服现有技术的上述不足，本发明的目的在于提供一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置，该康复装置能够对肩关节进行训练，具有活动范围大、动作样式多等优点。
本发明实现上述目的技术方案为：
一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置，包括支架和康复训练器，其中，所述康复训练器包括用于锻炼手臂活动能力的手臂锻炼机构以及用于锻炼肩关节活动能力的肩关节锻炼机构，其中，所述支架与手臂锻炼机构之间通过万向连接结构连接，所述肩关节锻炼机构连接在手臂锻炼机构的底部；
所述万向连接结构包括连接杆和万向接头，其中，所述连接杆的一端固定在手臂锻炼机构上，另一端通过所述万向接头与支架连接，所述万向接头包括设在连接杆的球面凹窝以及设在支架上端的球面接头；
所述肩关节锻炼机构包括摆动方向控制机构、行走机构、绕转角度控制机构以具有球面凹槽的支撑底座，其中，所述摆动方向控制机构包括摆动控制电机以及与摆动控制电机主轴连接的转动盘，所述摆动控制电机连接在手臂锻炼机构的底部；所述行走机构包括行走电机、连接架以及设置在行走电机主轴上的弹性胶轮，其中，所述连接架下端与行走电机固定连接，上端铰接在所述转动盘上，所述弹性胶轮压紧在支撑底座的球面凹槽内，该弹性胶轮在与球面凹槽接触的部位被压缩；所述绕转角度控制机构由气缸构成，该气缸的缸体的上端铰接在所述转动盘上，该气缸的伸缩杆铰接在所述连接架上。
上述可锻炼肩关节活动能力的康复装置的工作原理是：使用时，手臂固定在手臂锻炼机构上，由该手臂锻炼机构锻炼手臂的活动能力，并由肩关节锻炼机构以及万向连接结构结合在一起锻炼肩关节的活动能力。具体地，在进行肩关节活动能力锻炼时，分成两个动作，第一个动作是训练肩关节摆动的能力，第二个动作是训练肩关节绕转的能力。第一个动作的训练过程为：在进行第一个动作训练时，所述弹性胶轮呈直立状态，亦即弹性胶轮所在平面经过球面凹槽的底部；工作时，行走机构中的行走电机带动弹性胶轮转动，由于弹性胶轮弹性压紧在支撑底座的球面凹槽内，因此弹性胶轮在球面凹槽内沿着某个平面作圆弧轨迹的行走(也就是沿着纬度方向行走)，在万向连接结构的配合下，整个手臂锻炼机构作单方向的摆动，从而实现对肩关节的摆动训练，摆动的幅度由行走电机控制；当需要改变摆动的方向时，所述摆动方向控制机构中的摆动控制电机带动转动盘转动，从而带动整个行走机构转动，改变弹性胶轮所在平面，进而改变摆动的方向。第二个动作的训练过程为：绕转角度控制机构中的气缸通过伸缩运动，带动行走机构相对于转动盘转动一定角度，使得弹性胶轮呈倾斜状，此时弹性胶轮压紧在球面凹槽的某一纬度上(弹性胶轮的变形量应当保证当弹性胶轮进行摆转到任何位置均能与球面凹槽接触)，随后弹性胶轮转动，在球面凹槽内沿着经度方向行走，在万向连接结构的配合下，整个手臂锻炼机构作绕转运动，从而实现对肩关节的绕转训练，上臂的轨迹呈锥形，锥角的大小由绕转角度控制机构来控制。
本发明的一个优选方案，其中，所述手臂锻炼机构包括基座、手臂固定板、设在手臂固定板上的手臂固定绑带、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的弯曲驱动机构以及驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构，其中：
所述弯曲驱动机构包括弯曲驱动固定座、弯曲驱动电机以及弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板的一端通过第一转轴连接在弯曲驱动固定座上，所述弯曲驱动电机固定在弯曲驱动固定座上，所述弯曲驱动传动机构连接在弯曲驱动电机的主轴与手臂固定板的第一转轴之间；
所述转动驱动机构包括转动驱动电机和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机固定在基座上，所述弯曲驱动固定座通过第二转轴连接在基座上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机的主轴与弯曲驱动固定座的第二转轴之间。
上述手臂锻炼机构的工作原理是：使用时，患者的小臂放在手臂固定板上，并通过手臂固定绑带固定。所述弯曲驱动机构的作用在于驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动，从而训练小臂弯曲与伸直的能力，具体是通过弯曲驱动电机以及弯曲驱动传动机构带动手臂固定板绕第一转轴转动；所述转动驱动机构用于驱动手臂固定板绕其长度方向的轴线转动，从而训练小臂转动的能力，具体是通过转动驱动电机以及转动驱动传动机构带动手臂固定板绕第二转轴转动。
本发明的一个优选方案，其中，所述弯曲驱动传动机构由第一部分齿轮传动机构构成，该第一部分齿轮传动机构包括连接在弯曲驱动电机主轴上的第一主动部分齿轮和连接在第一转轴上的第一从动部分齿轮；所述转动驱动传动机构由第二部分齿轮传动机构构成，该第二部分齿轮传动机构包括连接在转动驱动电机主轴上的第二主动部分齿轮和连接在第二转轴上的第二从动部分齿轮。采用上述方案的好处在于：所述齿轮传动机构采用部分齿轮的形式能够更好地确保训练过程中患者的安全；训练过程中，弯曲驱动电机和转动驱动电机作往复转动，其转动的行程应当限定在设定的范围内，否则如果转动范围超过设定行程，就可能对患者手臂产生扭伤，甚至出现严重的安全事故；两个电机的转动行程通常由中央处理器来控制；而采用上述部分齿轮传动机构后，如果转动行程因意外超过设定范围，该部分齿轮传动机构就会失去动力传递效果，从而切断动力，确保患者手臂安全。
优选地，所述第一从动部分齿轮和第二从动部分齿轮为内齿轮，这使得结构更加紧凑，并让主动部分齿轮和从动部分齿轮可以同向转动。
本发明的一个优选方案，其中，所述手臂固定板上设有与小臂形状相匹配的定位槽，以便于小臂的固定。
本发明的一个优选方案，其中，所述气缸的缸体通过连接件与所述转动盘连接，所述连接件的一端固定在转动盘上，另一端向转动盘的径向延伸后再斜向上延伸，并铰接在所述缸体上。
本发明的一个优选方案，其中，所述支架的上端设有球面连接件，该球面连接件的一端与支架固定连接，另一端设置所述的球面接头；所述连接杆在与球面凹窝对应处设有锁紧螺钉，该锁紧压紧在球面接头上。
本发明与现有技术相比具有以下的有益效果：
1、实现了对肩关节的摆动训练和绕转训练，辅助患者肩关节活动能力的恢复。
2、肩关节的摆动幅度以及绕转的锥角均可以调节，活动范围大、动作样式多，从而适应于不同患者在不同的康复阶段的训练。
附图说明
图1-图3为本发明的可锻炼肩关节活动能力的康复装置的一个具体实施方式的立体结构示意图。
图4为图1-图3所示实施方式中肩关节锻炼机构部分的立体结构示意图。
图5为图1-图3所示实施方式中万向连接结构部分的结构示意图(剖面图)。
图6和图7为图1-图3所示实施方式中手臂锻炼机构的立体结构示意图。
图8和图9为图6和图7所示手臂锻炼机构中弯曲驱动机构和转动驱动机构的爆炸图，其中，图8的爆炸部位为第一部分齿轮传动机构对应处，图9的爆炸部位为第二部分齿轮传动机构对应处。
图10为本发明的可锻炼肩关节活动能力的康复装置的第二个具体实施方式中万向连接结构部分的结构示意图(剖面图)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
如图1-图3所示，本发明的可锻炼肩关节活动能力的康复装置包括支架15和康复训练器，其中，所述康复训练器包括用于锻炼手臂活动能力的手臂锻炼机构13以及用于锻炼肩关节活动能力的肩关节锻炼机构14，其中，所述支架15与手臂锻炼机构13之间通过万向连接结构连接，所述肩关节锻炼机构14连接在手臂锻炼机构13的底部。
如图5所示，所述万向连接结构包括连接杆16和万向接头，其中，所述连接杆16的一端固定在手臂锻炼机构13上，另一端通过所述万向接头与支架15的上端连接，所述万向接头包括设在连接杆16上的球面凹窝16-1以及设在支架15上端的球面接头17-1。所述支架15的上端设有球面连接件17，该球面连接件17的一端与支架15固定连接，另一端设置所述的球面接头17-1。
参见图1-图4，所述肩关节锻炼机构14包括摆动方向控制机构、行走机构、绕转角度控制机构以具有球面凹槽23-1的支撑底座23，其中，所述摆动方向控制机构包括摆动控制电机18以及与摆动控制电机18主轴连接的转动盘19，所述摆动控制电机18连接在手臂锻炼机构13的底部；所述行走机构包括行走电机21、连接架20以及设置在行走电机21主轴上的弹性胶轮22，其中，所述连接架20下端与行走电机21固定连接，上端铰接在所述转动盘19上，所述弹性胶轮22压紧在支撑底座23的球面凹槽23-1内，该弹性胶轮22在与球面凹槽23-1接触的部位被压缩；所述绕转角度控制机构由气缸24构成，该气缸24的缸体的上端铰接在所述转动盘19上，该气缸24的伸缩杆铰接在所述连接架20上。
如图6-图9所示，所述手臂锻炼机构13包括基座8、手臂固定板1、设在手臂固定板1上的手臂固定绑带9、驱动手臂固定板1作弯曲与伸直运动的弯曲驱动机构以及驱动手臂固定板1作往复转动的转动驱动机构。
如图6-图9所示，所述手臂固定绑带9的一端连接在手臂固定板1的其中一个边沿上，另一端设有挂环11，所述手臂固定板1的另一个边沿上设有挂钩12，工作时所述挂环11勾挂在所述挂钩12上。
如图6-图9所示，所述弯曲驱动机构包括弯曲驱动固定座5、弯曲驱动电机2以及弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板1的一端通过第一转轴4连接在弯曲驱动固定座5上，所述弯曲驱动电机2固定在弯曲驱动固定座5上，所述弯曲驱动传动机构连接在弯曲驱动电机2的主轴与手臂固定板1的第一转轴4之间。
如图6-图9所示，所述弯曲驱动传动机构由第一部分齿轮传动机构3构成，该第一部分齿轮传动机构3包括连接在弯曲驱动电机2主轴上的第一主动部分齿轮3-1和连接在第一转轴4上的第一从动部分齿轮3-2；所述转动驱动传动机构由第二部分齿轮传动机构7构成，该第二部分齿轮传动机构7包括连接在转动驱动电机6主轴上的第二主动部分齿轮7-1和连接在第二转轴10上的第二从动部分齿轮7-2。所述第一从动部分齿轮3-2和第二从动部分齿轮7-2为内齿轮。采用上述结构的好处在于：所述齿轮传动机构采用部分齿轮的形式能够更好地确保训练过程中患者的安全；训练过程中，弯曲驱动电机2和转动驱动电机6作往复转动，其转动的行程应当限定在设定的范围内，否则如果转动范围超过设定行程，就可能对患者手臂产生扭伤，甚至出现严重的安全事故；两个电机的转动行程通常由中央处理器来控制；而采用上述部分齿轮传动机构后，如果转动行程因意外超过设定范围，该部分齿轮传动机构就会失去动力传递效果，从而切断动力，确保患者手臂安全。
如图6-图9所示，所述手臂固定板1上设有与小臂形状相匹配的定位槽1-1，以便于小臂的固定。
如图1-图4所示，所述气缸24的缸体通过连接件25与所述转动盘19连接，所述连接件25的一端固定在转动盘19上，另一端向转动盘19的径向延伸后再斜向上延伸，并铰接在所述缸体上。
下面结合附图对上述可锻炼肩关节活动能力的康复装置的工作原理作进一步的描述：
如图1-图9所示，使用时，手臂固定在手臂锻炼机构13上，由该手臂锻炼机构13锻炼手臂的活动能力，并由肩关节锻炼机构14以及万向连接结构结合在一起锻炼肩关节的活动能力。具体地，在进行肩关节活动能力锻炼时，分成两个动作，第一个动作是训练肩关节摆动的能力，第二个动作是训练肩关节绕转的能力。第一个动作的训练过程为：在进行第一个动作训练时，所述弹性胶轮22呈直立状态，亦即弹性胶轮22所在平面经过球面凹槽23-1的底部；工作时，行走机构中的行走电机21带动弹性胶轮22转动，由于弹性胶轮22弹性压紧在支撑底座23的球面凹槽23-1内，因此弹性胶轮22在球面凹槽23-1内沿着某个平面作圆弧轨迹的行走(也就是沿着纬度方向行走，如图1中箭头所示)，在万向连接结构的配合下，整个手臂锻炼机构13作单方向的摆动，从而实现对肩关节的摆动训练，摆动的幅度由行走电机21控制；当需要改变摆动的方向时，所述摆动方向控制机构中的摆动控制电机18带动转动盘19转动，从而带动整个行走机构转动，改变弹性胶轮22所在平面，进而改变摆动的方向。第二个动作的训练过程为：绕转角度控制机构中的气缸24通过伸缩运动，带动行走机构相对于转动盘19转动一定角度，使得弹性胶轮22呈倾斜状，此时弹性胶轮22压紧在球面凹槽23-1的某一纬度上(弹性胶轮22的变形量应当保证当弹性胶轮22进行摆转到任何位置均能与球面凹槽23-1接触)，随后弹性胶轮22转动，在球面凹槽23-1内沿着经度方向行走(如图4箭头所示)，在万向连接结构的配合下，整个手臂锻炼机构13作绕转运动，从而实现对肩关节的绕转训练，上臂的轨迹呈锥形，锥角的大小由绕转角度控制机构来控制。
实施例2
如图10所示，本实施例与实施例1相比的不同之处在于，本实施例中，所述连接杆16在与球面凹窝16-1对应处设有锁紧螺钉26，该锁紧螺钉26压紧在球面接头17-1上。其目的在于，让球面凹窝16-1和球面接头17-1之间的锁紧更加牢固；使用时，如果要调节康复训练器的位置，松开所述锁紧螺钉26，当康复训练器的位置调节好后，再锁紧所述锁紧螺钉26即可。
本发明的实施方式不限于此，按照本发明的上述内容，利用本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可锻炼肩关节活动能力的康复装置，包括支架和康复训练器，其特征在于，所述康复训练器包括用于锻炼手臂活动能力的手臂锻炼机构以及用于锻炼肩关节活动能力的肩关节锻炼机构，其中，所述支架与手臂锻炼机构之间通过万向连接结构连接，所述肩关节锻炼机构连接在手臂锻炼机构的底部；
所述万向连接结构包括连接杆和万向接头，其中，所述连接杆的一端固定在手臂锻炼机构上，另一端通过所述万向接头与支架连接，所述万向接头包括设在连接杆的球面凹窝以及设在支架上端的球面接头；
所述肩关节锻炼机构包括摆动方向控制机构、行走机构、绕转角度控制机构以具有球面凹槽的支撑底座，其中，所述摆动方向控制机构包括摆动控制电机以及与摆动控制电机主轴连接的转动盘，所述摆动控制电机连接在手臂锻炼机构的底部；所述行走机构包括行走电机、连接架以及设置在行走电机主轴上的弹性胶轮，其中，所述连接架下端与行走电机固定连接，上端铰接在所述转动盘上，所述弹性胶轮压紧在支撑底座的球面凹槽内，该弹性胶轮在与球面凹槽接触的部位被压缩；所述绕转角度控制机构由气缸构成，该气缸的缸体的上端铰接在所述转动盘上，该气缸的伸缩杆铰接在所述连接架上。
2.根据权利要求1所述的可锻炼肩关节活动能力的康复装置，其特征在于，所述手臂锻炼机构包括基座、手臂固定板、设在手臂固定板上的手臂固定绑带、驱动手臂固定板作弯曲与伸直运动的弯曲驱动机构以及驱动手臂固定板作往复转动的转动驱动机构，其中：
所述弯曲驱动机构包括弯曲驱动固定座、弯曲驱动电机以及弯曲驱动传动机构，其中，所述手臂固定板的一端通过第一转轴连接在弯曲驱动固定座上，所述弯曲驱动电机固定在弯曲驱动固定座上，所述弯曲驱动传动机构连接在弯曲驱动电机的主轴与手臂固定板的第一转轴之间；
所述转动驱动机构包括转动驱动电机和转动驱动传动机构，其中，所述转动驱动电机固定在基座上，所述弯曲驱动固定座通过第二转轴连接在基座上，所述转动驱动传动机构连接在转动驱动电机的主轴与弯曲驱动固定座的第二转轴之间。
3.根据权利要求1所述的可锻炼肩关节活动能力的康复装置，其特征在于，所述弯曲驱动传动机构由第一部分齿轮传动机构构成，该第一部分齿轮传动机构包括连接在弯曲驱动电机主轴上的第一主动部分齿轮和连接在第一转轴上的第一从动部分齿轮；所述转动驱动传动机构由第二部分齿轮传动机构构成，该第二部分齿轮传动机构包括连接在转动驱动电机主轴上的第二主动部分齿轮和连接在第二转轴上的第二从动部分齿轮。
4.根据权利要求3所述的可锻炼肩关节活动能力的康复装置，其特征在于，所述第一从动部分齿轮和第二从动部分齿轮为内齿轮。
5.根据权利要求2所述的可锻炼肩关节活动能力的康复装置，其特征在于，所述手臂固定板上设有与小臂形状相匹配的定位槽。
6.根据权利要求1所述的可锻炼肩关节活动能力的康复装置，其特征在于，所述气缸的缸体通过连接件与所述转动盘连接，所述连接件的一端固定在转动盘上，另一端向转动盘的径向延伸后再斜向上延伸，并铰接在所述缸体上。
7.根据权利要求1所述的可锻炼肩关节活动能力的康复装置，其特征在于，所述支架的上端设有球面连接件，该球面连接件的一端与支架固定连接，另一端设置所述的球面接头；所述连接杆在与球面凹窝对应处设有锁紧螺钉，该锁紧压紧在球面接头上。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107898595A (zh) * 2017-11-26 2018-04-13 宁波工程学院 上肢康复训练器
CN112168608A (zh) * 2020-09-29 2021-01-05 重庆智领医创科技成果转化服务有限责任公司 一种手臂复健装置
CN112999607A (zh) * 2021-02-25 2021-06-22 辽宁中医药大学 一种康复装置高度可调的上肢康复架

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Assignor: XUZHOU YEMA LITHIUM TECHNOLOGY Co.,Ltd.

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Denomination of invention: Rehabilitation device capable of exercising shoulder joint activity

Granted publication date: 20190419

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