CN109044728B - 具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，包括：底座总成；俯仰机构，包括高度调节电动推杆、铰接架和俯仰电动推杆；转动箱，铰接架的开口侧的两个支臂分别可转动连接于该转动箱彼此相对的两个侧面上；驱动臂轴，包括大臂轴和小臂轴，大臂轴可转动穿设于转动箱上，小臂轴的第二端可滑动插设于大臂轴的第一端；训练机构，包括设于小臂轴上的剪叉副，伸拉器和双向电动推杆，剪叉副包括配合使用的两个剪叉指，伸拉器相当于肘关节的肌肉组织，驱动臂轴和训练机构结合形成整个仿生臂结构，仿生人体上臂对患者进行康复训练。该机器人能够模仿人体的上臂对患者进行多种模式和方式的训练，适用范围广，训练效果佳，提高了患者体验。

Description

具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人

技术领域

本发明涉及智能康复医疗设备技术领域，更具体地，涉及一种具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人。

背景技术

康复训练是康复医学的一个重要手段，主要是通过训练这种方法使病人患肢恢复正常的自理功能，用训练的方法尽可能的使残疾者生理和心理的康复，达到治疗效果。随着社会的进步和医学的发展，康复医学工程受到了普遍的重视。在目前的康复方法中，运动康复训练是有效的方法之一。上肢是人们生产生活的重要人体功能单元，而上肢功能障碍，尤其是肩关节的功能障碍频发，由于肩关节承载了整个人体臂膀的运动，使得肩关节对于人体的活动及其重要，而现代社会多发的肩关节疾病的快速康复，需要借助有关康复训练器才能有效的进行。

现有的肩关节康复训练器结构功能较为单一，使得训练模式以及训练方式的选择上较为单一，无法根据不同患者的情况，以及不同康复阶段进行合适的训练，从而使得现有训练器训练适用范围较小，训练不够全面，训练效果欠佳，并且智能化程度不高，影响了患者的使用体验。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能够模仿人体的上臂对患者进行多种模式和方式的训练，适用范围广，大大提高肩关节康复训练的水平和效果，并大大提高了患者体验的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明提供一种具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，包括：

底座总成；

俯仰机构，包括高度调节电动推杆、铰接架和俯仰电动推杆，所述高度调节电动推杆的外筒尾端固定于所述底座总成上，所述铰接架为U字形结构，所述高度调节电动推杆的伸缩杆的端头与所述铰接架固定连接，所述俯仰电动推杆的外筒尾端可转动连接于所述底座总成上；

转动箱，为长方体结构，所述铰接架的开口侧的两个支臂分别可转动连接于该转动箱的第一侧面和第二侧面上，所述第一侧面和第二侧面相对设置，所述俯仰电动推杆的伸缩杆的端头可转动连接于该转动箱的底壁上；

驱动臂轴，包括大臂轴和小臂轴，所述大臂轴可转动穿设于所述转动箱上，所述大臂轴的第一端露出所述转动箱的第三侧面，所述大臂轴的第二端露出所述转动箱的第四侧面，所述第三侧面和第四侧面相对设置且彼此平行，所述第一侧面、第三侧面、第二侧面和第四侧面依次相邻并围设成口子形结构，所述小臂轴的第二端可转动连接于所述大臂轴的第一端上；

训练机构，包括剪叉副、伸拉器和双向电动推杆，所述剪叉副包括配合使用的第一剪叉指和第二剪叉指，所述第一剪叉指和第二剪叉指经共用转轴可转动设于所述小臂轴的第一端的端头上，所述第一剪叉指和第二剪叉指各自的第一端上分别设有滑槽，所述双向电动推杆的外筒固定于所述小臂轴的第二端，所述双向电动推杆的两个伸缩杆的端头上分别设有螺纹孔，各个所述螺纹孔上旋拧有螺纹销，各个所述螺纹销上下旋动，从而插入对应的滑槽内或者脱离滑槽，所述大臂轴第一端上固定连接有第一连接板，所述小臂轴的第一端的端头上设有第二连接板，所述第二连接板的第一端可转动连接于所述小臂轴的第一端端头上，

所述伸拉器的一端可转动连接于所述第一连接板上，所述伸拉器的另一端可转动连接于所述第二连接板的第二端上，所述伸拉器带动所述小臂轴相对所述大臂轴作伸拉滑动，

所述第一剪叉指和第二剪叉指各自第二端上设有手腕固定套，所述手腕固定套可转动设于对应的剪叉指上。

优选地，所述第一连接板为L形结构，包括第一板，以及连接于所述第一板上的第二板，

其中，所述第一板上设有法兰部，用于与所述大臂轴连接，以及用于所述大臂轴第一端端头的穿过，

所述第二板上设有第一铰接部，用于与所述伸拉器的一端可转动连接。

优选地，所述第二连接板为L形结构，包括第一平板，以及连接于所述第一平板上的第二平板，

其中，所述第一平板上设有第二铰接部，用于与所述大臂轴连接，所述第二平板上设有第三铰接部，用于与所述伸拉器的另一端可转动连接。

优选地，所述大臂轴包括第一圆柱部、凸台部、第二圆柱部和第一铰接头，

所述第一圆柱部、凸台部、第二圆柱部和第一铰接头沿着所述大臂轴的轴向自第二端到第一端依次设置。

优选地，所述小臂轴包括第二铰接头、安装部和第三铰接头，

所述第二铰接头、安装部和第三铰接头沿着所述小臂轴的轴向自第二端到第一端依次设置，

其中，所述第二铰接头用于与所述第一铰接头可转动连接，所述安装部用于安装所述剪叉副和双向电动推杆。

优选地，所述高度调节电动推杆用于所述转动箱的整体高度调节，所述俯仰电动推杆用于调节所述转动箱的俯仰角度。

优选地，所述铰接架上设有连接杆，所述连接杆的一端与所述铰接架连接，另一端上设有连接螺母，所述铰接架经所述连接螺母与所述高度调节电动推杆的伸缩杆的端头连接。

优选地，所述转动箱的顶壁上设有摄像头，用于采集患者训练的图像信息。

优选地，还包括安装于所述转动箱的第四侧壁上的驱动电机，以及驱动离合器，

所述驱动电机经所述驱动离合器与所述大臂轴的第二端传动连接，其中，所述驱动电机的动力输出轴与所述驱动离合器的动力输入轴连接，所述驱动离合器的动力输出轴与所述驱动臂轴的第二端连接。

优选地，所述螺纹销包括杆体和旋拧手轮，所述杆体包括沿着轴向自第一端朝向第二端依次设置的螺纹部和光杆部，所述旋拧手轮设于所述螺纹部的端头上，

其中，所述螺纹部用于将该螺纹销旋拧于所述双向电动推杆的相应伸缩杆的螺纹孔内，所述光杆部用于插入对应的剪叉指滑槽内。

有益效果：

本发明中的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，能够模仿人体的上臂对患者进行多种模式和方式的训练，患者可根据不同训练需求选择患者坐卧式训练模式和患者立式训练模式两种模式，以及选择进行被动训练或者主动训练，在训练时可作出多种训练动作，从而对患者进行多种训练方式的全方位训练。该康复训练机器人适用范围广，智能化程度高，能够对肩关节的肌肉和神经等进行全面的康复训练，从而大大提高肩关节康复训练的水平和效果，并大大提高了患者体验。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1-2从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的立体结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的俯视图。

图4-5从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的仿生臂的立体结构示意图。

图6示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的仿生臂的俯视图。

图7-8从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的底座总成的立体结构示意图。

图9示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的铰接架的立体结构示意图。

图10-11从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的安装支架的立体结构示意图。

图12-13从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的转动箱的立体结构示意图。

图14-15从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的驱动臂轴的大臂轴的立体结构示意图。

图16-17从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的驱动臂轴的小臂轴的立体结构示意图。

图18-19从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的驱动臂轴的第一剪叉指的立体结构示意图。

图20-21从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的驱动臂轴的第二剪叉指的立体结构示意图。

图22示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的第一连接板的立体结构示意图。

图23示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的第二连接板的立体结构示意图。

图24-25从不同视角示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的双向电动推杆的立体结构示意图。

图26示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的螺纹销的立体结构示意图。

图27示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的手臂固定套的立体结构示意图。

图28示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的控制系统的示意图。

图中：底座总成1、底座11、支撑组件12、伸缩器121、可调式支撑腿122、高度调节电动推杆21、铰接架22、俯仰电动推杆23、、转动箱3、摄像头31、贯通轴孔32、安装支架33、铰接板34、大臂轴41、第一圆柱部411、凸台部412、第二圆柱部413、第一铰接头414、小臂轴42、第二铰接头421、安装部422、第三铰接头423、训练机构5、第一剪叉指51、第二剪叉指52、驱动杆部501、滑槽5011、连接杆部502、执行杆部503、拍打杆部504、缓冲垫505、双向电动推杆53、推拉电机531、共用转轴54、手腕固定套55、支撑托551、绑缚带552、弹性件56、螺纹销57、螺纹部571、光杆部572、旋拧手柄573、伸拉器58、第一连接板581、第二连接板582、驱动电机63、驱动离合器64、第一编码器71、第二编码器72、处理器74、无线数据发射模块75、无线数据接收模块76、外部终端100、仿生臂1000。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

如图1至图28所示，本发明提供一种具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，包括底座11、俯仰机构、转动箱3、驱动臂轴和训练机构5。驱动臂轴可转动穿设于转动箱3上，俯仰机构设于底座11上，用于支撑转动箱3，并对转动箱3作整体高度调整和俯仰角度调节。训练机构5设于驱动臂轴上，用于对患者进行多种模式和形式的训练。

该实施例中，驱动臂轴和训练机构结合形成整个仿生臂结构，能够模仿人体的上臂对患者进行多种模式和方式的训练，下面进行详细介绍。

参考图7和图8，为了增加该机器人运行时的稳定性，底座11的主体部分可由铸铁等密度比较大的材料制成，当然，也可通过设置配重块的形式来增加底座11的重量。底座11上设有多个万向轮，所述万向轮为具有锁止功能的万向轮，如此，可使得该康复训练机器人便于移动。进一步地，为了增加底座11的稳定性，在底座11的四个端面上设有支撑组件12，各个支撑组件12包括伸缩器121和可调式支撑腿122。底座11和支撑组件12形成底座11总成1。各个伸缩器121水平设置，其外筒固定于底座11端面上，可调式支撑腿122垂直设置并旋拧于伸缩器121的伸缩杆的端头上，并可上下旋动。该机器人使用前，将四个支撑组件12的伸缩器121伸出，并将可调式支撑腿122下旋对底座11形成支撑结构，从而保证该机器人运行时的稳定性。

俯仰机构，包括高度调节电动推杆21、铰接架22和俯仰电动推杆23，所述高度调节电动推杆21的外筒尾端固定于所述底座11总成1上，所述铰接架22为U字形结构，所述高度调节电动推杆21的伸缩杆的端头与所述铰接架22固定连接，所述俯仰电动推杆23的外筒尾端可转动连接于所述底座11总成1上。所述高度调节电动推杆21用于所述转动箱3的整体高度调节，所述俯仰电动推杆23用于调节所述转动箱3的俯仰角度。所述铰接架22上设有连接杆，所述连接杆的一端与所述铰接架22连接，另一端上设有连接螺母，所述铰接架22经所述连接螺母与所述高度调节电动推杆21的伸缩杆的端头连接。

参考图12和图13，转动箱3为长方体结构，所述铰接架22的开口侧的两个支臂分别可转动连接于该转动箱3的第一侧面和第二侧面上，所述第一侧面和第二侧面相对设置，转动箱3的底壁上设有铰接板34，所述俯仰电动推杆23的伸缩杆的端头可转动连接于该铰接板34上。其中，铰接架22靠近转动箱3的第四侧壁设置，铰接板34靠接转动箱3的第三侧壁设置。转动箱33上开设有贯通轴孔32，贯通轴孔32为贯通孔，该贯通轴孔32自转动箱3的第三侧面贯通至第四侧面。贯通轴孔32的两端分别安装有轴承，形成轴承对，驱动臂轴的大臂轴41支撑于该轴承对上，并经该轴承对相对转动箱3可转动。所述转动箱3的顶壁上设有摄像头31，用于采集患者训练的图像信息，并将采集到的图像信号传输至外部终端100，从而实现对患者训练情况的监控，例如实现对患者训练情况的实时监控，或者远程监控。

驱动臂轴，包括大臂轴41和小臂轴42，所述大臂轴41可转动穿设于所述转动箱3上，所述大臂轴41的第一端露出所述转动箱3的第三侧面，所述大臂轴41的第二端露出所述转动箱3的第四侧面，所述第三侧面和第四侧面相对设置且彼此平行，所述第一侧面、第三侧面、第二侧面和第四侧面依次相邻围设成口子形结构，所述小臂轴42的第二端可滑动插设于所述大臂轴41的第一端上。

训练机构5，包括剪叉副、伸拉器58和双向电动推杆53，所述剪叉副包括配合使用的第一剪叉指51和第二剪叉指52，所述第一剪叉指51和第二剪叉指52经共用转轴54可转动设于所述小臂轴42的第一端的端头上，所述第一剪叉指51和第二剪叉指52各自的第一端上分别设有滑槽5011，所述双向电动推杆53的外筒固定于所述小臂轴42的第二端，所述双向电动推杆53的两个伸缩杆的端头上分别设有螺纹孔，各个所述螺纹孔上旋拧有螺纹销57，各个所述螺纹销57上下旋动，从而插入对应的滑槽5011内或者脱离滑槽5011。

所述大臂轴41第一端上固定连接有第一连接板581，所述小臂轴42的第一端的端头上设有第二连接板582，所述第二连接板582的第一端可转动连接于所述小臂轴42的第一端端头上。所述伸拉器58的第一端可转动连接于所述第一连接板581上，所述伸拉器58的第二端可转动连接于所述第二连接板582的第二端上，所述伸拉器58带动所述小臂轴42相对所述大臂轴41作伸拉运动。

该实施例中，伸拉器58选为电动推杆，相当于人体的大小臂之间肘关节的肌肉组织，为大臂轴41和小臂轴42之间的伸拉运动提供动力。所述第一连接板581为L形结构，包括第一板，以及连接于所述第一板上的第二板，其中，所述第一板上设有法兰部，用于与所述大臂轴41连接，以及用于所述大臂轴41第一端端头的穿过，所述第二板上设有第一铰接部，用于与所述伸拉器58的第一端可转动连接。所述第二连接板582为L形结构，包括第一平板，以及连接于所述第一平板上的第二平板，其中，所述第一平板上设有第二铰接部，用于与所述大臂轴41可转动连接，所述第二平板上设有第三铰接部，用于与所述伸拉器58的第二端可转动连接。该电动推杆的外筒尾端与第一铰接部铰接，电动推杆的伸缩杆的端头与第三铰接部铰接，第二连接板582经其第二铰接部铰接于小臂轴42的第一端的第三铰接头423上。所述第一剪叉指51和第二剪叉指52各自第二端上设有手腕固定套55，所述手腕固定套55可转动设于对应的剪叉指上。螺纹销57与共用转轴54平行设置。

参考图18至图21，具体地，第一剪叉指51和第二剪叉指52大致为对称结构。两个剪叉指分别包括彼此处于同一平面内的驱动杆部501、连接杆部502和执行杆部503，所述连接杆部502的两端分别与所述驱动杆部501和执行杆部503的连接，所述驱动杆部501和执行杆部503彼此平行设置。所述滑槽5011设于所述驱动杆部501上，并沿着所述驱动杆部501的长度方向延伸。其中，所述执行杆部503的端头上还设有拍打杆部504，该拍打杆部504用于对患者的肩关节进行拍打按摩，所述拍打杆部504的一端连接于所述执行杆部503上，另一端相对所述执行杆部503弯折，所述拍打杆部504相对所述驱动杆部501、连接杆部502和执行杆部503所在的共同平面倾斜预设角度设置。所述滑槽5011设于所述驱动杆部501上，并沿着所述驱动杆部501的长度方向延伸。

该实施例中，伸拉器58和双向电动推杆53分别位于小臂轴42的相对两侧，拍打杆部504朝向远离伸拉器58的方向弯折。其中，拍打杆部504与执行杆部503之间的夹角α为120°-155°，此处选为150°。进一步地，拍打杆部504的底部设有缓冲垫505，该缓冲垫505可由诸如医用橡胶材料制成，用于实现与患者的肩关节柔性接触。手腕固定套55设于拍打杆部504上。

进一步地，所述第一剪叉指51和第二剪叉指52的执行杆部503上分别连接有弹性件56，所述弹性件56的两端分别连接于所述第一剪叉指51和第二剪叉指52上。该弹性件56为弹力绳，用于提供患者主动训练时的负载力。所述弹力绳的两端分别可快速拆卸的连接于所述第一剪叉指51和第二剪叉指52上，具体的可快速拆卸连接方式可为卡扣连接，也可为挂钩连接。

参考图26，所述螺纹销包括杆体和旋拧手轮，所述杆体包括沿着轴向自第一端朝向第二端依次设置的螺纹部571和光杆部572，旋拧手柄573设于螺纹部571的端头上，其中，所述螺纹部571用于将该螺纹销旋拧于所述双向电动推杆53的相应伸缩杆的螺纹孔内，所述光杆部572用于插入对应的剪叉指的滑槽5011内。

进一步地，该康复训练机器人还包括安装于所述转动箱3上的驱动电机63，以及驱动离合器64。所述驱动电机63经所述驱动离合器64与所述大臂轴41的第二端传动连接，其中，所述驱动电机63的动力输出轴与所述驱动离合器64的动力输入轴连接，所述驱动离合器64的动力输出轴与所述大臂轴41的第二端连接。所述转动箱3的第四侧壁上固定有安装支架33，所述驱动电机63经所述安装支架33固定于所述转动箱33的第四侧壁上。该实施例中，所述驱动电机63的动力输出轴与所述驱动离合器64的动力输入轴之间经联轴器连接，所述驱动离合器64的动力输出轴与所述大臂轴41的第二端之间经联轴器连接。驱动离合器64具体选为电磁离合器，驱动电机63可选为自带减速机构的伺服电机或者步进电机。

参考图14至图17，该实施例中，所述大臂轴包括第一圆柱部、凸台部、第二圆柱部和第一铰接头，所述第一圆柱部、凸台部、第二圆柱部和第一铰接头沿着所述大臂轴的轴向自第二端到第一端依次设置。所述小臂轴包括第二铰接头、安装部和第三铰接头，所述第二铰接头、安装部和第三铰接头沿着所述小臂轴的轴向自第二端到第一端依次设置。其中，所述第二铰接头用于与所述第一铰接头可转动连接，所述安装部用于安装所述剪叉副和双向电动推杆。第三铰接头与第三铰接部连接。双向电动推杆53具体可选为双向电动推杆，从而使得其两个伸缩杆能够同步朝向两侧伸出。

该实施例中，沿着连接杆部502的延伸方向，共用转轴54到驱动杆部501的距离，与共用转轴54到执行杆部503之间的距离之比为1:1.5-1:3.5，例如选为1:2，从而使得训练机构5的双向电动推杆53在较小动作范围内时，便可实现两个剪叉指较大的活动幅度，实现剪叉指的快速响应，并使得该康复训练机器人的结构更加紧凑。

参考图27，手腕固定套55包括支撑托551和绑缚带552，支撑托551位半环形结构，绑缚带552的一端连接于支撑端的一个端头上，绑缚带552的另一端上设有魔术贴的子贴，支撑托551的另一端上设有魔术贴的母贴，通过子母贴的配合来实现对患者手腕部的绑缚。支撑托551可由医用塑料材料制成，其内圈中设有医用橡胶材料，用于实现与手腕部的柔性接触。支撑托551上与其开口相对的外周壁上设有转轴，该转轴可转动插接于对应剪叉指的拍打杆部504的外侧面上，并且两个支撑托551的转轴同轴设置，该支撑托551的转轴与两个剪叉指的共用转轴54彼此垂直设置。

图28示出了根据本发明实施例的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的控制系统的示意图。如图28所示，该控制系统包括处理器74、无线数据发射模块75、无线数据接收模块76、驱动电机63、伸拉器58、高度调节电动推杆21、俯仰电动推杆23、驱动离合器64、推拉电机531、第一编码器71、摄像头31和第二编码器72。处理器74、无线数据发射模块75和无线数据接收模块76设于转动箱3内，转动箱3上可开设检修口，用于电控部件的检修。该实施例中，推拉电机531为双向电动推杆53的驱动装置，其数目为一个，该推拉电机531通过其自身的传动机构来传动，带动两个伸缩杆伸缩。第一编码器71安装于双向电动推杆53上，用于测量推拉电机531的转速和转角的。第二编码器72安装于驱动电机63上，用于测量驱动电机63的转速和转角。无线数据发射模块75、无线数据接收模块76、驱动电机63、伸拉器58、高度调节电动推杆21、俯仰电动推杆23、驱动离合器64、推拉电机531、第一编码器71和第二编码器72分别与处理器74电性连接，无线数据发射模块75和无线数据接收模块76分别与外部终端100电性连接，处理器74经无线数据发射模块75和无线数据接收模块76与外部终端100实现无线通讯。该外部终端100可为诸如手机和平板电脑等任一种可实现无线通讯的通讯设备。第一编码器71接收来自电机的转速和转角信号，并传输至处理器74，处理器74经计算后得出电动推杆的伸缩杆的位移和速度信号。第二编码器72接收来自驱动电机63的转速和转角信号，并传输至处理器74，处理器74经计算后得出驱动电机63的转速和转动角度信号。处理器74接收来自外部终端100的控制指令，控制驱动电机63、驱动离合器64、推拉电机531、高度调节电动推杆21和俯仰电动推杆23做出预设动作，在动作过程中处理器74同时接收来自第一编码器71和第二编码器72的相关参数，处理器74对所接收的信息做出综合处理分析后，不断调整，按照外部控制指令的要求做出预设动作。

该实施例中，可在外部终端100中安装该康复训练机器人的APP，并通过操作APP来控制该康复训练机器人动作。在APP界面中，按患者的训练姿态设有患者坐卧式训练模式和患者立式训练模式两种模式，按照主被动训练情况设有主动训练模式选项和被动训练模式选项，被动训练模式选项又下设单剪叉指摆动、双剪叉指转动、双剪叉指摆动以及肩关节拍打按摩等选项。单剪叉指摆动选项为一个剪叉指在双向电动推杆53的推动下绕着共用转轴54摆动，双剪叉指转动选项为两个剪叉指被锁定，仅驱动臂轴带动训练结构整体转动，双剪叉指摆动选项为两个剪叉指在双向电动推杆53的推动下绕着共用转轴54分别摆动。肩关节拍打按摩选项为伸拉器58不断外伸内收拍打对应的两个肩关节，从而促进肩关节的血液循环，促进神经发育，降低肩关节肌张力。另外，该APP界面中还设有康复训练的等级，根据患者的严重程度设为多级，例如根据严重程度的自强到弱依次设置六个等级，即一级康复训练至六级康复训练选项，每个级别的康复训练对应不同的训练机构5动作频率和动作幅度，以与患者情况相适应。一级康复训练选项为最低级的训练选项，该级选项适用于几乎没有主动训练能力的严重患者。患者根据需要选择相应的训练训练模式和训练等级。例如，对于几乎无主动训练能力的严重患者，由于其肌肉无法自主作出动作，此时需采用被动训练模式，并相应选择一级康复训练选项，来对患者进行与之情况相适应的训练。外部移动终端可由辅助人员，例如医护人员来操控，当然也可由患者本人来操控。关于APP的具体设置，可根据需要来进行，此处不再一一赘述。

该康复训练机器人能够实现多种模式和多种形式的训练，至于具体的训练方式方法，可根据需要来调整。当患者为偏瘫等而无法站立时，或者是训练完毕放松时，可采用患者坐卧式训练模式，坐式具体可为患者为坐姿，面对或者背对训练机构5；具体卧式姿势可为仰卧和俯卧，俯卧时可进行肩关节拍打按摩放松，坐卧姿势时，可通过高度调节电动推杆21以及俯仰电动推杆23来调节转动箱3的整体高度，以及俯仰角度，来适应不同身高和位姿的患者。进行肩关节拍打按摩放松可先通过双向电动推杆53将两个剪叉指上的拍打杆部504之间的距离调节到与患者两个肩关节之间的距离匹配，然后通过驱动臂轴转动对两个肩关节进行交替拍打按摩，或者通过伸拉器58推拉整个剪叉副两对两个肩关节进行同时拍打按摩；坐卧式训练模式时，患者卧躺于转动箱3下方并使得肩部处于合适位置处，俯仰机构带动整个训练机构5朝向患者俯转至预设角度，从而实现患者的康复训练，例如主动训练和被动训练。当需要对患者的两个肩关节同时进行被动训练时，通过外部终端100选定被动训练模式下的双剪叉指转动选项，将两个螺纹销57下旋至对应的滑槽5011内，从而将两个剪叉指锁定，然后将患者的左右手的两个手腕分别绑缚于两个手腕固定套55内，外部终端100发送相应的控制指令，处理器74接收到控制指令后控制驱动离合器64吸合使得驱动电机63与驱动臂轴传动连接，处理器74控制驱动电机63带动驱动臂轴作预设角度的来回转动，驱动整个训练机构5转动，两个剪叉指分别带动两个胳膊作操控方向盘式交叉摆动，从而实现对患者两个肩关节的交叉旋动训练；当需要对患者的肩关节进行分别训练时，可通仅将一个手腕绑缚于对应的手腕固定套55内，通过驱动臂轴带动对肩关节进行360°旋绕训练。当选择双剪叉指摆动选项时，两个剪叉指转动至水平面内，通过两个螺纹销57将两个剪叉指锁定，然后将两个手腕绑缚于手腕固定套55内，两个剪叉指在水平面内进行剪叉运动，从而对肩关节进行外摆内收训练。当选择单剪叉指摆动选项时，患者位于训练机构5的前面并面对训练机构5，控制驱动臂轴带动两个剪叉指转动至竖直面内，通过螺纹销57将上部一个剪叉指锁定，然后将待训练的肩关节手腕绑缚于上部的一个剪叉指的手臂固定套内，双向电动推杆53带动肩关节进行前旋训练；同时，当患者位于训练机构5的前面并背对训练机构5时，将手腕绑缚于下部的一个剪叉指的手臂固定套内，此时可进行肩关节的后旋训练。

当利用外部终端100选择主动训练模式时，驱动离合器64分离，将两个螺纹销57与两个剪叉指分离，并将两个剪叉指连接上弹性件56，此时可进行患者的主动训练，例如两个肩关节在负载力下的外摆和内收训练，以及两个肩关节的操控方向盘式的交叉旋动训练。

利用该具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人能够根据需要对患者肩关节进行多种模式和方式的训练，此处不再一一赘述。

需要说明的是，本申请中的仿生臂的医用肩关节康复训练机器人的仿生臂的关节和肌肉并不是完全仿照人体上臂的关节副种类、以及相应结构的尺寸比例来设计的，在进行产品的实际设计过程中均作了适应性改进。

本发明中的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，能够模仿人体的上臂对患者进行多种模式和方式的训练，患者可根据不同训练需求选择患者坐卧式训练模式和患者立式训练模式两种模式，以及选择进行被动训练或者主动训练，在训练时可作出多种训练动作，从而对患者进行多种训练方式的全方位训练。该康复训练机器人适用范围广，智能化程度高，能够对肩关节的肌肉和神经等进行全面的康复训练，从而大大提高肩关节康复训练的水平和效果，并大大提高了患者体验。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，包括：

底座总成；

俯仰机构，包括高度调节电动推杆、铰接架和俯仰电动推杆，所述高度调节电动推杆的外筒尾端固定于所述底座总成上，所述铰接架为U字形结构，所述高度调节电动推杆的伸缩杆的端头与所述铰接架固定连接，所述俯仰电动推杆的外筒尾端可转动连接于所述底座总成上；

转动箱，为长方体结构，所述铰接架的开口侧的两个支臂分别可转动连接于该转动箱的第一侧面和第二侧面上，所述第一侧面和第二侧面相对设置，所述俯仰电动推杆的伸缩杆的端头可转动连接于该转动箱的底壁上；

驱动臂轴，包括大臂轴和小臂轴，所述大臂轴可转动穿设于所述转动箱上，所述大臂轴的第一端露出所述转动箱的第三侧面，所述大臂轴的第二端露出所述转动箱的第四侧面，所述第三侧面和第四侧面相对设置且彼此平行，所述第一侧面、第三侧面、第二侧面和第四侧面依次相邻并围设成口子形结构，所述小臂轴的第二端可转动连接于所述大臂轴的第一端上；

训练机构，包括剪叉副、伸拉器和双向电动推杆，所述剪叉副包括配合使用的第一剪叉指和第二剪叉指，所述第一剪叉指和第二剪叉指经共用转轴可转动设于所述小臂轴的第一端的端头上，所述第一剪叉指和第二剪叉指各自的第一端上分别设有滑槽，所述双向电动推杆的外筒固定于所述小臂轴的第二端，所述双向电动推杆的两个伸缩杆的端头上分别设有螺纹孔，各个所述螺纹孔上旋拧有螺纹销，各个所述螺纹销上下旋动，从而插入对应的滑槽内或者脱离滑槽，所述大臂轴第一端上固定连接有第一连接板，所述小臂轴的第一端的端头上设有第二连接板，所述第二连接板的第一端可转动连接于所述小臂轴的第一端端头上，

所述伸拉器的一端可转动连接于所述第一连接板上，所述伸拉器的另一端可转动连接于所述第二连接板的第二端上，所述伸拉器带动所述小臂轴相对所述大臂轴作伸拉滑动，

所述第一剪叉指和第二剪叉指各自第二端上设有手腕固定套，所述手腕固定套可转动设于对应的剪叉指上。

2.根据权利要求1所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述第一连接板为L形结构，包括第一板，以及连接于所述第一板上的第二板，

其中，所述第一板上设有法兰部，用于与所述大臂轴连接，以及用于所述大臂轴第一端端头的穿过，

所述第二板上设有第一铰接部，用于与所述伸拉器的一端可转动连接。

3.根据权利要求2所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述第二连接板为L形结构，包括第一平板，以及连接于所述第一平板上的第二平板，

其中，所述第一平板上设有第二铰接部，用于与所述大臂轴可转动连接，所述第二平板上设有第三铰接部，用于与所述伸拉器的另一端可转动连接。

4.根据权利要求1所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述大臂轴包括第一圆柱部、凸台部、第二圆柱部和第一铰接头，

所述第一圆柱部、凸台部、第二圆柱部和第一铰接头沿着所述大臂轴的轴向自第二端到第一端依次设置。

5.根据权利要求4所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述小臂轴包括第二铰接头、安装部和第三铰接头，

所述第二铰接头、安装部和第三铰接头沿着所述小臂轴的轴向自第二端到第一端依次设置，

其中，所述第二铰接头用于与所述第一铰接头可转动连接，所述安装部用于安装所述剪叉副和双向电动推杆。

6.根据权利要求1所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述高度调节电动推杆用于所述转动箱的整体高度调节，所述俯仰电动推杆用于调节所述转动箱的俯仰角度。

7.根据权利要求1所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述铰接架上设有连接杆，所述连接杆的一端与所述铰接架连接，另一端上设有连接螺母，所述铰接架经所述连接螺母与所述高度调节电动推杆的伸缩杆的端头连接。

8.根据权利要求1所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述转动箱的顶壁上设有摄像头，用于采集患者训练的图像信息。

9.根据权利要求1所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，还包括安装于所述转动箱的第四侧壁上的驱动电机，以及驱动离合器，

所述驱动电机经所述驱动离合器与所述大臂轴的第二端传动连接，其中，所述驱动电机的动力输出轴与所述驱动离合器的动力输入轴连接，所述驱动离合器的动力输出轴与所述驱动臂轴的第二端连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的具有仿生臂的医用肩关节康复训练机器人，其特征在于，所述螺纹销包括杆体和旋拧手轮，所述杆体包括沿着轴向自第一端朝向第二端依次设置的螺纹部和光杆部，所述旋拧手轮设于所述螺纹部的端头上，

其中，所述螺纹部用于将该螺纹销旋拧于所述双向电动推杆的相应伸缩杆的螺纹孔内，所述光杆部用于插入对应的剪叉指滑槽内。

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