CN109276410A - 一种多自由度的手腕康复机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多自由度的手腕康复机构，包括：手腕上下翻转部分转动连接于机架的前端，且手腕上下翻转部分做竖直圆周转动；手腕内外翻转部分转动连接于手腕上下翻转部分，且手腕上下翻转部分做水平圆周转动；手腕旋转运动部分转动连接于手腕内外翻转部分，手腕旋转运动部分的轴线始终垂直于手腕内外翻转部分的轴线和手腕上下翻转部分的轴线，且手腕旋转运动部分沿手腕旋转运动部分的轴线做回转转动。本发明提供的一种多自由度的手腕康复机构，只需患者抓握手指握持部分，通过手指固定部分可以快速将患者手部与手腕康复机构相连接，并通过三级旋转结构提供患者手腕内外翻、上下翻转和旋转等运动模式，起到手腕康复的作用。

Description

一种多自由度的手腕康复机构
技术领域
本发明涉及一种手腕康复机构，具体地，涉及一种多自由度的手腕康复机构。
背景技术
目前脑卒中患者或者肢体损伤患者术后最有效的恢复方法就是康复训练，而手腕康复训练是患者肢体康复运动中非常关键的一个环节。
目前市面上有一些多自由度进行患者手腕运动的康复机构出现，比如中国发明专利CN201711146236.6，公开一种手腕康复训练装置，其包括支架、托盘、把手、连接杆、旋转座、伸缩杆座、伸缩杆与旋转轴承座；支架支撑托盘，托盘下方设置第一转动组件，第一转动组件连接伸缩杆座；在第一转动组件连接下，伸缩杆座、伸缩杆、旋转座可绕第一转轴转动；伸缩杆可在伸缩杆座内部伸缩运动；伸缩杆的一端连接旋转座的一端，旋转座的另一端通过第二转动组件与连接杆的一端相连接，连接杆的另一端固定连接把手；在第二转动组件连接下，连接杆、把手可绕第二转轴转动；第一转轴平行竖直轴线，第一转轴与第二转轴形成一定夹角。该机构能够实现手腕多自由度转动，为用户提供各种不同的手腕康复训练。
但是上述专利存在以下不足：采用纯机械结构的方式进行手腕康复，对于肌无力尤其是脑卒中初期零肌力患者不适用，适用于康复后期肌力恢复训练。本发明采用电机配合减速器的方式带动手腕各关节的方式进行康复，不仅适合零肌力患者，也可以通过各关节轴电机的扭矩闭环控制实现康复后期的肌力恢复训练，适用于被动、主动和抗阻等康复模式。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多自由度的手腕康复机构使得患者在康复运动过程中得到有效的多自由度手腕康复训练。
为实现上述目的，本发明提供一种多自由度的手腕康复机构，包括：机架，所述多自由度的手腕康复机构还包括手腕上下翻转部分、手腕内外翻转部分和手腕旋转运动部分，
所述手腕上下翻转部分包括第一旋转电机、第一减速器和第一托架，所述第一旋转电机安装在所述机架前端，所述第一旋转电机通过所述第一减速器带动所述第一托架沿Y轴转动；
所述手腕内外翻转部分包括第二旋转电机、第二减速器、第二托架和两个互呈90°的咬合的锥齿轮构成的锥齿轮组，所述第二旋转电机安装在所述第一托架下表面上，所述第二旋转电机通过所述第二减速器带动所述锥齿轮组转动，所述锥齿轮组带动在所述第一托架上方的所述第二托架沿Z轴转动；
所述手腕旋转运动部分包括第三旋转电机、第三减速器和第三托架，所述第三旋转电机安装在所述第二托架上，所述第三旋转电机通过所述第三减速器带动所述第三托架沿X轴转动，
所述手腕旋转运动部分的旋转轴通过所述手腕内外翻转部分的旋转轴和所述手腕上下翻转部分的旋转轴的重合点，且与所述手腕内外翻转部分的旋转轴和所述手腕上下翻转部分垂直。
进一步的，所述多自由度的手腕康复机构还包括：
手指握持部分，所述手指握持部分安装于所述第三托架上；
手指固定部分，所述手指固定部分安装于所述手指握持部分上，且所述手指固定部分位于所述手指握持部分的外侧。
进一步的，所述手指握持部分和所述手指固定部分间设有用于固定手指的间隙。
进一步的，所述手指固定部分为一U型架，所述手指固定部分的侧边平行于所述手指握持部分的轴线。
进一步的，所述手指握持部分包括一根转轴和握持柱，所述握持柱套装在所述转轴外，与所述转轴转动连接，与所述第三托架连接，且所述握持柱上设有四个指槽。
进一步的，所述手腕内外翻转部分，其运动轴与患者手腕内外翻动时的关节运动轴同轴，并提供患者-45°～+45°的手腕内外翻转范围；
所述手腕上下翻转部分，其运动轴与患者手腕上下翻转时的关节运动轴相同心，并提供患者-60°～+60°的手腕上下翻转范围；
所述手腕旋转运动部分，其运动轴与患者手腕旋转运动时的关节运动轴相同心，并提供患者-45°～+120°的手腕旋转范围。
进一步的，所述多自由度的手腕康复机构还包括：手腕固定部分，所述手腕固定部分安装于所述第三托架上。
进一步的，所述多自由度的手腕康复机构还包括：小臂放置部分，所述小臂放置部分安装在所述机架侧面。
进一步的，所述小臂放置部分为一U型槽。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的一种多自由度的手腕康复机构，只需患者抓握手指握持部分，通过手指固定部分可以快速将患者手部与手腕康复机构相连接，并通过三级旋转结构提供患者手腕内外翻、上下翻转和旋转等运动模式，起到手腕康复的作用。本发明结构简单，操作便捷，具有良好的腕部康复效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的一种多自由度的手腕康复机构的一实施例的结构示意图；
图2为本发明中手腕内外翻转部分的运动方式示意图；
图3为本发明中手腕上下翻转部分的运动方式示意图；
图4为本发明中手腕旋转运动部分的运动方式示意图；
图5为本发明提供的一种多自由度的手腕康复机构的装配图；
图6为本发明提供的一种多自由度的手腕康复机构的使用示意图。
图中：00为机架，01为手指握持部分，02为手腕固定部分，03为手指固定部分，04为手腕内外翻转部分，41为第二旋转电机，42为第二减速器，43为第二托架，05为手腕上下翻转部分，51为第一旋转电机，52为第一减速器，53为第一托架，06为手腕旋转运动部分，61为第三旋转电机、62为第三减速器、63为第三托架、07为小臂放置部分。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
参照图1-图5所示，图1为本发明的一种多自由度的手腕康复机构，包括：机架00，多自由度的手腕康复机构还包括手腕上下翻转部分05、手腕内外翻转部分04和手腕旋转运动部分06，
手腕上下翻转部分05包括第一旋转电机51、第一减速器52和第一托架53，第一旋转电机51安装在机架00前端，第一旋转电机51通过第一减速器52带动第一托架53沿Y轴转动；
手腕内外翻转部分04包括第二旋转电机41、第二减速器42、第二托架43和两个互呈90°的咬合的锥齿轮构成的锥齿轮组44，第二旋转电机41安装在第一托架53下表面上，第二旋转电机41通过第二减速器42带动锥齿轮组44转动，锥齿轮组44带动在第一托架53上方的第二托架43沿Z轴转动；
手腕旋转运动部分06包括第三旋转电机61、第三减速器62和第三托架63，第三旋转电机61安装在第二托架43上，第三旋转电机61通过第三减速器62带动第三托架63沿X轴转动，
手腕旋转运动部分06的旋转轴通过手腕内外翻转部分04的旋转轴和手腕上下翻转部分05的旋转轴的重合点，且与手腕内外翻转部分04的旋转轴和手腕上下翻转部分05垂直。
具体的，参照图6所示，本发明的三个运动部分采用串联方式，首先手腕上下翻转部分05为第一个运动关节轴，与患者手腕上下翻转关节运动轴相重合，第二个关节轴是手腕内外翻转部分04，与患者手腕内外翻转关节运动轴相重合，与患者手腕上下翻转部分运动关节轴相垂直，第三个关节轴是手腕旋转运动部分06，与患者手腕旋转关节轴相重合，与手腕上下翻转部分05和手腕内外翻转部分04的运动关节轴相垂直。患者在做康复运动时，可以是手腕内外翻转部分04、手腕上下翻转部分05和手腕旋转运动部分06单独运动，也可以是这三种运动模式，两两之间配合联动，也可以是这三种运动模式一起协调运动。
手腕内外翻转部分04的运动源可以采用直流步进电机、直流永磁电机、直流无刷电机、直流扭矩电机、交流伺服电机中的一种，运动模式可以采用旋转电机直接驱动的方式，也可以采用RV减速器、行星减速器、谐波减速器、齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等中的一种；手腕上下翻转部分05的运动源可以采用直流步进电机、直流永磁电机、直流无刷电机、直流扭矩电机、交流伺服电机中的一种，运动模式可以采用旋转电机直接驱动的方式，也可以采用RV减速器、行星减速器、谐波减速器、齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等中的一种；手腕旋转运动部分06的运动源可以采用直流步进电机、直流永磁电机、直流无刷电机、直流扭矩电机、交流伺服电机中的一种，运动模式可以采用旋转电机直接驱动的方式，也可以采用RV减速器、行星减速器、谐波减速器、齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等中的一种。
参照图1-图5所示，在上述任一实施例的基础上，多自由度的手腕康复机构还包括：
手指握持部分01，手指握持部分01安装于第三托架63上；
手指固定部分03，手指固定部分03安装于手指握持部分01上，且手指固定部分03位于手指握持部分01的外侧。
参照图1、图4和图6所示，在上述任一实施例的基础上，手指握持部分01和手指固定部分03间设有供手指穿插的间隙。
参照图1、图2和图4所示，在上述任一实施例的基础上，手指握持部分01包括一根转轴和握持柱，握持柱套装在转轴外，与转轴转动连接，与第三托架63连接，且握持柱上设有四个指槽，且握持柱上开有四个指槽。
具体的，手指握持部分01的握持柱提供患者抓握的功能，并与手指固定部分03相配合，将患者手部分和本机构相固定；手指固定部分03用于当患者抓握手指握持部分01时，通过绑带的形式将患者的食指、无名指、中指或小拇指一起或其中若干进行固定，最终起到患者手部和手腕康复机构相固定的效果。握持柱上的四个指槽，能够固定食指、中指、无名指和小拇指，方便患者持握。
在上述任一实施例的基础上，手腕上下翻转部分05转动范围为-60°～+60°、手腕内外翻转部分04的转动范围为-45°～+45°，手腕旋转运动部分06的转动范围为-45°～+120°。
在上述任一实施例的基础上，手腕内外翻转部分04，其运动轴与患者手腕内外翻动时的关节运动轴同轴，并提供患者-45°～+45°的手腕内外翻转范围；
手腕上下翻转部分05，其运动轴与患者手腕上下翻转时的关节运动轴相同心，并提供患者-60°～+60°的手腕上下翻转范围；
手腕旋转运动部分06，其运动轴与患者手腕旋转运动时的关节运动轴相同心，并提供患者-45°～+120°的手腕旋转范围。
参照图1-图2所示，在上述任一实施例的基础上，多自由度的手腕康复机构还包括：手腕固定部分02，手腕固定部分02安装于手腕内外翻转部分04上。
具体的，手腕固定部分02用于将患者的手腕固定在手腕旋转运动部分06上；手腕固定部分02和手指固定部分03都可以采用魔术贴、粘扣带，也可以采用绑带、尼龙带加插扣的方式将手指与手腕康复机构相固定。
参照图1、图2和图4所示，在上述任一实施例的基础上，多自由度的手腕康复机构还包括：小臂放置部分07，小臂放置部分07安装在机架00侧面。
参照图1、图2和图4所示，小臂放置部分07为一U型槽。
具体的，小臂放置部分07用于放置小臂，使手腕在做各种动作时更加稳定轻松。
在本实施例中，手腕上下翻转部分05、手腕内外翻转部分04和手腕旋转运动部分06内的电机机构可以带动患者手腕进行相应的动作，帮助其形成肌肉记忆，加速康复。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种多自由度的手腕康复机构，包括：机架(00)，其特征在于：所述多自由度的手腕康复机构还包括手腕上下翻转部分(05)、手腕内外翻转部分(04)和手腕旋转运动部分(06)，
所述手腕上下翻转部分(05)包括第一旋转电机(51)、第一减速器(52)和第一托架(53)，所述第一旋转电机(51)安装在所述机架(00)前端，所述第一旋转电机(51)通过所述第一减速器(52)带动所述第一托架(53)沿Y轴转动；
所述手腕内外翻转部分(04)包括第二旋转电机(41)、第二减速器(42)、第二托架(43)和两个互呈90°的咬合的锥齿轮构成的锥齿轮组(44)，所述第二旋转电机(41)安装在所述第一托架(53)下表面上，所述第二旋转电机(41)通过所述第二减速器(42)带动所述锥齿轮组(44)转动，所述锥齿轮组(44)带动在所述第一托架(53)上方的所述第二托架(43)沿Z轴转动；
所述手腕旋转运动部分(06)包括第三旋转电机(61)、第三减速器(62)和第三托架(63)，所述第三旋转电机(61)安装在所述第二托架(43)上，所述第三旋转电机(61)通过所述第三减速器(62)带动所述第三托架(63)沿X轴转动，
所述手腕旋转运动部分(06)的旋转轴通过所述手腕内外翻转部分(04)的旋转轴和所述手腕上下翻转部分(05)的旋转轴的重合点，且与所述手腕内外翻转部分(04)的旋转轴和所述手腕上下翻转部分(05)垂直。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述多自由度的手腕康复机构还包括：
手指握持部分(01)，所述手指握持部分(01)安装于所述第三托架(63)上；
手指固定部分(03)，所述手指固定部分(03)安装于所述手指握持部分(01)上，且所述手指固定部分(03)位于所述手指握持部分(01)的外侧。
3.根据权利要求2所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述手指握持部分(01)和所述手指固定部分(03)间设有用于固定手指的间隙。
4.根据权利要求3所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述手指固定部分(03)为一U型架，所述手指固定部分(03)的侧边平行于所述手指握持部分(01)的轴线。
5.根据权利要求4所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述手指握持部分(01)包括一根转轴和握持柱，所述握持柱套装在所述转轴外，与所述转轴转动连接，与所述第三托架(63)连接，且所述握持柱上设有四个指槽。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述手腕上下翻转部分(05)转动范围为-60°～+60°、所述手腕内外翻转部分(04)的转动范围为-45°～+45°，所述手腕旋转运动部分(06)的转动范围为-45°～+120°。
7.根据权利要求1所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述手腕内外翻转部分(04)，其运动轴与患者手腕内外翻动时的关节运动轴同轴，并提供患者-45°～+45°的手腕内外翻转范围；
所述手腕上下翻转部分(05)，其运动轴与患者手腕上下翻转时的关节运动轴相同心，并提供患者-60°～+60°的手腕上下翻转范围；
所述手腕旋转运动部分(06)，其运动轴与患者手腕旋转运动时的关节运动轴相同心，并提供患者-45°～+120°的手腕旋转范围。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述多自由度的手腕康复机构还包括：手腕固定部分(02)，所述手腕固定部分(02)安装于所述第三托架(63)上。
9.根据权利要求1-7任一项所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述多自由度的手腕康复机构还包括：小臂放置部分(07)，所述小臂放置部分(07)安装在所述机架(00)侧面。
10.根据权利要求9所述的一种多自由度的手腕康复机构，其特征在于：所述小臂放置部分(07)为一U型槽。
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