CN109464263B - 康复机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种康复机器人，包括悬臂组件、上臂组件、肘部组件、第一前臂组件、第二前臂组件、第一腕部组件、第二腕部组件、手部组件，相邻的两个组件之间可以相对转动或相对固定。该康复机器人，具有多个活动关节，可形成多个自由度，且这些活动关节均可相对转动或固定，可满足患者主动、被动多种训练模式的需求，适用于上肢康复周期的多个阶段，解决了目前的康复机器人功能单一、只针对单一患者群体、实用性存在局限的问题。

Description

康复机器人
技术领域
本发明涉及一种康复机器人。
背景技术
目前我国约有脑卒中患者1030万，每年新发病200万例，脑卒中患者在病发后常会出现运动障碍、感觉障碍、言语障碍、认知障碍等，在这些后遗症中以运动障碍最为多发。相关研究表明，大约85％左右的脑卒中患者存在着不同程度的上肢瘫痪症状，而且在卒中后康复过程中，上肢的功能恢复较之其他部位存在明显滞后的情况。根据相关统计结果，在卒中病发6个月后，仍然有30％-60％的偏瘫患者上肢功能无法得到恢复，而在卒中5年后仍有严重上肢瘫痪的患者达到25％，这使得患者的康复周期变得极其漫长。
传统治疗方式采用康复医师徒手牵引按摩的方式对患者进行康复治疗，这种治疗方法费时费力，无法保证治疗效果的均一性，且我国康复治疗师资源严重不足，远远无法满足巨大患者人数的需求。
外骨骼康复机器人是一种将传感、控制、信息处理、康复医学、生物力学、机械工程学等诸多学科融合在一起的新型机器人技术，近年来，这种技术在康复医疗领域的应用成为了各国研究的一个热点方向。使用外骨骼康复机器人可使患者在无需医护人员全程协助的情况下依照偏瘫情况的不同进行主/被动康复训练，这种高效的治疗方式可使患者更快地恢复健康，并可一定程度地弥补我国康复医师队伍人员的短缺、康复治疗质量不稳定、水平层次不齐、康复医疗资源不足的现状。
中国的发明专利申请CN105997427A公开了一种上肢康复机器人，中国的发明专利申请CN104784888A公开了一种大臂和小臂康复训练器，这两个专利所公开的康复机器人结构相似，都为可穿戴的四边形连杆式外骨骼机械臂机构，采用弹簧加拉索的组合机构为使用者的手臂提供助力，其中弹簧的拉力大小可以调整。中国的发明专利申请CN102940561A公开了一种上肢康复训练机器人，在五个运动关节装有电机，可以由机械臂完全辅助患者的上肢进行运动。
目前市场上的康复机器人，功能单一，只针对单一患者群体。因此，为了满足康复治疗不同周期的病人，需要摆放多台针对不同康复周期的康复设备，使得康复治疗科、康复医院普遍面临场地不足、资金有限的情况，市面上的康复机器人无法很好地适应康复机构的实际使用要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中的康复机器人功能单一，只针对单一患者群体的缺陷，而提供一种多功能的康复机器人。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：
本发明提供了一种康复机器人，所述康复机器人包括：
悬臂组件、上臂组件、第一驱动机构、第一转动轴，所述上臂组件的端部与所述悬臂组件的端部通过所述第一转动轴相连接，所述第一驱动机构驱动所述上臂组件绕所述第一转动轴的轴线转动；
肘部组件，所述肘部组件与所述上臂组件相连接；
第一前臂组件、第二转动轴，所述第一前臂组件的端部与所述肘部组件的端部通过所述第二转动轴相铰接；
第二前臂组件、第二驱动机构、第三转动轴，所述第二前臂组件的端部与所述第一前臂组件远离所述肘部组件的端部通过所述第三转动轴相连接，所述第二驱动机构驱动所述第二前臂组件绕所述第三转动轴的轴线转动，所述第三转动轴横向设置；
第一腕部组件，所述第一腕部组件与所述第二前臂组件相连接；
第二腕部组件、第四转动轴，所述第二腕部组件的端部与所述第一腕部组件的端部通过所述第四转动轴相铰接，所述第四转动轴与所述第三转动轴相垂直；
手部组件、第五转动轴，所述手部组件与所述第二腕部组件通过所述第五转动轴相铰接，所述第五转动轴与所述第四转动轴相垂直。
较佳地，所述上臂组件包括上臂连接座和上臂连接杆，所述上臂连接座设有上臂导向通道，所述上臂连接杆安装在所述上臂导向通道中并沿所述上臂导向通道移动，所述上臂连接座远离所述上臂连接杆的端部与所述悬臂组件相铰接，所述上臂连接杆伸出至所述上臂导向通道外的部分与所述肘部组件固定连接。
较佳地，所述上臂连接杆上设有第一刻度，所述第一刻度沿所述上臂导向通道的延伸方向设置。
较佳地，所述悬臂组件与所述上臂组件之间设有上臂限位结构，所述上臂限位结构限制所述悬臂组件与所述上臂组件之间的转动角度。
较佳地，所述上臂限位结构包括上臂限位销、上臂限位槽，所述上臂限位销设置于所述悬臂组件上，所述上臂限位槽设置于所述上臂组件上，所述上臂限位槽绕所述第一转动轴的周向延伸；所述悬臂组件、上臂组件相对转动时，所述上臂限位销在所述上臂限位槽中移动。
较佳地，所述肘部组件与所述第一前臂组件之间设有肘部定位结构，所述肘部定位结构将所述肘部组件与所述第一前臂组件之间相对固定。
较佳地，所述肘部定位结构包括肘部定位螺栓、第一肘部定位孔和第二肘部定位孔，所述第一肘部定位孔设置于第一前臂组件上，所述第二肘部定位孔设置于所述肘部组件上，所述肘部定位螺栓、第一肘部定位孔和第二肘部定位孔的轴线均垂直于所述第二转动轴，所述肘部定位螺栓插入所述第二肘部定位孔中并与所述第二肘部定位孔螺纹配合；所述第一前臂组件、肘部组件靠拢在一起时，所述肘部定位螺栓能插入所述第一肘部定位孔中。
较佳地，所述第一前臂组件、第二前臂组件之间设有前臂限位结构，所述前臂限位结构限制所述第一前臂组件与所述第二前臂组件之间的转动角度。
较佳地，所述前臂限位结构包括前臂限位销、前臂限位槽，所述前臂限位销设置于所述第一前臂组件上，所述前臂限位槽设置于所述第二前臂组件上，所述前臂限位槽绕所述第三转动轴的周向延伸；所述第一前臂组件、第二前臂组件相对转动时，所述前臂限位销在所述前臂限位槽中移动。
较佳地，所述第二前臂组件上设有腕部导向轨，所述第一腕部组件上设有腕部滑块，所述腕部滑块沿所述腕部导向轨滑动。
较佳地，所述腕部滑块上设有腕部锁定螺栓，所述腕部滑块设有贯穿的腕部螺纹孔，所述腕部锁定螺栓插入所述腕部螺纹孔中并与所述腕部螺纹孔螺纹配合，所述腕部锁定螺栓的端部能伸出所述腕部螺纹孔并压在所述腕部导向轨的表面。
较佳地，所述腕部导向轨上设有第二刻度，所述第二刻度的延伸方向与所述腕部导向轨的延伸方向一致。
较佳地，所述第一腕部组件与所述第二腕部组件之间设有腕部定位结构，所述腕部定位结构将所述第一腕部组件与所述第二腕部组件之间相对固定。
较佳地，所述腕部定位结构包括腕部定位销、腕部螺纹孔和多个定位凹槽，多个所述定位凹槽设置于所述第二腕部组件面向所述第一腕部组件的端部，多个所述定位凹槽绕所述第四转动轴的周向设置，所述定位凹槽的延伸方向平行于所述第四转动轴，所述腕部螺纹孔贯穿所述第一腕部组件，所述腕部定位销穿过所述腕部螺纹孔并与所述腕部螺纹孔螺纹配合，所述腕部定位销的端部能伸入至所述定位凹槽中。
较佳地，所述第二腕部组件与所述手部组件之间设有手部定位结构，所述手部定位结构将所述第二腕部组件与所述手部组件之间相对固定。
较佳地，所述手部定位结构包括手部定位销、第一手部定位孔和多个第二手部定位孔，所述第一手部定位孔设置于所述第二腕部组件上，多个所述第二手部定位孔设置于所述手部组件上，多个所述第二手部定位孔绕所述第五转动轴的周向设置；所述第二腕部组件、手部组件相对转动的过程中能使所述第一手部定位孔、第二手部定位孔形成贯穿的通孔，所述手部定位销能穿过所述第一手部定位孔、第二手部定位孔组成的通孔。
较佳地，所述悬臂组件包括主悬臂、横向连杆、竖向连接部、第六转动轴和第七转动轴，所述横向连杆的一端与所述主悬臂的端部通过所述第六转动轴相铰接，所述横向连杆的另一端与所述竖向连接部的端部通过所述第七转动轴相铰接，所述第六转动轴、所述第七转动轴竖向设置；所述竖向连接部远离所述横向连杆的端部与所述上臂组件相铰接。
较佳地，所述悬臂组件还包括第一定位结构，所述第一定位结构将所述主悬臂与所述横向连杆之间相对固定。
较佳地，所述第一定位结构包括第一定位销、第二定位孔和两个第一定位孔，两个所述第一定位孔设置于所述主悬臂上，两个所述第一定位孔以所述第六转动轴为中心对称设置，所述第二定位孔设置于所述横向连杆上；所述主悬臂、横向连杆相对转动的过程中能使所述第一定位孔、第二定位孔形成贯穿的通孔，所述第一定位销能穿过所述第一定位孔、第二定位孔组成的通孔。
较佳地，所述悬臂组件还包括第二定位结构，所述第二定位结构将所述竖向连接部与所述横向连杆之间相对固定。
较佳地，所述第二定位结构包括第二定位销、第四定位孔和两个第三定位孔，两个所述第三定位孔设置于所述竖向连接部上，两个所述第三定位孔以所述第七转动轴为中心对称设置，所述第四定位孔设置于所述横向连杆上；所述竖向连接部、横向连杆相对转动的过程中能使所述第三定位孔、第四定位孔形成贯穿的通孔，所述第二定位销能穿过所述第三定位孔、第四定位孔组成的通孔。
较佳地，所述悬臂组件还包括第一调整结构，所述第一调整结构将所述主悬臂与所述横向连杆相固定并呈预设角度。
较佳地，所述第一调整结构包括第一转轴端盖、至少一个第一限位孔和至少一个第一限位销，所述第一转轴端盖与所述第六转动轴相对固定，所述第六转动轴与所述主悬臂相对固定，所述第一转轴端盖绕所述第六转动轴的周向设有至少一个第一端盖孔，所述第一限位孔设置于所述横向连杆上并绕所述第六转动轴的周向布置；所述主悬臂、横向连杆相对转动的过程中能使所述第一端盖孔、第一限位孔形成贯穿的通孔，所述第一限位销能穿过所述第一端盖孔、第一限位孔组成的通孔。
较佳地，所述悬臂组件还包括第二调整结构，所述第二调整结构将所述竖向连接部与所述横向连杆相固定并呈预设角度。
较佳地，所述第二调整结构包括第二转轴端盖、至少一个第二限位孔和至少一个第二限位销，所述第二转轴端盖与所述第七转动轴相对固定，所述第七转动轴与所述竖向连接部相对固定，所述第二转轴端盖绕所述第七转动轴的周向设有至少一个第二端盖孔，所述第二限位孔设置于所述横向连杆上并绕所述第七转动轴的周向布置；所述竖向连接部、横向连杆相对转动的过程中能使所述第二端盖孔、第二限位孔形成贯穿的通孔，所述第二限位销能穿过所述第二端盖孔、第二限位孔组成的通孔。
较佳地，所述悬臂组件还包括横杆限位柱，所述横杆限位柱固定在所述主悬臂上，所述横杆限位柱设置于所述横向连杆向所述主悬臂转动的转动路径上。
较佳地，所述康复机器人还包括肩宽调整座，所述肩宽调整座上设有横向设置的悬臂导轨；所述悬臂组件还包括悬臂滑块，所述悬臂滑块设置于所述悬臂组件远离所述上臂组件的端部，所述悬臂滑块安装在所述悬臂导轨上并能沿所述悬臂导轨滑动。
较佳地，所述悬臂组件还包括悬臂定位旋钮，所述悬臂定位旋钮包括旋钮端盖和固定在所述旋钮端盖上的旋钮螺纹杆，所述悬臂滑块上设有旋钮螺纹孔，所述旋钮螺纹杆伸入至所述旋钮螺纹孔内并与所述旋钮螺纹孔螺纹配合，所述旋钮端盖面向所述悬臂滑块的端面能抵接于所述悬臂导轨的外表面。
较佳地，所述康复机器人还包括升降组件，所述升降组件安装于所述肩宽调整座的下方，所述升降组件控制所述肩宽调整座沿高度方向升降。
较佳地，所述升降组件包括基座、升降气缸，所述升降气缸的缸体固定在所述基座上，所述升降气缸的活塞杆的端部固定在所述肩宽调整座的下方。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
该康复机器人，具有多个活动关节，可形成多个自由度，且这些活动关节均可相对转动或固定，可满足患者主动、被动多种训练模式的需求，适用于上肢康复周期的多个阶段，解决了目前的康复机器人功能单一、只针对单一患者群体、实用性存在局限的问题。
附图说明
图1为本发明康复机器人的结构示意图。
图2为图1所示的康复机器人的局部示意图。
图3和图4为图1所示的康复机器人的悬臂组件、上臂组件和肘部组件的结构示意图。
图5为图1所示的康复机器人的上臂组件、肘部组件和第一前臂组件的结构示意图。
图6为图5所示的康复机器人的肘部组件、第一前臂组件之间的肘部定位结构的结构示意图。
图7为图1所示的康复机器人的肘部组件、第一前臂组件、第二前臂组件、第一腕部组件、第二腕部组件和手部组件的结构示意图。
图8为图7所示的康复机器人的第二前臂组件、第一腕部组件的连接部位的剖面示意图。
图9为图7所示的康复机器人的第一腕部组件、第二腕部组件之间的腕部定位结构的剖面示意图。
图10为图7所示的康复机器人的第二腕部组件、手部组件之间的手部定位结构的剖面示意图。
图11为图1所示的康复机器人的悬臂组件的结构示意图。
图12为图11所示的康复机器人的悬臂组件的剖面示意图。
图13为图11所示的康复机器人的悬臂组件的第一调整结构的结构示意图。
图14为图11所示的康复机器人的悬臂组件的第二调整结构的结构示意图。
图15为图1所示的康复机器人的悬臂组件、肩宽调整座的结构示意图。
图16为图15所示的康复机器人的悬臂组件、肩宽调整座的剖面示意图。
图17为图1所示的康复机器人的肩宽调整座、升降组件的结构示意图。
图18为图1所示的康复机器人的使用状态示意图。
附图标记说明
悬臂组件1
主悬臂101
横向连杆102
竖向连接部103
第六转动轴104
第七转动轴105
第一定位结构108
第一定位销109
第二定位孔1010
第一定位孔1011
第二定位结构1012
第二定位销1013
第四定位孔1014
第三定位孔1015
第一调整结构1016
第一转轴端盖1017
第一限位孔1018
第一限位销1019
第一端盖孔1020
第二调整结构1021
第二转轴端盖1022
第二限位孔1023
第二限位销1024
第二端盖孔1025
横杆限位柱1026
悬臂滑块1027
悬臂定位旋钮1028
旋钮端盖1029
旋钮螺纹杆1030
旋钮螺纹孔1031
上臂组件2
上臂连接座201
上臂连接杆202
第一刻度203
第一驱动机构3
第一转动轴4
肘部组件5
第一前臂组件6
第二转动轴7
第二前臂组件8
腕部导向轨81
第二刻度82
第二驱动机构9
第三转动轴11
第一腕部组件12
腕部滑块121
腕部锁定螺栓122
腕部螺纹孔123
第二腕部组件13
第四转动轴14
手部组件15
第五转动轴16
上臂限位结构17
上臂限位销171
上臂限位槽172
上臂托架18
肘部定位结构19
肘部定位螺栓191
第一肘部定位孔192
第二肘部定位孔193
前臂限位结构21
前臂限位销211
前臂限位槽212
腕部定位结构22
腕部定位销221
腕部螺纹孔222
定位凹槽223
手部定位结构23
手部定位销231
第一手部定位孔232
第二手部定位孔233
肩宽调整座24
悬臂导轨241
升降组件25
基座251
升降气缸252
前臂托架26
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1至图5、图7所示为本发明康复机器人的一实施例。该康复机器人包括悬臂组件1、上臂组件2、第一驱动机构3、第一转动轴4、肘部组件5、第一前臂组件6、第二转动轴7、第二前臂组件8、第二驱动机构9、第三转动轴11、第一腕部组件12、第二腕部组件13、第四转动轴14、手部组件15和第五转动轴16。
其中，上臂组件2的端部与悬臂组件1的端部通过第一转动轴4相连接，第一驱动机构3驱动上臂组件2绕第一转动轴4的轴线转动。第一驱动机构3可以为驱动电机，第一驱动机构3驱动上臂组件2转动，也可将上臂组件2与悬臂组件1固定在一个预定的角度。第一驱动机构3的驱动方式，取决于患者所需的训练模式。
第一转动轴4可以与上臂组件2相固定，第一驱动机构3通过驱动第一转动轴4转动，从而带动上臂组件2转动。除该驱动方式以外，第一驱动机构3也可以直接驱动上臂组件2转动，或者采用其他驱动方式带动上臂组件2转动。
其中，肘部组件5与上臂组件2相连接。
其中，第一前臂组件6的端部与肘部组件5的端部通过第二转动轴7相铰接，第二转动轴7与第一转动轴4相垂直。第一前臂组件6与肘部组件5可以绕第二转动轴7相对转动，也可以相对固定。第一前臂组件6与肘部组件5之间的连接方式，取决于患者所需的训练模式。
其中，第二前臂组件8的端部与第一前臂组件6远离肘部组件5的端部通过第三转动轴11相连接，第二驱动机构9驱动第二前臂组件8绕第三转动轴11的轴线转动，第三转动轴11横向设置。第二驱动机构9可以为驱动电机，第二驱动机构9驱动第二前臂组件8转动，也可将第一前臂组件6与第二前臂组件8固定在一个预定的角度。第二驱动机构9的驱动方式，取决于患者所需的训练模式。
第三转动轴11可以与第二前臂组件8相固定，第二驱动机构9通过驱动第三转动轴11转动，从而带动第二前臂组件8转动。除该驱动方式以外，第二驱动机构9也可以直接驱动第二前臂组件8转动，或者采用其他驱动方式带动第二前臂组件8转动。
其中，第一腕部组件12与第二前臂组件8相连接。
其中，第二腕部组件13的端部与第一腕部组件12的端部通过第四转动轴14相铰接，第四转动轴14与第三转动轴11相垂直。第二腕部组件13与第一腕部组件12可以绕第四转动轴14相对转动，也可以相对固定。第二腕部组件13与第一腕部组件12之间的连接方式，取决于患者所需的训练模式。
其中，手部组件15与第二腕部组件13通过第五转动轴16相铰接，第五转动轴16与第四转动轴14相垂直。手部组件15与第二腕部组件13可以绕第五转动轴16相对转动，也可以相对固定。手部组件15与第二腕部组件13之间的连接方式，取决于患者所需的训练模式。
如图18所示，在使用过程中，患者的上臂固定在上臂组件2上，患者的前臂固定在第一腕部组件12上，患者的手握住手部组件15。由于该康复机器人，具有多个活动关节，可形成多个自由度，且这些活动关节均可相对转动或固定，可满足患者主动、被动多种训练模式的需求，适用于上肢康复周期的多个阶段，解决了目前的康复机器人功能单一、只针对单一患者群体、实用性存在局限的问题。
考虑到卒中患者肌肉紧张的问题，不同病情的患者在训练时需要将上臂、手腕、手固定在不同的肢体位置来缓解紧张，防止痉挛发生。因此，该康复机器人对应的关节可以锁定在多个不同的位置，方便医师调整患者的训练肢位。此外，有时医生需要集中训练某个关节的功能，针对这一需求，对应的关节运动均可以由医生进行锁定和释放，方便医生选择集中训练的关节甚至几个关节的运动组合。
如图3至图4所示，上臂组件2的整体可调节，具体结构如下。上臂组件2包括上臂连接座201和上臂连接杆202，上臂连接座201设有上臂导向通道，上臂连接杆202安装在上臂导向通道中并沿上臂导向通道移动，上臂连接座201远离上臂连接杆202的端部与悬臂组件1相铰接，上臂连接杆202伸出至上臂导向通道外的部分与肘部组件5固定连接。通过上臂连接杆202在上臂连接座201内的伸缩，可调整上臂组件2的整体长度，从而调整第一转动轴4至肘部组件5之间的距离，以适应不同患者的手臂的长度。
为了便于调节上臂组件2的长度，上臂连接杆202上设有第一刻度203，第一刻度203沿上臂导向通道的延伸方向设置。在调节上臂组件2的长度时，通过读取第一刻度203，即可知上臂连接杆202伸出上臂连接座201的长度，方便调节时对上臂组件2的长度进行量化。
如图3所示，悬臂组件1与上臂组件2之间设有上臂限位结构17，上臂限位结构17限制悬臂组件1与上臂组件2之间的转动角度。上臂限位结构17用于限制悬臂组件1与上臂组件2之间的转动角度，防止上臂组件2的转动角度过大，避免与上臂组件2相连的患者上臂的转动超出人体极限，防止治疗过程中因机器故障对患者造成伤害。
具体而言，上臂限位结构17包括上臂限位销171、上臂限位槽172，上臂限位销171设置于悬臂组件1上，上臂限位槽172设置于上臂组件2上，上臂限位槽172绕第一转动轴4的周向延伸；悬臂组件1、上臂组件2相对转动时，上臂限位销171在上臂限位槽172中移动。当上臂限位销171转动至上臂限位槽172的端部时，上臂限位销171无法进一步转动。通过上述结构，上臂限位槽172限制了上臂限位销171的转动轨迹，避免治疗过程中因机器故障导致上臂组件2的转动角度过大的问题。
如图3至图4所示，康复机器人还包括上臂托架18，上臂托架18固定在上臂组件2上。在治疗过程中，通过上臂托架18固定患者的上臂，使患者的上臂与上臂组件2一起摆动。
如图5所示，肘部组件5与第一前臂组件6之间设有肘部定位结构19，肘部定位结构19将肘部组件5与第一前臂组件6之间相对固定。当患者的训练模式不需要肘部组件5与第一前臂组件6相对转动时，可通过肘部定位结构19将肘部组件5与第一前臂组件6相固定。
肘部定位结构19的具体结构如图6所示。肘部定位结构19包括肘部定位螺栓191、第一肘部定位孔192和第二肘部定位孔193，第一肘部定位孔192设置于第一前臂组件6上，第二肘部定位孔193设置于肘部组件5上，肘部定位螺栓191、第一肘部定位孔192和第二肘部定位孔193的轴线垂直于第二转动轴7，肘部定位螺栓191插入第二肘部定位孔193中并与第二肘部定位孔193螺纹配合；第一前臂组件6、肘部组件5靠拢在一起时，肘部定位螺栓191能插入第一肘部定位孔192中。当需要将肘部组件5与第一前臂组件6相固定时，肘部定位螺栓191旋转，直至肘部定位螺栓191的端部伸入至第一肘部定位孔192，这样便可限制第一前臂组件6的转动。
如图7所示，第一前臂组件6、第二前臂组件8之间设有前臂限位结构21，前臂限位结构21限制第一前臂组件6与第二前臂组件8之间的转动角度。前臂限位结构21用于限制第一前臂组件6与第二前臂组件8之间的转动角度，防止第二前臂组件8的转动角度过大，避免与第二前臂组件8相连的患者前臂的转动超出人体极限，防止治疗过程中因机器故障对患者造成伤害。
具体而言，前臂限位结构21包括前臂限位销211、前臂限位槽212，前臂限位销211设置于第一前臂组件6上，前臂限位槽212设置于第二前臂组件8上，前臂限位槽212绕第三转动轴11的周向延伸；第一前臂组件6、第二前臂组件8相对转动时，前臂限位销211在前臂限位槽212中移动。当前臂限位销211转动至前臂限位槽212的端部时，前臂限位销211无法进一步转动。通过上述结构，前臂限位槽212限制了前臂限位销211的转动轨迹，避免治疗过程中因机器故障导致第二前臂组件8的转动角度过大的问题。
如图7所示，第二前臂组件8上设有腕部导向轨81，第一腕部组件12上设有腕部滑块121，腕部滑块121沿腕部导向轨81滑动。通过腕部滑块121沿腕部导向轨81滑动，可调整第一腕部组件12与第二前臂组件8之间的相对位置。
为了实现第一腕部组件12与第二前臂组件8之间的位置的相对固定，腕部滑块121上设有腕部锁定螺栓122，具体如图8所示。腕部滑块121设有贯穿的腕部螺纹孔123，腕部锁定螺栓122插入腕部螺纹孔123中并与腕部螺纹孔123螺纹配合，腕部锁定螺栓122的端部能伸出腕部螺纹孔123并压在腕部导向轨81的表面。当需要将第一腕部组件12与第二前臂组件8相对固定时，腕部锁定螺栓122旋转并向腕部导向轨81的方向伸出，直至腕部锁定螺栓122的端部压在腕部导向轨81的表面。通过腕部锁定螺栓122与腕部导向轨81之间的压紧力，可以将腕部滑块121与腕部导向轨81相对固定，使第一腕部组件12与第二前臂组件8相对固定。
为了便于调整第一腕部组件12与第二前臂组件8之间的相对位置，腕部导向轨81上设有第二刻度82，第二刻度82的延伸方向与腕部导向轨81的延伸方向一致。通过目测腕部滑块121在第二刻度82上的位置，可得知第一腕部组件12与第二前臂组件8之间的相对位置。
如图7所示，第一腕部组件12上设有前臂托架26。通过使用该前臂托架26，可以将患者的前臂绑在前臂托架26上，使患者的前臂与第一腕部组件12一起移动。
如图7、图9所示，第一腕部组件12与第二腕部组件13之间设有腕部定位结构22，腕部定位结构22将第一腕部组件12与第二腕部组件13之间相对固定。通过腕部定位结构22，可以将第一腕部组件12与第二腕部组件13之间相对固定，以适应不同的训练模式的需求。
具体而言，如图9所示为腕部定位结构22的一实施例。其中，腕部定位结构22包括腕部定位销221、腕部螺纹孔222和多个定位凹槽223，多个定位凹槽223设置于第二腕部组件13面向第一腕部组件12的端部，多个定位凹槽223绕第四转动轴14的周向设置，定位凹槽223的延伸方向平行于第四转动轴14，腕部螺纹孔222贯穿第一腕部组件12，腕部定位销221穿过腕部螺纹孔222并与腕部螺纹孔222螺纹配合，腕部定位销221的端部能伸入至定位凹槽223中。通过转动腕部定位销221，将腕部定位销221的端部插入定位凹槽223中，可以使第一腕部组件12与第二腕部组件13之间相对固定。而，由于绕第四转动轴14的周向设置了多个定位凹槽223，可以通过对腕部定位销221插入的定位凹槽223的选择，将第一腕部组件12与第二腕部组件13固定在预设的角度。
如图7所示，第二腕部组件13与手部组件15之间设有手部定位结构23，手部定位结构23将第二腕部组件13与手部组件15之间相对固定。通过手部定位结构23，可以将第二腕部组件13与手部组件15相对固定。
手部定位结构23的具体结构如图10所示。手部定位结构23包括手部定位销231、第一手部定位孔232和多个第二手部定位孔233，第一手部定位孔232设置于第二腕部组件13上，多个第二手部定位孔233设置于手部组件15上，多个第二手部定位孔233绕第五转动轴16的周向设置；第二腕部组件13、手部组件15相对转动的过程中能使第一手部定位孔232、第二手部定位孔233形成贯穿的通孔，手部定位销231能穿过第一手部定位孔232、第二手部定位孔233组成的通孔。当需要将第二腕部组件13与手部组件15之间相对固定时，旋转手部定位销231，使手部定位销231插入第二手部定位孔233中，从而使第二腕部组件13与手部组件15相对固定。而，由于第二手部定位孔233的数量为多个，且多个第二手部定位孔233绕第五转动轴16的周向设置，因此，可以通过对手部定位销231插入的第二手部定位孔233的选择，将第二腕部组件13与手部组件15固定在预设的角度。
如图11至图12所示，悬臂组件1包括主悬臂101、横向连杆102、竖向连接部103、第六转动轴104和第七转动轴105，横向连杆102的一端与主悬臂101的端部通过第六转动轴104相铰接，横向连杆102的另一端与竖向连接部103的端部通过第七转动轴105相铰接，第六转动轴104、第七转动轴105竖向设置；竖向连接部103远离横向连杆102的端部与上臂组件2相铰接。横向连杆102、竖向连接部103可以绕主悬臂101转动，从而适用患者的左臂或右臂的治疗需求。若需要治疗患者的左臂，则将横向连杆102、竖向连接部103转动至主悬臂101的左侧；若需要治疗患者的右臂，则将横向连杆102、竖向连接部103转动至主悬臂101的右侧。通过上述结构，使该康复机器人可适应不同训练模式的需求。
如图12所示，悬臂组件1还包括第一定位结构108，第一定位结构108将主悬臂101与横向连杆102之间相对固定。当横向连杆102转动至主悬臂101的左侧或右侧时，通过第一定位结构108将横向连杆102固定在主悬臂101的左侧或右侧。
如图12所示，第一定位结构108的具体结构为：第一定位结构108包括第一定位销109、第二定位孔1010和两个第一定位孔1011，两个第一定位孔1011设置于主悬臂101上，两个第一定位孔1011以第六转动轴104为中心对称设置，第二定位孔1010设置于横向连杆102上；主悬臂101、横向连杆102相对转动的过程中能使第一定位孔1011、第二定位孔1010形成贯穿的通孔，第一定位销109能穿过第一定位孔1011、第二定位孔1010组成的通孔。由于两个第一定位孔1011以第六转动轴104为中心对称设置，两个第一定位孔1011分别对应横向连杆102转动至主悬臂101的左侧、右侧的这两个位置。当横向连杆102转动到位后，第一定位销109插入与第二定位孔1010相连通的第一定位孔1011，使主悬臂101与横向连杆102之间相对固定。
如图12所示，悬臂组件1还包括第二定位结构1012，第二定位结构1012将竖向连接部103与横向连杆102之间相对固定。当横向连杆102转动至主悬臂101的左侧或右侧时，竖向连接部103始终需设置为面向患者的方向。通过第二定位结构1012将横向连杆102与竖向连接部103相对固定，以适应患者左臂或右臂的训练需求。
如图12所示，第二定位结构1012的具体结构为：第二定位结构1012包括第二定位销1013、第四定位孔1014和两个第三定位孔1015，两个第三定位孔1015设置于竖向连接部103上，两个第三定位孔1015以第七转动轴105为中心对称设置，第四定位孔1014设置于横向连杆102上；竖向连接部103、横向连杆102相对转动的过程中能使第三定位孔1015、第四定位孔1014形成贯穿的通孔，第二定位销1013能穿过第三定位孔1015、第四定位孔1014组成的通孔。由于两个第三定位孔1015以第七转动轴105为中心对称设置，两个第三定位孔1015分别对应竖向连接部103转动至主悬臂101的左侧、右侧这两个位置。当竖向连接部103转动到位后，第二定位销1013插入第四定位孔1014中并伸入与第四定位孔1014的位置相对应的第三定位孔1015中，从而使竖向连接部103与横向连杆102之间相对固定。
如图13所示，悬臂组件1还包括第一调整结构1016，第一调整结构1016将主悬臂101与横向连杆102相固定并呈预设角度。当需要将主悬臂101与横向连杆102成角度固定时，则使用第一调整结构1016来固定主悬臂101与横向连杆102。
其中，第一调整结构1016的具体结构为：第一调整结构1016包括第一转轴端盖1017、至少一个第一限位孔1018和至少一个第一限位销1019，第一转轴端盖1017与第六转动轴104相对固定，第六转动轴104与主悬臂101相对固定，第一转轴端盖1017绕第六转动轴104的周向设有至少一个第一端盖孔1020，第一限位孔1018设置于横向连杆102上并绕第六转动轴104的周向布置；主悬臂101、横向连杆102相对转动的过程中能使第一端盖孔1020、第一限位孔1018形成贯穿的通孔，第一限位销1019能穿过第一端盖孔1020、第一限位孔1018组成的通孔。第一端盖孔1020根据具体的角度需求绕第六转动轴104的周向设置。根据主悬臂101与横向连杆102所需的预设角度，将对应角度的第一端盖孔1020与第一限位孔1018的位置对齐，再将第一限位销1019插入第一端盖孔1020、第一限位孔1018组成的通孔中，即可完成主悬臂101与横向连杆102的固定。
如图14所示，悬臂组件1还包括第二调整结构1021，第二调整结构1021将竖向连接部103与横向连杆102相固定并呈预设角度。当需要将竖向连接部103与横向连杆102成角度固定时，则使用第二调整结构1021来固定竖向连接部103与横向连杆102。
其中，第二调整结构1021的具体结构为：第二调整结构1021包括第二转轴端盖1022、至少一个第二限位孔1023和至少一个第二限位销1024，第二转轴端盖1022与第七转动轴105相对固定，第七转动轴105与竖向连接部103相对固定，第二转轴端盖1022绕第七转动轴105的周向设有至少一个第二端盖孔1025，第二限位孔1023设置于横向连杆102上并绕第七转动轴105的周向布置；竖向连接部103、横向连杆102相对转动的过程中能使第二端盖孔1025、第二限位孔1023形成贯穿的通孔，第二限位销1024能穿过第二端盖孔1025、第二限位孔1023组成的通孔。第二端盖孔1025根据具体的角度需求绕第七转动轴105的周向设置。根据竖向连接部103与横向连杆102所需的预设角度，将对应角度的第二端盖孔1025与第二限位孔1023的位置对齐，再将第二限位销1024插入第二端盖孔1025、第二限位孔1023组成的通孔中，即可完成竖向连接部103与横向连杆102的固定。
如图11所示，悬臂组件1还包括横杆限位柱1026，横杆限位柱1026固定在主悬臂101上，横杆限位柱1026设置于横向连杆102向主悬臂101转动的转动路径上。横杆限位柱1026用于限制横向连杆102的转动角度，防止治疗过程中因机器故障导致横向连杆102的转动角度过大的问题，避免患者在治疗过程中受到二次伤害。
如图15所示，康复机器人还包括肩宽调整座24，肩宽调整座24上设有横向设置的悬臂导轨241；悬臂组件1还包括悬臂滑块1027，悬臂滑块1027设置于悬臂组件1远离上臂组件2的端部，悬臂滑块1027安装在悬臂导轨241上并能沿悬臂导轨241滑动。通过悬臂滑块1027在悬臂导轨241上滑动，调整悬臂组件1(即主悬臂101)的位置，使该悬臂组件1能适应不同患者的肩宽。
当悬臂组件1调整到位后，可使用悬臂定位旋钮1028将悬臂滑块1027与悬臂导轨241相固定，具体如图16所示。悬臂组件1还包括悬臂定位旋钮1028，悬臂定位旋钮1028包括旋钮端盖1029和固定在旋钮端盖1029上的旋钮螺纹杆1030，悬臂滑块1027上设有旋钮螺纹孔1031，旋钮螺纹杆1030伸入至旋钮螺纹孔1031内并与旋钮螺纹孔1031螺纹配合，旋钮端盖1029面向悬臂滑块1027的端面能抵接于悬臂导轨241的外表面。当需要将悬臂滑块1027与悬臂导轨241相固定时，悬臂定位旋钮1028旋转，直至旋钮端盖1029压在悬臂导轨241的外表面。此时，由于旋钮端盖1029与悬臂导轨241之间形成摩擦力，悬臂滑块1027可以固定在悬臂导轨241上，从而使悬臂组件1与肩宽调整座24相对固定。
如图17所示，康复机器人还包括升降组件25，升降组件25安装于肩宽调整座24的下方，升降组件25控制肩宽调整座24沿高度方向升降。升降组件25用于升降肩宽调整座24及与肩宽调整座24相连接的一系列部件，以适应不同身高的患者的需求。具体而言，升降组件25包括基座251、升降气缸252，升降气缸252的缸体固定在基座251上，升降气缸252的活塞杆的端部固定在肩宽调整座24的下方。通过升降气缸252的活塞杆的伸缩，使肩宽调整座24的高度发生改变，从而使与肩宽调整座24相连接的悬臂组件1、上臂组件2、肘部组件5、第一前臂组件6、第二前臂组件8、第一腕部组件12、第二腕部组件13、手部组件15等的高度一起发生改变。
如图18所示为上述康复机器人的使用状态图。该康复机器人设置了多个方向的可转动的关节，以及关节之间的固定结构和角度调整结构，使该康复机器人可以适用于不同体型的患者，可针对不同病情的患者设计不同的主动、被动训练模式，适用范围广泛，适应性强。
本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或结构上作任何变化，均落在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的，本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (29)

1.一种康复机器人，其特征在于，所述康复机器人包括：
悬臂组件、上臂组件、第一驱动机构、第一转动轴，所述上臂组件的端部与所述悬臂组件的端部通过所述第一转动轴相连接，所述第一驱动机构驱动所述上臂组件绕所述第一转动轴的轴线转动；
肘部组件，所述肘部组件与所述上臂组件相连接；
第一前臂组件、第二转动轴，所述第一前臂组件的端部与所述肘部组件的端部通过所述第二转动轴相铰接；
第二前臂组件、第二驱动机构、第三转动轴，所述第二前臂组件的端部与所述第一前臂组件远离所述肘部组件的端部通过所述第三转动轴相连接，所述第二驱动机构驱动所述第二前臂组件绕所述第三转动轴的轴线转动，所述第三转动轴横向设置；
第一腕部组件，所述第一腕部组件与所述第二前臂组件相连接；
第二腕部组件、第四转动轴，所述第二腕部组件的端部与所述第一腕部组件的端部通过所述第四转动轴相铰接，所述第四转动轴与所述第三转动轴相垂直；
手部组件、第五转动轴，所述手部组件与所述第二腕部组件通过所述第五转动轴相铰接，所述第五转动轴与所述第四转动轴相垂直；
所述悬臂组件包括主悬臂、横向连杆、竖向连接部、第六转动轴和第七转动轴，所述横向连杆的一端与所述主悬臂的端部通过所述第六转动轴相铰接，所述横向连杆的另一端与所述竖向连接部的端部通过所述第七转动轴相铰接，所述第六转动轴、所述第七转动轴竖向设置；所述竖向连接部远离所述横向连杆的端部与所述上臂组件相铰接。
2.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述上臂组件包括上臂连接座和上臂连接杆，所述上臂连接座设有上臂导向通道，所述上臂连接杆安装在所述上臂导向通道中并沿所述上臂导向通道移动，所述上臂连接座远离所述上臂连接杆的端部与所述竖向连接部相铰接，所述上臂连接杆伸出至所述上臂导向通道外的部分与所述肘部组件固定连接。
3.如权利要求2所述的康复机器人，其特征在于：所述上臂连接杆上设有第一刻度，所述第一刻度沿所述上臂导向通道的延伸方向设置。
4.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述悬臂组件与所述上臂组件之间设有上臂限位结构，所述上臂限位结构限制所述悬臂组件与所述上臂组件之间的转动角度。
5.如权利要求4所述的康复机器人，其特征在于：所述上臂限位结构包括上臂限位销、上臂限位槽，所述上臂限位销设置于所述悬臂组件上，所述上臂限位槽设置于所述上臂组件上，所述上臂限位槽绕所述第一转动轴的周向延伸；所述悬臂组件、上臂组件相对转动时，所述上臂限位销在所述上臂限位槽中移动。
6.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述肘部组件与所述第一前臂组件之间设有肘部定位结构，所述肘部定位结构将所述肘部组件与所述第一前臂组件之间相对固定。
7.如权利要求6所述的康复机器人，其特征在于：所述肘部定位结构包括肘部定位螺栓、第一肘部定位孔和第二肘部定位孔，所述第一肘部定位孔设置于第一前臂组件上，所述第二肘部定位孔设置于所述肘部组件上，所述肘部定位螺栓、第一肘部定位孔和第二肘部定位孔的轴线均垂直于所述第二转动轴，所述肘部定位螺栓插入所述第二肘部定位孔中并与所述第二肘部定位孔螺纹配合；所述第一前臂组件、肘部组件靠拢在一起时，所述肘部定位螺栓能插入所述第一肘部定位孔中。
8.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述第一前臂组件、第二前臂组件之间设有前臂限位结构，所述前臂限位结构限制所述第一前臂组件与所述第二前臂组件之间的转动角度。
9.如权利要求8所述的康复机器人，其特征在于：所述前臂限位结构包括前臂限位销、前臂限位槽，所述前臂限位销设置于所述第一前臂组件上，所述前臂限位槽设置于所述第二前臂组件上，所述前臂限位槽绕所述第三转动轴的周向延伸；所述第一前臂组件、第二前臂组件相对转动时，所述前臂限位销在所述前臂限位槽中移动。
10.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述第二前臂组件上设有腕部导向轨，所述第一腕部组件上设有腕部滑块，所述腕部滑块沿所述腕部导向轨滑动。
11.如权利要求10所述的康复机器人，其特征在于：所述腕部滑块上设有腕部锁定螺栓，所述腕部滑块设有贯穿的腕部螺纹孔，所述腕部锁定螺栓插入所述腕部螺纹孔中并与所述腕部螺纹孔螺纹配合，所述腕部锁定螺栓的端部能伸出所述腕部螺纹孔并压在所述腕部导向轨的表面。
12.如权利要求10所述的康复机器人，其特征在于：所述腕部导向轨上设有第二刻度，所述第二刻度的延伸方向与所述腕部导向轨的延伸方向一致。
13.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述第一腕部组件与所述第二腕部组件之间设有腕部定位结构，所述腕部定位结构将所述第一腕部组件与所述第二腕部组件之间相对固定。
14.如权利要求13所述的康复机器人，其特征在于：所述腕部定位结构包括腕部定位销、腕部螺纹孔和多个定位凹槽，多个所述定位凹槽设置于所述第二腕部组件面向所述第一腕部组件的端部，多个所述定位凹槽绕所述第四转动轴的周向设置，所述定位凹槽的延伸方向平行于所述第四转动轴，所述腕部螺纹孔贯穿所述第一腕部组件，所述腕部定位销穿过所述腕部螺纹孔并与所述腕部螺纹孔螺纹配合，所述腕部定位销的端部能伸入至所述定位凹槽中。
15.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述第二腕部组件与所述手部组件之间设有手部定位结构，所述手部定位结构将所述第二腕部组件与所述手部组件之间相对固定。
16.如权利要求15所述的康复机器人，其特征在于：所述手部定位结构包括手部定位销、第一手部定位孔和多个第二手部定位孔，所述第一手部定位孔设置于所述第二腕部组件上，多个所述第二手部定位孔设置于所述手部组件上，多个所述第二手部定位孔绕所述第五转动轴的周向设置；所述第二腕部组件、手部组件相对转动的过程中能使所述第一手部定位孔、第二手部定位孔形成贯穿的通孔，所述手部定位销能穿过所述第一手部定位孔、第二手部定位孔组成的通孔。
17.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述悬臂组件还包括第一定位结构，所述第一定位结构将所述主悬臂与所述横向连杆之间相对固定。
18.如权利要求17所述的康复机器人，其特征在于：所述第一定位结构包括第一定位销、第二定位孔和两个第一定位孔，两个所述第一定位孔设置于所述主悬臂上，两个所述第一定位孔以所述第六转动轴为中心对称设置，所述第二定位孔设置于所述横向连杆上；所述主悬臂、横向连杆相对转动的过程中能使所述第一定位孔、第二定位孔形成贯穿的通孔，所述第一定位销能穿过所述第一定位孔、第二定位孔组成的通孔。
19.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述悬臂组件还包括第二定位结构，所述第二定位结构将所述竖向连接部与所述横向连杆之间相对固定。
20.如权利要求19所述的康复机器人，其特征在于：所述第二定位结构包括第二定位销、第四定位孔和两个第三定位孔，两个所述第三定位孔设置于所述竖向连接部上，两个所述第三定位孔以所述第七转动轴为中心对称设置，所述第四定位孔设置于所述横向连杆上；所述竖向连接部、横向连杆相对转动的过程中能使所述第三定位孔、第四定位孔形成贯穿的通孔，所述第二定位销能穿过所述第三定位孔、第四定位孔组成的通孔。
21.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述悬臂组件还包括第一调整结构，所述第一调整结构将所述主悬臂与所述横向连杆相固定并呈预设角度。
22.如权利要求21所述的康复机器人，其特征在于：所述第一调整结构包括第一转轴端盖、至少一个第一限位孔和至少一个第一限位销，所述第一转轴端盖与所述第六转动轴相对固定，所述第六转动轴与所述主悬臂相对固定，所述第一转轴端盖绕所述第六转动轴的周向设有至少一个第一端盖孔，所述第一限位孔设置于所述横向连杆上并绕所述第六转动轴的周向布置；所述主悬臂、横向连杆相对转动的过程中能使所述第一端盖孔、第一限位孔形成贯穿的通孔，所述第一限位销能穿过所述第一端盖孔、第一限位孔组成的通孔。
23.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述悬臂组件还包括第二调整结构，所述第二调整结构将所述竖向连接部与所述横向连杆相固定并呈预设角度。
24.如权利要求23所述的康复机器人，其特征在于：所述第二调整结构包括第二转轴端盖、至少一个第二限位孔和至少一个第二限位销，所述第二转轴端盖与所述第七转动轴相对固定，所述第七转动轴与所述竖向连接部相对固定，所述第二转轴端盖绕所述第七转动轴的周向设有至少一个第二端盖孔，所述第二限位孔设置于所述横向连杆上并绕所述第七转动轴的周向布置；所述竖向连接部、横向连杆相对转动的过程中能使所述第二端盖孔、第二限位孔形成贯穿的通孔，所述第二限位销能穿过所述第二端盖孔、第二限位孔组成的通孔。
25.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述悬臂组件还包括横杆限位柱，所述横杆限位柱固定在所述主悬臂上，所述横杆限位柱设置于所述横向连杆向所述主悬臂转动的转动路径上。
26.如权利要求1所述的康复机器人，其特征在于：所述康复机器人还包括肩宽调整座，所述肩宽调整座上设有横向设置的悬臂导轨；所述悬臂组件还包括悬臂滑块，所述悬臂滑块设置于所述悬臂组件远离所述上臂组件的端部，所述悬臂滑块安装在所述悬臂导轨上并能沿所述悬臂导轨滑动。
27.如权利要求26所述的康复机器人，其特征在于：所述悬臂组件还包括悬臂定位旋钮，所述悬臂定位旋钮包括旋钮端盖和固定在所述旋钮端盖上的旋钮螺纹杆，所述悬臂滑块上设有旋钮螺纹孔，所述旋钮螺纹杆伸入至所述旋钮螺纹孔内并与所述旋钮螺纹孔螺纹配合，所述旋钮端盖面向所述悬臂滑块的端面能抵接于所述悬臂导轨的外表面。
28.如权利要求26所述的康复机器人，其特征在于：所述康复机器人还包括升降组件，所述升降组件安装于所述肩宽调整座的下方，所述升降组件控制所述肩宽调整座沿高度方向升降。
29.如权利要求28所述的康复机器人，其特征在于：所述升降组件包括基座、升降气缸，所述升降气缸的缸体固定在所述基座上，所述升降气缸的活塞杆的端部固定在所述肩宽调整座的下方。
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